Vodík, kyslík, voda a peroxid vodíka – postavenie vodíka a kyslíka v periodickej sústave, ich vlastnosti, výskyt, príprava a použitie v praxi. Štruktúra a vlastnosti vody a peroxidu vodíka.

Vodík

Základná charakteristika:

Vodík je v poradí prvý prvok v PSP.

Nachádza sa 1.perióde a v I.A skupine PSP.

Chemickú značku má H , jeho latinský názov je hydrogenium.

V jadre atómu má jeden protón ( p⁺), v obale atómu má jeden elektrón ( e^- ).

Vodík má 3 izotopy, ktoré sa líšia počtom neutrónov v jadre – prótium (ľahký vodík, nemá neutróny), deuterium (ťažký vodík, 1 neutrón), a trícium (rádioaktívny vodík, 2 neutróny).

Výskyt:

Vodík je najrozšírenejší prvok vo vesmíre a tretí najrozšírenejší prvok na Zemi. V prírode sa nachádza voľný vo vzduchu a to vo vyšších vrstvách atmosféry, alebo viazaný v zlúčeninách ako sú: voda, kyseliny, hydroxidy, soli, peroxid vodíka, či organické látky.

Vlastnosti:

· Vodík je plyn bez farby, bez chuti a bez zápachu.

· Je 14 krát ľahší ako vzduch. Má veľmi dobré redukčné vlastnosti.

· Zlučuje sa takmer so všetkými prvkami okrem 8A a niektorými d prvkami.

· So vzduchom tvorí výbušnú zmes, čistý vodík horí modrastým plameňom.

· Napriek svojej vysokej reaktivite sa s väčšinou prvkov zlučuje až pri vyššej teplote.

· Je typický nekov, elektronegativita X=2,2; tvorí väzby nepolárne (H₂) alebo polárne (HCl).

· Tvorí vodíkové mostíky s N, O, F

· Molekulový vodík je pomerne stabilný a málo reaktívny.

Vodíkový atóm má veľkú ionizačnú energiu (1311 kJ/mol), preto sa podobá viac halogénom ako alkalickým kovom.

Príprava:

V laboratóriu ho môžeme pripraviť:

· reakciou kyseliny chlorovodíkovej so zinkom

2 HCl + Zn H₂ + ZnCl₂

· redukciou H₂O

2 H₂O + 2Na H₂ + 2 NaOH

Priemyselne sa vodík vyrába:

· elektrolýzou vody

· rozkladom CH₄ (metán)

Použitie:

1. Ako redukčné činidlo

2. Na zváranie a rezanie kovov spolu s kyslíkom

3. Na stužovanie tukov

4. Odstraňovanie síry z ropy

5. Výroba NH₃, dusíkatých hnojív, HNO₃

6. Skvapalnený vodík sa využíva ako raketové palivo

Zlúčeniny vodíka:

a) Anorganické – napr. kyseliny, hydroxidy, hydridy

b) Organické – uhľovodíky, ich deriváty, prírodné látky

Hidridy = bineárne zlúčeniny (najdôležitejšie zlúčeniny vodíka)

Najvýznamnejšie zlúčeniny: voda H₂O , peroxid vodíka H₂O₂

Kyslík

Základná charakteristika:

· Kyslík má chemickú značku O , jeho latinský názov je oxygenium.

· V PSP leží 2. perióde a v VI. A skupine. Protónové číslo má 8.

· Je súčasťou atmosféry, biosféry a hydrosféry. Je to biogénny prvok (dýchanie).

· Kyslík má 3 izotopy, ktoré sa líšia počtom neutrónov v jadre ¹⁶₈O, ¹⁷₈O a ¹⁸₈O.

Výskyt:

Patrí medzi najrozšírenejší prvok na zemi.
V prírode sa nachádza voľný vo vzduchu a to 21%. Viazaný v zlúčeninách ako sú: voda, ozón, oxidy, peroxid vodíka, hydroxidy, kyseliny, soli, organické látky
Kyslík v prírode produkujú zelené rastliny. Reakcia, pri ktorej vzniká v prírode kyslík, sa nazýva fotosyntéza:

slnečná energia

6 CO₂ + 6 H₂O C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

chlorofyl

Vlastnosti:

Je to plyn bez farby, bez chuti a bez zápachu. Je ťažší ako vzduch.
Tvorí 2 atómové molekuly O₂, ktoré sú viazané dvojitou väzbou O = O.
Dá sa skvapalniť, uskladňuje sa vo fľašiach označených modrým pásom.
Rozpúšťa sa v malom množstve vody, s rastúcou teplotou rozpustnosť vo vode klesá.
Po F je najsilnejším oxidovadlom, zlučuje sa takmer so všetkými prvkami, je vysoko reaktívny. Zlúčeniny prvkov s kyslíkom sa nazývajú oxidy. Napr:

- kyslík sa zlučuje s vodíkom a vzniká voda: 2 H₂ + O₂2H₂O

- kyslík sa zlučuje s uhlíkom a vzniká oxid uhličitý: C + O₂ CO₂

Príprava:

V laboratóriu ho pripravíme - tepelným rozkladom niektorých kyslíkatých zlúčenín

napr. rozkladom peroxidu vodíka za prítomnosti burelu( katalyzátor)

2 H₂O₂ 2 H₂O + O₂

burel

Priemyselne sa vodík vyrába:

· elektrolýzou vody

· destiláciou kvapalného vzduchu

Použitie:

· na zváranie a rezanie kovov spolu s vodíkom

· do dýchacích prístrojov pre potápačov, kozmonautov a v zdravotníctve

· ako palivo pre raketové motory (kvapalný kyslík)

· v priemysle sa používa na výrobu: formaldehydu, acetaldehydu, NHO₃

Kyslík je dôležitý pre rastliny a živočíchy na dýchanie.

Voda (H₂O):

Základná charakteristika:

· najbežnejšia a najrozšírenejšia chemické zlúčenia

· tvorí 3 skupenstvá: vodná para, voda, ľad

· v niektorých zlúčeninách sa vyskytuje aj viazaná (CuSO₄, 4H₂O)

· molekula vody je polárna (nenulový výsledný dip. moment)

· anomália vody, vysoká merná tep. kapacita, veľké povrchové napätie

· vodíkové mostíky

Peroxid vodíka (H₂O₂):

Základná charakteristika:

· Bezfarebná kvapalina, pri normálnej teplote sa veľmi pomaly rozkladá

· Pôsobením niektorých látok (napr. burel MnO₂) sa rozkladá explozívne, naopak (H₂SO₄) rozklad spomaľuje.

· Má oxidačné aj redukčné účinky

Príprava:

· Laboratórna príprava: BaO₂ + H₂ SO₄→ H₂O₂ + Ba SO₄

Použitie:

· bieliaci, dezinfekčný prostriedok, 3% roztok sa využíva v lekárstve

· peroxidy (CaO₂)

Zopakujme si:

1. Charakterizujte chemické prvky: vodík, kyslík.

2. Aké sú základné vlastnosti vodíka a kyslíka?

3. Kde sa využívajú chemické prvky – vodík, kyslík?

4. Charakterizujte významné zlúčeniny vodíka a kyslíka – voda, peroxid vodíka.

Použitá literatúra:

KOTLÍK, B. a RUŽIČKOVÁ, K.: Chémia v kocke I. Pre stredné školy. vyd. 1. Bratislava: ART AREA spol. s.r.o. 2002. s 55-59. ISBN 978-88879-96-5

https://sk.wikipedia.org/wiki/Vod%C3%ADk

Vodík, kyslík, voda a peroxid vodíka

Vodík

Informácie

Kategórie