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
- Přechodná – způsobena hydrogenuhličitany
může být odstraněna povařením
Ca(HCO3)2 ® CaCO3 + H2O + CO2 - 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