Vodík, kyslík, vzácné plyny a jejich sloučeniny

Vodík

 

Postavení prvku v PSP

 

  • První člen PSP
  • Nejjednodušší elektronová konfigurace 1s1
  • Vodík může získat stabilitu 3 způsoby:
    1, Jako dvouatomová molekula H2
    2, Elektron poskytne jinému prvku ® kationt např. HCl
    3, Elektron přijme ® aniont např. NaH (hydrid sodný)
  • ® vyskytuje se v oxidačních číslech –I, 0, I

 

Charakteristika

 

  • Za normálních podmínek bezbarvý, bez chuti a zápachu
  • Nejlehčí prvek
  • Tvoří izotopy: a) 1H – protium, nejrozšířenější
    b) 2H – deuterium, těžký vodík
    c) 3H – tritium, radioaktivní

Vlastnosti

 

  • Je hořlavý, směs s kyslíkem je silně výbušná
  • Má redukční (vůči nekovům) i oxidační (vůči typickým kovům) vlastnosti
  • Reaguje téměř se všemi prvky

 

Příprava

 

  • Reakcí neušlechtilých kovů s kyselinami nebo hydroxidy:
    2 HCl  +  Zn   ®   H2  +  ZnCl2
    Zn   +   2 NaOH  +   2 H2O  ®  H2  +  Na2[Zn(OH)4]
  • Reakcí s1 a s2 prvků s vodou
    2 Na + 2 H2O   ®   2 NaOH   +  H2
  •  elektrolýza vody

Výroba

  • termický rozklad methanu (1200°C)
    CH4  ®  C  +  2H2
  • reakcí vodní páry s rozžhaveným koksem (1000°C)
    C + H2O  ®  CO  +  H2

Reakce

  • Jeho dvouatomové molekuly reagují až za zvýšené teploty (jsou poměrně stabilní)

 

H2 +  Cl2  ®  2 HCl         3H2  + N2  ® 2 NH3          H2  +  S  ®  H2S

                       2 H2  +  O2   ®  2 H2O  – exotermická reakce

Význam

 

  • Je součástí všech organických sloučenin ® biogenní prvek
  • Součástí anorganických sloučenin např. vody, kyselin, hydroxidů.
  • Nejrozšířenější prvek ve vesmíru (přeměna vodíku na helium a teplo)

 

Použití

 

  • Uchovává se v lahvích s červeným pruhem
  • Redukční činidlo
  • Ztužování tuků (navázání na dvojné vazby)
  • Výroba NH3, dusíkatých hnojiv, HCl
  • Palivo budoucnosti (raketové motory, vodíkový pohon)

 

 

Kyslík

 

Postavení prvku v PSP

 

  • Prvek 2. periody, patří mezi p4
  • Elektronová konfigurace: 1s2 2s2 2p4 ® má 6 valenčních elektronů
  • Snaha nabýt 2s2 2p6
  • Stabilita:
    1, dvouatomová molekula O2
    2, Přijímá dva elektrony ® oxidy např.CaO, CO2
    3, přijmutím jednoho elektronu  např. H2O2 (peroxid vodíku)
  • ® nejčastější oxidační čísla: -II, -I, 0

 

Charakteristika

 

  • Za normálních podmínek bezbarvý (kapalný je namodralý), bez chuti a zápachu
  • Nejrozšířenější prvek na Zemi

 

Vlastnosti

 

  • Vysoce reaktivní plyn
  • Rozpouští se v malém množství ve vodě (s rostoucí teplotou rozpustnost klesá)
  • Má oxidační vlastnosti ® oxidační činidlo – sám se redukuje

 

Příprava

 

  • Tepelným rozkladem kyslíkatých solí
    2 KMnO4  ®  K2MnO4  +  MnO2 + O2
  • Elektrolýzou vody (velice nákladné), O2 se vyloučí na anodě
  • Reakcí burelu s kyselinou sírovou
    2 MnO2 + H2SO4  ®  2 MnSO4 + 2 H2O  + O2

Výroba

 

  • Frakční destilací zkapalněného vzduchu

 

Reakce

 

  • Ve svých sloučeninách je nejčastěji dvojvazný.
  • Elektrickým výbojem nebo UV-zářením se tvoří nestabilní ozon O3
    O2  ®  O + O      O + O2  ®  O3
  • Hoření (oxidace) – prudké slučování látek s kyslíkem za vzniku tepla a světla.

