|
}}
[[File:19. Експлозија на смеса од водород и воздух.webm|thumb|right|280px|]]
'''Vodík''' ({{lat|''hydrogenium''}}) je [[chemický prvok]] v [[Periodická tabuľka|Periodickej tabuľke prvkov]], ktorý má značku H a protónové číslo 1. Vo voľnej prírode sa [[atóm]]y vodíka nenachádzajú, pri zrode atómového vodíka sa okamžite spája do [[molekula|molekuly]] H<sub>2</sub>. Zaraďuje sa do prvej aj do siedmej skupiny periodickej sústavy, lebo má vlastnosti prvkov prvej aj siedmej skupiny. Latinský názov pochádza z gréčtiny (hydór = [[voda]], gennaó = vytváram); slovenský názov je odvodený rovnakou logikou. Vodík objavil [[Henry Cavendish]] v roku [[1766]].
== Vlastnosti ==
=== Fyzikálne vlastnosti ===
Vodík je najjednoduchší [[chemický prvok]] , je číry bezfarebný [[plyn]] bez chuti a [[zápach]]u. Je najľahší plyn vôbec (14,5-krát ľahší ako [[vzduch]]). Molekulárny vodík je pomerne stabilný a vďaka vysokej energii väzieb je takisto málo reaktívny. Jeho [[tepelná vodivosť]] je sedemkrát väčšia ako vzduchu. Molekuly sú extrémne malé a preto ľahko prechádzajú [[porézna látka|poréznymi látkami]].
==== Rozpustnosť ====
Vo [[voda|vode]] sa vodík rozpúšťa nepatrne: V 1 litri vody sa pri 0 °C a tlaku 0,1 MPa rozpustí 22 ml plynného vodíka. Lepšie sa rozpúšťa v nikli, paládiu a v platine. Pri rozpúšťaní v týchto [[kov]]och sa [[molekula|molekuly]] vodíka štiepia na [[atóm]]y. Atomárny vodík je reaktívnejší než molekulárny, preto reakcia vodíka za prítomnosti týchto kovov prebieha rýchlejšie. [[Nikel]], [[paládium]] a [[platina]] sú preto výbornými [[katalyzátor]]mi.
=== Chemické vlastnosti ===
Chemické vlastnosti sú podmienené stavbou [[atóm]]u a postavením v periodickej tabuľke.
Pri zlučovaní vodíka sa [[elektrónový obal]] mení dvojako:
# Pribratím jedného [[elektrón]]u, nadobudne [[elektrónový obal]] konfiguráciu najbližšieho [[vzácny plyn|vzácneho plynu]] [[hélium|hélia]], čím sa mení na [[anión]] H<sup>−</sup>.
# Stratou jediného [[elektrón]]u sa atóm vodíka mení na [[protón]]. [[Protón]] (katión vodíka H<sup>+</sup>) sa vo vodných roztokoch viaže na voľný elektrónový pár kyslíka a tým sa vytvorí [[hydroxóniový katión]] H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>
: H<sup>+</sup> + H<sub>2</sub>O → H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>
'''Reakcie s nekovmi'''
Pri obyčajnej teplote sa vodík zlučuje s fluórom za vzniku [[fluorovodík]]a HF, a to aj v tme. S [[chlór]]om tvorí [[chlorovodík]] HCl iba na [[slnečné svetlo|slnečnom svetle]] pomocou [[ultrafialové žiarenie|ultrafialového žiarenia]] alebo keď zmes [[horenie|zapálime]]. V zmesi so vzduchom alebo [[kyslík]]om sa zlučuje po zapálení na vodu.
: 2 H<sub>2</sub> + O<sub>2</sub> → 2H<sub>2</sub>O
Reakcia prebieha veľmi prudko, výbušne. Teplota vodíkového plameňa je veľmi vysoká (až 2 800 °C). Preto sa používa na [[zváranie]] a rezanie kovov. Pri vyšších teplotách a za prítomnosti [[katalyzátor]]ov sa vodík zlučuje s [[dusík]]om na [[amoniak]].
: 3 H<sub>2</sub> + N<sub>2</sub> → 2 NH<sub>3</sub>
Z neho sa ďalej vyrába [[kyselina dusičná]] a dusíkaté hnojivá.
'''Reakcie s kovmi'''
S [[alkalické kovy|alkalickými kovmi]] a s [[kovy alkalických zemín|kovmi alkalických zemín]] sa vodík zlučuje na tuhé [[hydrid]]y, v ktorých vodík je aniónom H<sup>−</sup>, napríklad [[hydrid sodný]] [[NaH]] alebo [[hydrid vápenatý]] CaH<sub>2</sub>.
S väčšinou prvkov sa zlučuje až pri zvýšenej teplote alebo za prítomnosti katalyzátorov.
''Napríklad'':
: H<sub>2</sub> + Cl<sub>2</sub> → 2 HCl
: N<sub>2</sub> + 3 H<sub>2</sub> → 2 NH<sub>3</sub>
: H<sub>2</sub> + S → H<sub>2</sub>S
: 2 H<sub>2</sub> + O<sub>2</sub> → 2 H<sub>2</sub>O + ''[[energia|E]]''
Reakcie vodíka bývajú sprevádzané uvoľňovaním tepla ([[exotermická reakcia]]) a niekedy aj svetelným efektom – horením.
Významné sú [[redukcia|redukčné]] vlastnosti vodíka, ktoré sa využívajú pri výrobe niektorých kovov z ich oxidov:
: CuO + H<sub>2</sub> → Cu + H<sub>2</sub>O
: WO<sub>3</sub> + 3 H<sub>2</sub> → W + 3 H<sub>2</sub>O
Naproti tomu atomárny vodík (tzv. vodík v stave zrodu) je veľmi reaktívny a reaguje s celým radom látok už pri nízkych teplotách.
Väčšinou sa viaže [[kovalentná väzba|kovalentnou väzbou]]. Vodík je typický [[nekov]], ktorý tvorí [[vodíková väzba|vodíkové mostíky]] s [[dusík]]om, [[kyslík]]om a [[fluór]]om.
== Využitie ==
Vodík má rad významných využití. Ako napríklad postavenie vo výrobe rôznych chemických zlúčenín ([[amoniak]] NH<sub>3</sub>, [[kyselina dusičná]] HNO<sub>3</sub>, [[Metanol|metylalkohol]] CH<sub>3</sub>OH, rôzne dusíkaté hnojivá), výroba niektorých [[kov]]ov (redukciou z ich oxidov) alebo stužovanie [[tuk]]ov.
Používa sa na [[zváranie]] a rezanie kovov (kyslíkovo-vodíkovým plameňom). Naďalej sa využíva v zmiešanom pomere s dusíkom ako ochranná atmosféra pri vypaľovaní polotovarov práškovej metalurgie. [[Tekutý vodík]] sa používa ako [[raketové palivo]], ale môže byť zdrojom energie i pre iné zariadenia. Vodík sa prepravuje a uchováva v tlakových fľašiach označených červeným pruhom.
== Výroba ==
=== Laboratórna príprava ===
V laboratóriu sa môže vodík pripravovať reakciou neušľachtilých kovov s [[kyselina]]mi alebo [[hydroxid]]ov v tzv. [[Kippov prístroj|Kippovom prístroji]]
: Zn + 2HCl → ZnCl<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>
: Zn + 2 NaOH + 2 H<sub>2</sub>O → Na<sub>2</sub>[Zn(OH)<sub>4</sub>] + H<sub>2</sub>
Ďalej môžeme vodík získať [[elektrolýza|elektrolýzou vody]], ktorá obsahuje malé množstvo H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> alebo NaOH na zvýšenie [[elektrická vodivosť|vodivosti]]. Elektrolýza sa uskutočňuje v [[Hoffmanov prístroj|Hoffmanovom prístroji]], kde sa vodík vylučuje na katóde.
