Vodík, hydrogenium, značka H – chemický prvek;
protonové číslo 1,
relativní atomová hmotnost 1,0079, teplota tání –259,2 °C, teplota varu –240 °C, hustota 0,090•10
3 kg•m
–3. Bezbarvý plyn s velmi malou hustotou, bez chuti a zápachu; objeven v roce 1776. V přírodě je směsí
izotopů 1H,
2H (D),
3H (T). Volný se vyskytuje jen v horních vrstvách
atmosféry, ve sloučeninách je ve vodě, uhlovodících aj. Průmyslově se vyrábí buď redukcí vodní páry rozžhaveným
koksem, reakcí
methanu s
vodní párou, nebo z vody
elektrolyticky. Používá se k výrobě
amoniaku,
chlorovodíku, k
hydrogenacím a výrobě mnoha organických sloučenin, jako
redukční činidlo v
metalurgii, při svařování a tavení kovů aj. Ve sloučeninách má oxidační číslo –I a I. Viz též
hydridy.
Související hesla
Ottův slovník naučný
Vodík a jeho sloučeniny. Chemická značka
v-u
H (lat.
hydrogenium, z řec.
uδωρ voda,
γεναω tvořím). Atomová váha
H = 1.008 (
O = 16). Již v XVI. stol. bylo známo, že při rozpouštění některých kovů v kyselinách uvolňuje se hořlavý plyn – nynější
v. R. 1766 byla Cavendishem jeho povaha blíže prozkoumána a analyticky jako součást vody dokázán byl Lavoisierem r. 1783. Vyskytuje se v přírodě:
a) volný v plynech vulkanických, v malém množství v atmosféře zemské, spektroskopicky byl Lockyerem dokázán ve fotosféře slunce, podobně seznán byl na mnohých stálicích a mlhovinách, byl nalezen v plynech z pramenů petrolejových, z fumarol a nachází se uzavřený v některých minerálech (v soli ve Wieliczce a v solích u Stassfurtu), v eruptivních horninách, v meteorickém železe;
b) sloučený ve vodě, v četných nerostech, a téměř všechny hmoty organické jak zvířecí tak rostlinné chovají v sobě
v. jakožto podstatnou součást. Připravuje se: 1. Rozkladem vody:
a) proudem elektrickým čili elektrolysou po okyselení aneb alkalisování na negativním pólu;
b) kovy, a to některými již za obyčejné temperatury, na př.: sodíkem neb draslíkem 2
Na (sodík) + 2
H2O (voda). =
H2 (vodík) + 2
Na OH (hydroxid sodnatý), jinými teprve v žáru, na př.: když vodní pára přechází přes rozžhavené železo 3
Fe, 4
H2O «
Fe3O4 (kysličník železnato železitý), 4
H2. Tento rozklad jest historicky zajímavý, neboť jím Lavoisier dokázal r. 1783, že voda jest sloučeninou
v-u a kyslíku. 2. Rozkladem kyselin, ponejvíce kyseliny sírové neb chlórovodíkové zinkem 2
HCl +
Zn =
ZnCl2 (chlorid zinečnatý) +
H2. 3. Také z roztoků některých zásad působením příhodných kovů může býti
v. uvolněn, na př. polejeme-li zinek louhem sodnatým 2
NaOH (hydroxyd sodnatý) +
Zn =
Zn(ONa)2 (zinečnatan sodnatý) +
H2. 4. Technicky získává se elektrolysou vody aneb jakožto vedlejší produkt při elektrolyse chlóridů alkalií. Veliké důležitosti v průmyslu počíná nabývati t. zv. vodní plyn složený z
v-u a kysličníku uhelnatého. Dobývá se rozkladem vodní páry rozžhaveným uhlím
C +
H2O =
CO +
H2. Slouží k topení, karburován i ke svícení.
V. jest plyn bezbarvý, bez chuti a zápachu, jest nejlehčí ze známých plynů (upotřebuje se ho k plnění ballonů); hutnota jeho jest 0.06951, 1
l v-u za norm. tlaku a při 0° váží 0.08988
g, jest asi 14.37kráte lehčí vzduchu. Vodí teplo i elektřinu lépe než vzduch. Zapálen na vzduchu hoří plamenem bezbarvým, nadmíru horkým, teplo spalovací 1
g v-u za konstantního tlaku a tvoření se vody tekuté 0° měří 33.993 kalorií.
V. vyznačuje se velikou prolínavostí (diffusí). Za obyčejné temperatury prolíná pórovitými stěnami 3.8kráte rychleji nežli vzduch. Při vyšších temperaturách diffunduje platinou, železem, palladiem, sklem obyčejným i sklem z křemene. Až do r. 1877
v. pokládán byl za plyn neztužitelný. První, kteří domnívali se, že pozorovali známky zkapalněni
v-u, byli CailIetet a Pictet. Olszewski zkapalnil
v. již ve větším množství. Dewar získal jej dokonce ve stavu pevném. Tekutý
v. jest čirá, bezbarvá tekutina, hutnoty při bodu varu 0.07, kritická temperatura jeho podle Olszewského jest při – 234.5° a kritický tlak činí 20 atmosfér, podle Dewara při – 241°a ne více nežli 15 atmosfér. Bod varu tekutého
v-u jest při – 252.5°. Upotřebuje se ho k dosažení nízkých temperatur a vysokých vzduchoprázdnot. Pevný
v. jest látka buď bílá houbovitá nebo hmota průsvitná, ledu podobná. Hutnota jeho při – 259.9° činí 0.0763 a bod tání jeho jest při 14.1° abs. temp.
