vodik Flashcards
Lastnosti protija
V naravi ga je veliko, je stabilen
Lastnosti devterija
V naravi ga je malo, je stabilen
Pridobivanje devterija
Z destilacijo vode- D2O
Lastnosti, pridobivanje, uporaba tritija
Izredno malo ga je
Dobi se ga umetno, iz litija (obstreljevanje Li z nevtroni)
Uporabljajo ga za fuzijo
Kje je obstojen MgH
Na suhem
Kaj se zgodi, če vodiku dodaš e-?
Energija se sprosti, saj dobi polno zadnjo lupino
Glavni vir pridobivanja vodika
Iz vode
Kakšne oblike je vodik v naravi?
Največ je vezan v vodi
Malo elementaren
Industrijsko pridobivanje vodika
3 reakcije…
1. Katalizirana reakcija med vodno paro in plinastimi ogljikovodiki (zemeljski plin ali plini pri
predelavi nafte).
CH4
+ H2O → CO + 3H2 (visok tlak in temperatura)
CO, ki pri tem nastane pretvorimo na katalizatorju v CO2
:
CO + H2O → CO2
+ H2
, (nižja temperatura)
CO2
pa raztopino v vodi pod velikim tlakom (približno 3 MPa).
2. Reakcija med vodo in žarečim koksom:
C + H2O → CO + H2
, (vodni plin) CO odstranimo na enak način kot zgoraj.
3. Elektroliza - največkrat vodne raztopine NaCl.
Nastaneta H2
in Cl2
, v raztopini ostane NaOH (železna ali grafitna katoda)
Katalizirana reakcija med vodno paro in plinastimi ogljikovodiki (zemeljski plin ali plini pri
predelavi nafte)
CH4+ H2O → CO + 3H2 (visok tlak in temperatura)
CO, ki pri tem nastane pretvorimo na katalizatorju v CO2
:
CO + H2O → CO2+ H2, (nižja temperatura)
CO2 pa raztopino v vodi pod velikim tlakom (približno 3 MPa).
Reakcija med vodo in žarečim koksom:
C + H2O → CO + H2
, (vodni plin) CO odstranimo na enak način na katalizatorju CO2
CO + H2O → CO2+ H2, (nižja temperatura)
Elektroliza - največkrat vodne raztopine NaCl.
Nastaneta H2
in Cl2, v raztopini ostane NaOH (železna ali grafitna katoda)
Laboratorijsko pridobivanje vodika:
- Reakcija med kovino in kislino
(kovine, ki so levo od vodika v napetostni vrsti):
Zn + 2HCl → ZnCl2+ H2,
je najprimernejša in jo lahko izvedemo v Kippovem
aparatu.
2. Reakcija med kovino in hidroksidom (samo določene kovine - primeri): Zn + 2NaOH + 2H2O → H2+ Na2(Zn(OH)4), Al + NaOH + 3H2O → 3/2H2+ Na(Al(OH)4), Si + 2NaOH + H2O → 2H2+ Na2SiO3
- Reakcija med kovino in vodo
(samo kovine prve in druge skupine periodnega sistema):
2Li + 2 H2O → H2+ 2LiOH,
2Na + 2H2O → H2+ 2NaOH,
Ca + 2H2O → H2+ Ca(OH)2
,
Pri višji temperaturi reagira z vodno paro na podoben način mnogo kovin -načelno vse, ki so pred H2
v napetostni vrsti (Fe, Mg, Zn…), reakcijo pri nizki T s
tekočo vodo ovira slaba topnost hidroksidov. - Reakcija hidridov z vodo
CaH2+ 2H2O → Ca(OH)2+ 2H2,
ta reakcija je priročna za pridobivanje vodika na terenu (preprosta izvedba,
majhna masa reaktantov da precej vodika).
Reakcija med kovino in kislino
(kovine, ki so levo od vodika v napetostni vrsti):
Zn + 2HCl → ZnCl2+ H2,
je najprimernejša in jo lahko izvedemo v Kippovem
aparatu.
Reakcija med kovino in hidroksidom
(samo določene kovine - primeri):
Zn + 2NaOH + 2H2O → H2+ Na2(Zn(OH)4),
Al + NaOH + 3H2O → 3/2H2+ Na(Al(OH)4),
Si + 2NaOH + H2O → 2H2+ Na2SiO3
Reakcija med kovino in vodo
(samo kovine prve in druge skupine periodnega sistema):
2Li + 2 H2O → H2+ 2LiOH,
2Na + 2H2O → H2+ 2NaOH,
Ca + 2H2O → H2+ Ca(OH)2,
Pri višji temperaturi reagira z vodno paro na podoben način mnogo kovin -
načelno vse, ki so pred H2
v napetostni vrsti (Fe, Mg, Zn…), reakcijo pri nizki T s
tekočo vodo ovira slaba topnost hidroksidov.
Reakcija hidridov z vodo
CaH2+ 2H2O → Ca(OH)2+ 2H2,
ta reakcija je priročna za pridobivanje vodika na terenu (preprosta izvedba,
majhna masa reaktantov da precej vodika).
fizikalne lastnosti vodika
brezbarven, najmanjša gostota med snovmi , difundira skozi razne materiale, V vodi je H2 slabo topen, bolj pa v nekaterih kovinah
nevarnost vodika
Zelo vnetljiv (opustitev cepelinov) V določenih razmerjih s kisikom eksploziven
Kako vodik tvori vezi?
•Oddaja elektrona: nastane zelo reaktiven proton - ne obstaja samostojno. V vodi nastane
oksonijev ion, sprosti se dovolj energije za “oddajo” elektrona vodika - ionizacijo (prekinitev
kovalentne vezi pri čemer prej vezni elektronski par postane nevezni in ostane na anionu).
•Sprejem elektrona (eksotermno): nastane hidridni ion H-
- možno le pri spajanju vodika z najbolj
elektropozitivnimi elementi (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba). Energijski “primanjkljaj “pokrije”
mrežna energija.
•Tvorba kovalentne vezi; najbolj pogosta. Vezi so lahko nepolarne (H-H, C-H) ali polarne (H-F,
H-O, H-N…). Vodik praviloma tvori eno kovalentno vez, v elektronsko deficitarnih spojinah lahko
tudi več (večjedrne vezi). Če je vezan na zelo elektronegativen element pa vodikovo
Kemijske lastnosti vodika
Vodik je reducent, reagira z mnogimi oksidi (primer):
CuO + H2 → Cu + H2O.
Reakcije potekajo praviloma pri dokaj visoki temperaturi, ker je vodik zaradi močne
vezi H-H precej nereaktiven.
Včasih moramo za reakcijo uporabiti nascentni vodik, ki je bistveno reaktivnejši od molekularnega.
Redukcija KMnO4 pri sobnih pogojih teče le z nascentnim vodikom
KMnO4+ 2H2SO4+ 5H → MnSO4+ KHSO4+ 4H2O
Vodik neposredno reagira z mnogimi:
•nekovinami (halogeni, kisik, žveplo, fosfor…)
•in kovinami (alkalijske kovine, kalcij, barij… v teh primerih ni reducent ampak
oksidant – nastanejo hidridi),
•Neposredno ali posredno tvori spojine z večino elementov
Redukcija KMnO4
pri sobnih pogojih teče le z nascentnim vodikom
KMnO4+ 2H2SO4+ 5H → MnSO4+ KHSO4+ 4H2O
Spojine z vodikom (“hidridi”)
- Ionski hidridi, navzven podobni solem, vodik je negativni ion (hidridi alkalijskih
in zemljoalkalijskih kovin). - Kovalentni “hidridi”, navadno plinasti, vodik je praviloma pozitivnejši del
molekule (niso hidridi v strogem pomenu besede!) . Nekateri v vodi disociirajo in
delujejo kot kisline (vodikovi halogenidi), nekateri so bazični (predvsem amoniak). - Hidridi prehodnih kovin, po strukturi precej raznoliki - nekateri so sorodni
ionskim spojinam, drugi so podobni zlitinam.
(Za površinsko utrjevanje-vijaki)
Nekaterih hidridov ni mogoče uvrstiti v nobeno skupino (Be, Mg, Cu, Zn…).
vodik reagira z mnogimi oksidi (primer):
CuO + H2 → Cu + H2O