 

Význam

 

  • Je součástí mnoha anorganických sloučenin např. voda, minerály, horniny
  • Je součástí mnoha organických sloučenin např. sacharidů, aminokyselin
  • Biogenní prvek nezbytný k dýchání organismů

 

Použití

 

  • Uchovává se v tlakových lahvích s modrým
  • V hutnictví při výrobě železa, sváření a řezání kovů
  • V lékařství – dýchací přístroje
  • Oxidační procesy
  • Kapalný kyslík využíván jako raketové palivo.

 

 

Sloučeniny kyslíku a vodíku

 

Oxidy

Charakteristika

 

  • Kyslík v oxidech má oxidační číslo –II
  • Pouze v difluoridu kyslíku OF2 má oxidační číslo II
  • Dvouprvkové sloučeniny kyslíku s elektropozitivnějším prvkem.
  • Oxidy přechodných prvků jsou barevné, např. Cr2O3 je zelený.
  • Připravují se přímým slučováním prvků: C + O2 ® CO2

 

Dělení

 

  • Kyselinotvorné – oxidy nekovů a kovů s oxidačním číslem V-VII ( např. Mn2O7)
    s vodou tvoří kyseliny
    SO3  +  H2O  ® H2SO4
  • Zásadotvorné – oxidy prvků s oxidačním číslem I-IV
    s vodou tvoří hydroxidy
    CaO  +  H2O  ®  Ca(OH)2
  • Amfoterní – Chovají se jako kyselinotvorné i jako zásadotvorné
    např. Al2O3 , ZnO
    Reagují s kyselinami a zásadami za vzniku solí
    ZnO  +  2HCl  ®  ZnCl2 + H2O         ZnO + 2NaOH  ®  Na2[Zn(OH)4]
    Al2O3  +  6 HCl   ®  2 AlCl3  +3H2O   Al2O3 + 2 NaOH  ®  2 NaAlO2   +  H2O
  • Netečné – nereagují s vodou ani s kyselinami a zásadami
    např. NO, CO

 

Voda

 

Charakteristika

 

  • Nejrozšířenější a nejvýznamnější sloučenina vodíku s kyslíkem
  • Vyskytuje se ve třech skupenstvích: vodní pára, voda, led
  • Bezbarvá, bez chuti a zápachu
  • V přírodě se nikdy nevyskytuje čistá
  • Významná pro život

 

Vlastnosti

 

  • Molekula vody je polární
  • Anomálie vody = nejvyšší hustota při 4°C
  • Patří mezi nejstálejší sloučeniny
  • Amfoterní látka
  • Reaguje s reaktivními s1a s2 prvky a s oxidy

 

Tvrdost vody

 

  1. Přechodná – způsobena hydrogenuhličitany
    může být odstraněna povařením
    Ca(HCO3)2    ®   CaCO3  +  H2O  +  CO2
  2. Trvalá – způsobena především sírany
    odstraníme ji přidáním uhličitanu sodného (Na2CO3)
    CaSO4  + Na2CO3  ®  CaCO3  +  Na2SO4

 

Peroxid vodíku

 

Charakteristika

 

  • Bezbarvá olejovitá kapalina
  • Patří mezi peroxosloučeniny – obsahují dva atomy kyslíku s oxidačním číslem –I
  • Za normální teploty se velmi pomalu rozkládá
  • Účinkem světla a některých látek(krev) se snadno rozkládá

 

Vlastnosti

 

  • V bezvodném stavu výbušná
  • Má oxidační i redukční vlastnosti
  • Výborné polární rozpouštědlo

 

Použití

 

  • Jeho 3% roztok se používá jako bělící a dezinfekční činidlo

 

Ozon

 

  • Silné oxidační činidlo, extrémně toxický
  • Používá se ke sterilizaci vody

Vzácné plyny

 

Postavení prvků v PSP

 

  • Patří mezi p6 prvky kromě helia
  • Mají 8 valenčních elektronů kromě helia
  • ® Jsou velmi stabilní a většinou nereaktivní

 

Charakteristika

 

  • Za běžných podmínek jsou plynné
  • V malém množství se vyskytují v zemské atmosféře
  • Jednoatomové plyny
  • Získávají se jako vedlejší produkty při frakční destilaci kapalného vzduchu

 

Vlastnosti

 

  • Těžko zkapalnitelné
  • Velmi málo reaktivní
  • Nejvíce sloučenin tvoří Xe

 

Použití

 

  • Jako inertní atmosféra
  • He – používá se pro dosažení nízkých teplot (var helia = 0,003K)
    náplň vzducholodí (je lehčí než vzduch)
  • Plnění osvětlovacích trubic, výbojky

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *