1 / 26

VODÍK

VODÍK. Značka: H Latinsky: hydrogenium Anglicky: hydrogen. historie. 1766 – Cavendish H. – izolace a identifikace plynu (1781 – voda není prvek) 1783 – Lavoisier A. L. – návrh názvu hydrogen (z řeckého ydor geinomai = vodu tvořící) 1810 – 15 – Davy H. – základ kyselin

sofia
Télécharger la présentation

VODÍK

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. VODÍK Značka: H Latinsky: hydrogenium Anglicky: hydrogen

  2. historie • 1766 – Cavendish H. – izolace a identifikace plynu (1781 – voda není prvek) • 1783 – Lavoisier A. L. – návrh názvu hydrogen (z řeckého ydor geinomai = vodu tvořící) • 1810 – 15 – Davy H. – základ kyselin • 1909 – Sørensen S. P. L. – pH stupnice • 1920 – Latimer W. M., Rodebush W. H. – pojem vodíkové vazby

  3. 1923 – Brønsted J. N. – teorie kyselin a zásad • 1924 – Mecke R. – ortho- a para- vodík • 1932 – Urey H. C. – objev D (1934 N. c.) • 1934 – Oliphant M. L. E., Harteck P., Rutherford E. – příprava T • 1946 – Purcell E. M., Torrey H. C., Pound R. V., Bloch F., Hansen W. W., Packard M. E. – důkaz vodíku ve sloučeninách pomocí NMR

  4. Izotopy a výskyt protony neutrony • H 1 0 • D 1 1 • T 1 2 • H na Zemi: 0,88 % (0,016 % D ve vodíku) – 9. 15,4 % atomů zemské kůry – 3. • H ve vesmíru: 75 % hmoty (90 % atomů)

  5. H2 D2 T2 T tání (K) 13,96 18,73 20,62 T varu (K) 20,39 23,67 25,04 disociační teplo (kJ/mol) 435,88 443,35 446,9 mezijaderná vzdál. (pm) 74,14 74,14 (74,14)

  6. ortho- a para- vodík • ortho-vodík - paralelní uspořádání jaderných spinů → třikrát degenerovný stav • para-vodík (nižší energie) - antiparalelní usp. jaderných spinů → nedegenerovný stav • zakázaný triplet-singletový přechod

  7. rovnováha mezi ortho- a para- pro H2 D2 a T2

  8. Ionizované formy • ionizační energie = 1,311 kJ/mol → H+ (r = 1,5.10-3 pm); vázaný (H3O+) • elektronová afinita → H-, deformovatelnost • H2+ krajně nestálý • H3+ trojúhelníková struktura stabilnější než lineární

  9. Příprava vodíku • elektropozitivní kovy + H2O/zředěná kys. • amalgam Na/Ca + H2O • Zn + HCl • Al/FeSi + NaOH • hydrid kovu + H2O • elektrolyticky (okyselená H2O)

  10. Výroba vodíku • elektrolýza (horký Ba(OH)2) • elektrolýza (KOH) • elektrolýza (solanka, pouze vedlejší produkt) • uhlovodík/koks + H2O (g): C3H8 + 3 H2O → 3 CO + 7 H2 (900 °C, katalyzátor) CO + H2O → CO2 + H2 • odpařování CH3OH a H2O

  11. Použití vodíku • syntéza amoniaku, chlorovodíku, hydridy kovů • katalytická hydrogenace tekutých rostlinných olejů na tuhé jedlé tuky • velkovýroba organických sl. (methanol) • metalurgie (redukce oxidů na kovy) • ve směsi s kyslíkem → sváření a řezání, raketové palivo • kapalný → v bublinových komorách

  12. Deuterium a tritium • příprava: z těžké vody • použití: vliv izotopů na reakce, v NMR, moderátor v jaderném průmyslu (D2O) • vznik: jaderné reakce indukované kosmickým zářením v horních vrstvách atm. • výroba: ozáření obohaceného 6Li neutrony • použití: značkování, mechanismy a kinetika reakcí

  13. Reaktivita • reakce za normální teploty: s F za tmy, s vodným roztokem PdCl2 (důkaz přítomnosti vodíku) • reakce při vyšších teplotách: s kovy a nekovy za vzniku hydridů (až explozivně) • průmysl: hydrogenace a hydroformylace (vyšší T i p, sl. Co - kat.) org. l.; Haberův proces výroby amoniaku (vyšší T i p, Fe – kat.)