V. komprimovaný asi na
1/
100 původního objemu přichází v ocelových válcích do obchodu. 1 objem vody absorbuje mezi 0° – 23.6° 0.0193 obj. plynného
v-u. Četné kovy
v. pohlcují, na př. palladium, železo, natrium, kalium atd. Použijeme-li při elektrolyse okyselené vody plechu z palladia za kathodu, nabotnává, stává se specificky lehčím. Vzniklý produkt nepozbývá však kovového lesku, vodí dále dobře teplo i elektřinu, jest tažný a jeví vlastnosti slitiny. Při zahřívání uvolňuje se
v., jehož objem jest mnohdy až 960kráte větší než upotřebeného palladia.
V. poskytuje charakteristické jiskrové spektrum, jehož nejvýznačnější čáry jsou
H?(
λ=6562) v červené,
Hß(
λ=4861) v zelenomodré,
H?(
λ=4340) ve fialové části spektra a odpovídají temným čarám Fraunhoferovým
C, F, G, a
h. Plynný
v. jest za obyčejné temperatury poměrně málo reaktivní. S fluorem slučuje se za tmy; aby nastalo sloučení
v-u s chlórem, jest třeba energie světelné; sloučení
v-u s kyslíkem nastává teprve při vyšší temperatuře neb indukcí katalytickou. Při všech těchto reakcích hraje nesmírně důležitou úlohu přítomnost i sebe menších stop vody. V žáru
v. odnímá některým sloučeninám kyslík, kterýžto pochod slove redukcí, tak na př. zahříváme-li kysličník měďnatý v proudě
v-u, obdržíme kovovou měď Energičtěji působí
v. aktivní aneb ve stavu z rodu (
in statu nascendi), t. j. působí-li na nějakou látku ihned, když při reakci vzniká. Směs
v-u s kyslíkem v poměru (20bj.: 1 obj.) nazývá se třaskavým plynem kyslíkovodíkovým, neboť zapálena plamenem neb elektrickou jiskrou prudce exploduje. Explose třaskavého plynu podmíněna jest vysokým teplem reakčním, kterým přehřeje se vzniklá pára vodní a nabude velikého napětí. Smísíme-li
v. s kyslíkem při ústí Daniellova kohoutu a směs zapálíme, nabudeme plamene o temperatuře neobyčejně vysoké (přes 2000°), v němž platina se taví, stříbro vře, kysličníky vápníku, zirkonia rozpalují se a vydávají oslňující světlo (Drummondovo, Linnemanovo světlo). Produktem hoření
v-u s kyslíkem jest voda. Sloučeninou další
v-u s kyslíkem jest: Vodičitý kysličník, hydroperoxyd, superoxyd
v-u
H2O2 (
hydrogenium hyperoxydatum). Objeven byl r. 1818 Thénardem. V malém měnlivém množství nalézá se ve vzduchu, dešťové vodě, sněhu. Vzniká při rozkladu vody elektrickým proudem a tvoří se při t. zv. pozvolné oxydaci. Připravuje se: Rozkladem superoxydů zředěnými kyselinami, obyčejně vnášením baryumhyperoxydu do studené zředěné kyseliny sírové
BaO2 (baryumhyperoxid) + H
2SO
4 (kyselina sírová) = PbSO
4 (síran olovnatý) + 4H
2O. Destillací ve vakuu lze obdržeti kysličník vodičitý až 96%. Ponořením konc. tohoto roztoku do směsi tekutého kysličníku uhličitého a aetheru ztuhne úplně. Když pak jen nepatrnou čásť této ztuhlé hmoty dáme do původního roztoku 96% na – 8° ochlazeného, vykrystallují z tekutiny průhledné krystally hydroperoxydu pevného. Do obchodu přichází hydroperoxyd v roztoku, a to buď zředěném 3% aneb koncentrovaném 30% (Perhydrol). Kysličník vodičitý byl dříve pokládán za látku velmi nestálou, což vysvětluje se přítomností nečistot v hydroperoxydu, jmenovitě alkalicky reagujících sloučenin (i ze skla); v obchodě se nalézající kysličník vodičitý zředěný bývá proto okyselen
H3PO4,
H2SO4, koncentrovaný přichází v lahvích vrstvou parafinu uvnitř pokrytých. Úplně čistý hydroperoxyd jest poměrně stálý, ani krystallický není nebezpečný, znečištěn však prudce za explose se rozkládá, při rozkladu vzniká voda a uniká kyslík.
H2O2 H2O + O.. Zvláště některé látky jemně rozptýlené pouhou svou přítomností způsobují okamžitý rozklad kysličníku vodičitého, na př.: uhlí, platina, střepiny skla atd. Kysličník vodičitý jest silné oxydační činidlo. Oxyduje různé sirníky v sírany, na př.: PbS (sirník olovnatý) + 4H2O2 (kysličník vodičitý)
PbSO4 (síran olovnatý) + H2O. Této reakce upotřebuje se k oživováni starých obrazů, při jejichž malbě použito bylo běloby, která časem sirovodíkem přeměnila se v černý sirník olovnatý. Také různé organické látky, zvláště různá barviva organická, rozrušují se kysličníkem vodičitým a proto užívá se ho k bílení vlasů, pštrosích per, slonové kosti atd. Kysličník vodičitý působí však také jako redukovadlo, redukuje kysličník stříbrnatý v kovové stříbro, manganistan draselnatý a j. Pokládán jest za kyselinu a soli od něho odvozené nazývají se hyperoxydy. V analytické chemii bývá často používán, jak při reakcích kvalitativních, na př. za zkoumadlo na kyselinu chrómovou, tak při pracích kvantitativních, na př. při stanovení sloučenin manganu. B. Kužma