Voda, vodík

Voda je jednou z nejrozšířenějších sloučenin na světě na Zemi. Stejně jako řeky a moře, vodu obsahují všechny živé organismy, které by bez ní nemohly existovat. Převážná část krve a mízy stromů je voda. Voda na Zemi existuje již od jejího vzniku a bez přestání koluje mezi půdou, atmosférou a živými organismy. Více než 70% zemského povrchu je pokryto vodou.

Voda je sloučenina, jejíž molekuly se skládají ze dvou atomů vodíku a jednoho kyslíku. Chemický vzorec vody je H2O a chemický název je oxid vodný. Voda vzniká hořením vodíku ve vzduchu. Čistá voda, tj. voda neobsahující žádné rozpuštěné látky, vře při 100°C a tuhne při 0°C. Obsahuje-li voda rozpuštěné látky, bod varu i bod tuhnutí se mění. V tom spočívá jedna z metod určení čistoty vody. Při varu vody vzniká plyn, kterému se říká vodní pára, při tuhnutí vody pevná látka – led. Na rozdíl od většiny látek voda při tuhnutí zvětšuje svůj objem, led má tedy menší hustotu a na vodě plave. Z řek, moří a jezer se voda neustále vypařuje a ve vzduchu vytváří malé kapičky vodní páry. Z vodní páry vznikají oblaka a voda ve formě dešťových kapek padá zpět na zem. Tak probíhá koloběh vody.

Voda je velmi dobré rozpouštědlo – což znamená, že se mnoho látek ve vodě rozpouští a vytváří různé roztoky. Proto je voda zřídkakdy bez příměsí. Molekuly vody jsou lehce elektricky polarizovány, protože kladně nabité vodíkové ionty jsou na jedné straně molekuly. Proto se iontové sloučeniny ( tvořené ionty ) ve vodě snadno rozpouštějí. Jejich elektricky nabité ionty se přitahují k molekule vody. V jistém množství rozpouštědla ( tedy také ve vodě )se může rozpustit jen omezené množství látky. Jestliže se již více látky nerozpouští, je roztok nasycen. Když se roztok ohřeje, obvykle se v něm rozpustí i více látky. Šumivé nápoje vznikají rozpuštěním oxidu uhličnatého ve vodě. Voda pohltí při vyšším tlaku více plynu. při
otevření láhve s šumivým nápojem (například sodovka) klesne tlak a uvolňují se bublinky plynu. Když se roztok zahřeje, množství rozpuštěného plynu samozřejmě klesá.

Tvrdá voda se označuje voda obsahující značné množství minerálů, které se rozpustily ve vodě protékající horninami. Mýdlo ve tvrdé vodě špatně pění, protože reaguje s rozpuštěnými nerosty a vytváří kal. Dočasná tvrdost vody je způsobena reakcí vápence s dešťovou vodou. Vápenec obsahuje uhličitan vápenatý, který je nerozpustný. Dešťová voda jako slabý roztok kyseliny uhličité reaguje s uhličitanem vápenatým a vytváří se hydrogenuhličitan ( kyselý uhličitan ) vápenatý, který je ve vodě rozpustný – proto je voda "tvrdá". Znečištění vody je způsobeno vypouštěním splašků z domácností a průmyslových podniků do vodních toků bez náležitého ošetření.
Z vodohospodářského hlediska se voda rozlišuje :
a) aretská voda ( podzemní voda)
b) chladící voda
c) odpadní voda
d) pitná voda


Vodík

Základní údaje:
- z řeckého hydór = voda a gennao = tvořím
- elektronegativita je 2.2
- teplota tání je -259,2 ˚C
- teplota varu je - 252,8 ˚C
- má tři izotopy - lehký vodík (protium) – výskyt: 99,9844 %
- těžký vodík (deutérium) – výskyt: 0,0156 %
- radioaktivní tritium

Výskyt
Je to nejrozšířenější prvek ve vesmíru a devátý nejrošířenější prvek na Zemi. Volně se vyskytuje v sopečných plynech, zemním plynu a atmosféře hvězd. Vázaně pak ve vodě, organických a anorganických sloučeninách.

Vlastnosti
Je to biogenní prvek. Je to nejlehčí plyn, co známe, je 14 krát lehčí než vzduch. Jeho molekuly jsou tak malé, že procházejí pórovitými látkami, např. pryžovými stěnami hadice. Díky tomu, že je tak malá je schopna se přebudovat do krystalové mřížky katalyzátorů. Za normálních podmínek je bezbarvý, bez chuti a zápachu, skládá se z dvouatomových molekul H2, ve kterých jsou atomy vázány jednoduchou nepolární kovalentní vazbou - je poměrně stabilní (vysoká hodnota vazebné energie H-H), málo reaktivní (reaguje jen za vysoké teploty za použití katalyzátorů) – s kyslíkem tvoří výbušnou směs. Jeho nejběžnější a nejrozšířenější sloučeninou je voda.
Rozštěpením vazby v molekulovém vodíku vzniká atomový vodík – vodík ve stavu zrodu – velmi reaktivní, silné redukční vlastnosti, reaguje s celou řadou látek již za nízkých teplot. Slučuje se téměř se všemi prvky s výjimkou vzácných plynů a některých přechodných kovů.
Např.: H2 + Cl2 › 2HCl
3H2 + N2 › 2NH3

Sloučeniny
Anorganické jsou kyseliny, hydroxidy, hydridy a organické uhlovodíku, jejich deriváty a přírodní látky.

Hydridy
- binární sloučeniny vodíku
- iontové (solné) hydridy – sloučeniny vodíku s alkalickými kovy a zeminami, mají vysoký bod tání,reagují s vodou, používají se jako mimořádně silná redukční činidla
- kovalentní hydridy – sloučeniny vodíku s plyny
- kovové hydridy – sloučeniny vodíku s většinou přechodnými prvky, mají proměnlivé složení, kovový vzhled, jsou vodivé, popř. polovodivé, vznikájí pohlcováním plynného vodíku do krystalové struktury kovu, používají se při katalytické hydrogenaci.
- hydridové komplexy – obsahují ionty H- vázané koordinační vazbou na ionty kovů, používají se jako redukční činidla při organické syntéze. Jsou to např.tetrahydridoboritan sodný Na[BH4], tetrahydridoboritan sodný Na[AlH4].

Peroxid vodíku
Je to bezbarvá kapalina, za normální teploty se velmi pomalu rozkládá, působením některých látek jako je třeba krev, burel se rozkládá až explozivně (H2O2 › H2O + O), rozklad zpomalují tzv. inhibitory (H2SO4, močovina), chová se jako velmi slabá kyselina (lze od něj odvodit soli – peroxidy (BaO2, Na2O2) nebo hydrogenperoxidy – významná složka mycích prášků), má oxidační (PbS + 4H2O2 › PbSO4 + 4H2O) i redukční (Ag2O + H2O2 › 2Ag + H2O + O2) účinky. Používá se jako dezinfekční a bělící prostředek, jako 3% roztok se používá v lékařství.

Vodík je redukční činidlo a uchovává se v ocelových láhvích s červeným pruhem. Používá se při výrobě dusíkatých hnojiv, HNO3, NH3, CH3OH. Také k odstraňování síry z ropy, ztužování tuků, k svařování, také do paliva budoucnosti „Tokamak“.