  14. Rovnovážná konstanta • Brønstedova teorie kyselin a zásad • autoprotolýza vody: 2 H2O → H3O+ + OH- K = [H3O+][OH-]/[H2O]2 → Kw = [H3O+][OH-] - závisí na teplotě • kyseliny zvyšují [H3O+] → KA velké, pKA malé - síla kys. roste s atomovým číslem • pH (Sørensen) = - log[H3O+] (z francouzkého puissance d‘hydrogene)

  15. Vodíková vazba (můstek) • slabá interakce → H vázaný mezi dvěma nebo více atomy • snížení energie systému • úhel 150 – 180 ° • vliv na vlastnosti a strukturu (vznik větších strukturních jednotek, konformace polypeptidů, nukleové kyseliny)

  16. Síla můstku ΔH298 < 25 kJ/mol - slabé; H2S, MeOH, H2O, … ΔH298 = 25 - 35 kJ/mol - středně silné; FH, … ΔH298 > 35 kJ/mol - silné; asi nejsilnější je vazba mezi HCOOH a F- třístředová čtyřelektronová vazba

  17. Vliv můstku na fyzikální vlastnosti • zvyšuje teploty tání a varu, výparné teplo • vliv na: rozpustnost, mísitelnost, směšovací teplo, rozdělovací vlastnosti fází, vznik azeotropů, citlivost chromatografických dělení, viskozitu, elektrické vlastnosti pevných a kapalných látek • orientace má vliv na relativní permitivitu • stálá elektrická polarizace feroelektrických kr. • zvyšuje iontovou pohyblivost a vodivost H3O+ a OH- ve vodných roztocích

  18. Vliv můstku na strukturu modifikace α (vrstevnatá struktura) 265 pm modifikace β (řetězce)

  19. Informace o vodíkové vazbě • IR + Raman: vlnočty valenčních vibrací A-H se snižují a deformačních se zvyšují; roste šířka a intenzita; 20-200 cm-1 nové valenční a deformační vibrace - efekty korelují se sílou vazby • NMR (výrazný chemický posun): o disociaci vazby a o výměnné době protonů - snížení stínění, zvýšení posunu

  20. Hydridy • hlavní skupiny kromě vzácných plynů, lanthanoidy, aktinoidy, přechodné elektropozitivní • podle povahy vazby: - iontové - kovalentní (molekulové) - polymerní (elektronově deficitní vazby) - kovové - kombinované

  21. I. a II.A – reakce přímo s vodíkem – bílé, krystalické, stechiometrické (MX, MX2) - Li, Mg, Be – sklon ke kovalentní vazbě - struktura NaCl a TiO2/ortorombická PbCl2 - tepelná stálost klesá od Li k Cs, od Ca k Ba - reaktivita: - čistota a velikost částic - od Li k Cs a od Ca k Ba vzrůstá; Ca méně reaktivní než Li - reakce s vodou: Rb a Cs samozápalné na suchém vzduchu

  22. III.B (+ lanthanoidy, aktinoidy) – Sc, Y, La, Ac, většina aktinoidů a lanthanoidů (MH2); YbH2,5 - MH3 (3. vodík někdy slabě vázán); větší Ln (La, Ce, Pr, Nd) oktaedrické polohy vodíku (Li3Bi); menší Ln + aktinoidy a Y (HoH3) - UH3 – normální β-modifikace (krychlová, příprava nad 200 °C); feromagnetické, kovové vlastnosti, reaktivní prášek, k čištění a regeneraci H a D

  23. IV.B – složení a struktura je proměnlivá; čisté MH2, kovový vzhled, fluoritová (Ti) nebo tetragonální (Zr, Hf) struktura • V.B – málo stabilní • VI.B – CrH připraven elektrolyticky • Vodíková mezera • III. – VII.A – kovalentní molekulové; pevnost vazeb a teplotní stálost klesá s rostoucím atomovým číslem (ve skupině) - III.A – rozsáhlé řetězení

  24. zdroje • http://cs.wikipedia.org/wiki/ • Greenwood N. N., Earnshaw A.: Chemie prvků I

More Related