ELEMENT :

SPLOŠNE LASTNOSTI

DODATNE OPISNE LASTNOSTI

Vodik je prvi član v periodnem sistemu in se zelo razlikuje od ostalih članov periodnega sistema. Zaradi tega ga ne vključujejo v nobeno skupino periodnega sistema.

Vodikov atom je zelo enostaven, sestavljen je iz enega protona in enega elektrona. Vodik tvori več spojin kot drugi elementi. Večina od njih je kovalentnih. Vodik je plin brez barve, vonja in okusa, zgrajen iz molekul H₂. Ima najmanjšo gostoto pri sobni temperaturi in tlaku, zaradi tega so ga uporabljali za polnjenje zrakoplovov.

V kemiji je vodik pomemben kot reducent. Nekovine reducira različno silovito; s fluorom reagira eksplozivno, s klorom in kisikom pa reagira eksplozivno pri normalnih pogojih le, če sprožimo reakcijo s svetlobo ali iskro. Eksplozivna reakcija s kisikom je preprost test za vodik.

Na osnovi elektronske konfiguracije se vidi, da vodik tvori spojine z oksidacijskim številom +1 lahko pa je tudi –1, predvsem v spojinah, ki vsebujejo hidridni ion, H^-. Vodikov atom tvori v večini spojin kovalentne vezi (velika ionizacijska energija in vodikov ion je zelo majhen ter močno polariziran, deluje kot močna Lewisova kislina), ki so v odvisnosti od elektronegativnosti partnerjev polarne oziroma nepolarne, npr. vez C – H je nepolarna, medtem ko je vez H – O polarna. Standardni potencial redoks para /H⁺,H₂/ je enak nič zato elementi z negativnim standardnim potencialom reducirajo vodik.

Obstajajo trije izotopi vodika, njihove kemijske lastnosti so si podobne, njihove fizikalne lastnosti pa se razlikujejo.

·        Zgodovina elementa : Ta element je eden od najstarejših v vesolju in je nastal v prvih minutah po nastanku vesolja (big bang).

·        letnica odkritja: 1766

·        kdo je odkril: Henry Cavendish

·        kako je bil odkrit: H. Cavendish je domneval, da je izoliral skoraj čisti flogiston, ko je odkril vodik. Imenoval ga je flogistonirani zrak –. sinonim za plin. Ime vodik-hidrogenium je vpeljal Lavoisier leta 1787. Ker pri gorenju s kisikom nastane voda. (grško hydor pomeni voda, tvoriti pa gennan).

NAHAJALIŠČE

- vodik je skoraj v celoti vezan v spojinah. V mineralih, pogosto kot kristalna voda, in v spojinah z ogljikom v fosilnih gorivih. V atmosferi se nahaja le v sledovih, prevladuje pa v stratosferi (100 km visoko). Je lahek plin, ki difundira iz zemeljskega gravitacijskega območja. Večina vodika je v medzvezdnih oblakih, zvezde so večina iz vodika.

PRIDOBIVANJE

- vodik lahko pridobijo iz metana v zemeljskem plinu s pomočjo nikljevega katalizatorja.

  CH₄ + H₂O <---> CO + 3H₂ (pri 900°C, 30 atm, Ni)

CO nato pretvorijo v CO2, ta reakcija se imenuje reakcija s prenosom.

  CO + H₂O <---> CO₂ + H₂ (pri 400°C, Fe₂O₃)

- lahko pa vodik pridobivajo še na veliko različnih načinov npr. z redukcijo vodne pare s koksom, z elekrtrolizo nasičene vodne raztopine natrijevega klorida na živosrebrni katodi.

UPORABA

- vodik se uporablja za tehnično hidrogeniranje in sinteze ( amoniak, metanol, bencin, …), za doseganje visokih temperatur v vodikovem plamenu, za katalitično hidrogeniranje olj, premoga in ogljikovodikov.

SPOJINE ELEMENTA

- kovalentni hidridi so spojine, v katerih je vodik kovalentno vezan na drug element. To je najštevilčnejša skupina hidridov. V to skupino se vključujejo tudi ioni H₃O⁺, BH₄^- in NH₄⁺.

- anionski hidridi so predvsem ionske spojine, ki vsebujejo hidridni anion H^-. vodik tvori te hidride z najbolj elektropozitivnimi elementi (Li, K, Cs, Ba,…). Ti hidridi nastanejo, če segrevajo kovino z vodikom.

  2Li + H₂ ---> 2LiH (pri temperaturi od 300° do 900°C)

- intersticijski hidridi so nestehiometrične spojine nekaterih elementov d-bloka. Te spojine nimajo enostavnih formul (npr. ni TiH₂ ampak TiH_1,7). Ime intersticijski hidridi so dobili zato, ker se v prazninah med kationi trdne kovine nahajajo vodikovi atomi. Pri segrevanju teh hidridov se sprošča vodik.

ZANIMIVOSTI

- vodik je v vseh treh agregatnih stanjih brezbarven. V trdnem stanju so molekule v heksagonalnem najgostejšem skladu. Ima najmanjšo gostoto, kot posledica tega pa je velik vzgon, zato je vodik mogoče uporabljati za polnjenje balonov. Uporabo pa omejujeta gorljivost in dejstvo, da vodik hitro difundira skozi različne materiale. V vodi je slabo topen dobro pa se topi v etanolu in nekaterih kovinah.

- zaradi majhnosti vodikovega atoma ter slabega senčenja jedra (samo en elektron) ima vodik sposobnost, da se veže na dva močno elektronegativna atoma z vodikovo vezjo. Npr. močno elektronegativen atom privlači vezni elektronski par, zaradi tega nastane v okolici vodikovega jedra pozitivno električno polje. S tem na druge atome elektronegativnih elementov delujejo kot področja, ki privlačijo elektrone. Te vezi so šibkejše od kovalentnih in močnejše od van der Waalsovih.