Vodik, [latex]H_2\left(g\right)[/latex]

Vodik je najzastupljeniji kemijski element u svemiru i na Suncu.

Vodik nema određeno mjesto u periodnome sustavu elemenata. Iako atom vodika ima jedan valentni elektron kao atomi alkalijskih metala, od njih se razlikuje mnogo većom energijom ionizacije. Budući da mu nedostaje jedan elektron do stabilne elektronske konfiguracije, moglo bi se pretpostaviti da je halogeni element. Međutim, atom vodika, u odnosu na atome halogenih elemenata ima manju elektronegativnost i manji elektronski afinitet.

Prirodni vodik sastoji se od dva stabilna i jednog radioaktivnoga izotopa:

  1. procij, H, (običan vodik): [latex]^1_1H[/latex], w = 99,98 %
  2. deuterij, D, (teški vodik): [latex]^2_1H[/latex], w = 0,015 %
  3. tricij, T, (superteški vodik): [latex]^3_1H[/latex], radioaktivan

Pozorno pogledajte videozapis Vodik i odgovorite na zadana pitanja.

Elementi: vodik

Pozorno proučite model molekule vodika i zaključite o građi i označivanju ove elementarne tvari.

Svojstva vodika

  • tv =–253 °C; tt = –259 °C
  • plin bez boje, mirisa i okusa
  • 14,4 puta je lakši od zraka
  • gori plavičastim plamenom
  • neotrovan je i nije zagušljiv
  • slabo je topljiv u polarnim, bolje u nepolarnim otapalima
  • na sobnoj temperaturi slabo reaktivan radi jake kovalentne veze u molekuli, pri povišenoj temperaturi ulazi u niz reakcija
  • eksplozivan je i lako je zapaljiv
  • otapa se u platini, ali i drugim metalima.
  • oksidacijski broj: –I s metalima, I s nemetalima.

Vodik je jedan je od organogenih elemenata jer uz ugljik, kisik i dušik izgrađuje biološki važne spojeve. Osim u organskim spojevima ima ga u vodi, kiselinama, bazama, hidridima i mnogim drugim spojevima.

Vodik s nemetalima gradi kovalentne spojeve, a s metalima ionske spojeve, metalne hidride. Otkrio ga je H. Cavendish, 1776. g. reakcijom cinka i klorovodične kiseline.

Dobivanje vodika

Vodik se laboratorijski najčešće dobiva reakcijom cinka ili magnezija i razrijeđene kiseline (HCl, H2SO4) u Kippovom aparatu ili reakcijom metalnog hidrida i vode:

Zn(s) + 2HCl(aq) [latex]\longrightarrow[/latex] ZnCl2(aq) + H2(g)

Mg(s) + H2SO4(aq) [latex]\longrightarrow[/latex] MgSO4(aq) + H2(g)

CaH2(s) + 2H2O(l) [latex]\longrightarrow[/latex] Ca(OH)2(s) + H2(g)

Industrijski se vodik dobiva elektrolizom vode u Hoffmanovom aparatu pri čemu nastaju vodik i kisik u volumnome omjeru 2:1 (plin praskavac):

K(–)  4H2O + 4e– [latex]\longrightarrow[/latex] 2H2 + 4OH–

A(+) 2H2O [latex]\longrightarrow[/latex] O2 + 4H+ + 4e–

----------------------------------------------------------

2H2O [latex]\longrightarrow[/latex] 2H2(g) + O2(g)

Uređaji za razvijanje vodika