: 2 H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> + 2e<sup>−</sup> → 2 H<sub>2</sub>O + H<sub>2</sub>
: 2 Na + 2 H<sub>2</sub>O → 2 NaOH + H<sub>2</sub>
: 3 Fe + 4 H<sub>2</sub>O → Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> + 4 H<sub>2</sub>
=== Priemyselná výroba ===
Priemyselne sa môže vodík tak ako v laboratóriu vyrábať niekoľkými rôznymi metódami.
# Metódou je termický rozklad metánu pri veľmi vysokej teplote (1 200 °C): CH<sub>4</sub> → C + 2 H<sub>2</sub>
# Reakciou [[Vodný plyn|vodného plynu]] s [[Vodná para|vodnou parou]] za prítomnosti katalyzátorov a pri teplote 300 °C môžeme získať veľmi čistý vodík, ktorý sa používa napríklad k stužovaniu : CO + H<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O(g) → CO<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub>
# Reakcia vodnej pary s horúcim [[koks]]om za teploty 1 000 °C (vzniká [[vodný plyn]]): C(s) + H<sub>2</sub>O(g) → CO(g) + H<sub>2</sub>(g)
# Vznik vodíka ako vedľajšieho produktu pri výrobe hydroxidu sodného (NaOH) – elektrolýza vodného roztoku NaCl: 2 NaCl + 2 H<sub>2</sub>O → 2 NaOH + H<sub>2</sub> + Cl<sub>2</sub>
== Výskyt ==
99.9844 %
Vodík je najrozšírenejším prvkom v celom [[vesmír]]e a tretí najrozšírenejší na [[Zem]]i. Vyskytuje sa voľne, aj viazaný v zlúčeninách. Voľný vodík sa nachádza napríklad v plynnom obale [[hviezda|hviezd]]. Na Zemi sa voľný vodík pri bežných podmienkach nevyskytuje, a preto je viazaný iba v zlúčeninách. Najväčšie množstvo vodíka je viazané vo vode, ktorá pokrýva väčšinu zemského povrchu, ale je viazaný i v rôznych [[organická zlúčenina|organických]] i [[anorganická zlúčenina|anorganických zlúčeninách]]. Je to tiež významný biogénny prvok.
== Izotopy ==
Vodík má 3 izotopy.
=== Prócium ===
:''Hlavný článok, pozri [[prócium]]''
Tiež nazývaný '''ľahký vodík''' je klasický vodík, ktorý je najviac rozšírený vo vesmíre a na Zemi. Obsahuje v [[atóm]]e jeden [[protón]] a jeden [[elektrón]]. Neobsahuje [[neutrón]] v atómovom jadre.
=== Deutérium ===
:''Hlavný článok, pozri [[deutérium]]''
Používa sa aj názov ťažký vodík. Nepodlieha rádioaktívnej premene, v prírode sa bežne vyskytuje. Na 6 500 atómov prócia pripadne jeden atóm deutéria. Jadro deutéria sa volá [[deuterón]] - je súčasťou molekuly ťažkej vody D<sub>2</sub>O.
Má významné využitie v jadrovom priemysle. Je veľmi účinným [[moderátor]]om (látkou spomaľujúcou rýchlosť neutrónov).
Štruktúra atómu: 1 [[protón]], 1 [[neutrón]], 1 [[elektrón]]
=== Trícium ===
:''Hlavný článok, pozri [[trícium]]''
Jadro trícia je nestabilné a rozpadá sa s [[polčas rozpadu|polčasom rozpadu]] 12,4 roka pri vyžiarení malého množstva energetického [[beta žiarenie|beta žiarenia]]. Vzniká účinkom [[kozmické žiarenie|kozmického žiarenia]] na atóm deutéria alebo výbuchom [[vodíková bomba|vodíkovej bomby]]. Používa sa napríklad na značkovanie organických látok pri výskumoch.
Štruktúra atómu: 1 [[protón]], 2 [[neutrón]]y, 1 [[elektrón]]
== Iné projekty ==
{{Projekt|commonscat=Hydrogen|wikt=vodík|štítok=vodík.}}
| 