5. VODÍK, KYSLÍK, VODA A ROZTOKY

5.1 Vodík

Prvý člen PSP, konfigurácia 1s1, najmenšia hmotnosť a najmenší polomer, O.č: -I, I - má tri izotopy - vyskytuje sa najmä vo vode a v organických zlúčeninách - atómy pri bežných podmienkach nestále a preto tvoria väzbu a tak aj stabilnejšie H2 - 1s2

1. utvorením kovalentnej väzby (nepolárnej or polárnej) H2 , HCl
2. prijatím e. od atómu s malou elektronegativitou (vzniká H- - NaH)
3. odovzdaním e. (vznikne H+) H+ + H2O -> H3O- ak sú H viazané s prvkom s veľkou X (F, O, N)

tvorí aj vodíkové väzby - zlučuje sa takmer zo všetkými (okrem vzác. plynov) - molekulový je bežne bezfarebný plyn, 14x ľahší ako vzduch, ľahko difunduje - pri reakciách sa molekula H štiepi na atómy - má redukčné účinky

Hydridy - dvojprvkové zlúčeniny vodíka. - vlastnosti závisia od polarity väzby s vodíkom a iným prvkom. - delíme ich na iónové a kovalentné

• Iónové (obsahujú hydridový anión – NaH, CaH2) – sú to pevné látky s vysokou teplotou topenia. Pri elektrolýze ich tavenín sa vylučuje H2 (H- + H2O -> H2 + OH- )
• Kovalentné hydridy (okrem H2O) sú to plynné látky. S nepolárnou väzbou (CH4, PH3, AsH3) reagujú s vodou. Hydridy s polárnou väzbou reagujú s vodou za uvoľnenia katiónu (HCl + H2O -> H3O+ + Cl-)

Príprava, výroba a použitie vodíka

H2 – sa pripravuje redukciou vody alero zo zriedených kyselín pri zvýšenej teplote or z niektorých kovov (Fe) al. iónových hydridov (NaH). – (2 H+ + 2e -> H2 ) al. (NaH + H2O -> H2 + NaOH) – priemyselne = elektrolýzou vodného roztoku NaCl, rozkladom metánu a iných uhľovodíkov a reakciou vodnej pary s rozžeraveným koksom (C + H2O -> CO + H2). H2 – sa používa na syntézu anorg. a organ. zlúčenín, v metalurgií na redukciu kovov, na zváranie a tavenie kovov. Kvapalný H2 ako raketové palivo. Fľaše sú označené červeným pásom.

5.2 Kyslík

Najrozšírenejší prvok na Zemi (v atmosfére, v litosfére aj v hydrosfére) - biogénny prvok, potrebný na dýchanie, súčasť všetkých organizmov. - má tri izotopy: 168 O, 178 O, 188 O- konfigurácia [He] 2s2 2p4 , O.č: -II, -I - atómy sú nestále zlučovaním získavajú stabilnejšiu konfiguráciu Ne

1. prijatím 2 e za vzniku oxidového aniónu O2- (CaO)
2. utvorením dvoch jednoduchých alebo jednej kovalentnej (H2O, CO2, O2)
3. utvorením jednej jednoduchej väzby a prijatím e. (OH- v NaOH)

Vlastnosti kyslíka a jeho reakcie - má veľkú elektronegativitu, po fluóre najsilnejším oxidovadlom - atómový kyslík vzniká pri bežných podmienkach len pri chemických reakciách - najčastejšie ako O2 menej ako ozón O3 (dobré oxidačné účinky) - molekulový je bezfarebný plyn čiastočne rozpustný vo vode – vďaka vodíkovým väzbám (ryby) - oxidácia látok prebieha pri bežnej teplote pomaly (dýchanie, hrdzavenie). Pri vyššej teplote – horenie – exotermická oxidácia pri ktorej vzniká teplo a svetlo - zápalná teplota - teplota pri ktorej začínajú látky exotermicky reagovať s O2 - ozón – molekuly O2 sa štiepia na voľné atómy (radikály) a tie sa zlučujú s O2 (pri búrkach) Oxidy- binárne zlúčeniny O s inými prvkami, kde O ma O.č. –II. (má väčšiu X ako druhý prvok)

- podľa priestorovej štruktúry DELÍME:

1. molekulové oxidy – väčšina nekovov s veľkou X (Cl2O7, SO3, N2O5) niekedy s kovmi (Mn2O7)
2. oxidy s atómovou štruktúrou – oxidy väčšiny kovov a niektorých nekovov (majú kovalentnú v.)
3. iónové oxidy – obsah. anióny O2- a katióny kovov viazané iónovou v. Najmä s1 a s2 prvky.

- podľa chemických reakcií DELÍME:

1. kyselinotvorné oxidy – molekulové ox. a ox. kovov s O.č. väčším ako V. s vodou tvoria kyslíkaté kyseliny. ( SO3 + H2O -> H2SO4 ) - vo vode nerozpustné ox. so zásadami tvoria soli. ( SiO2 + 2 NaOH -> Na2SiO3 + H2O )
2. zásadotvorné oxidy – iónové ox. a ox. kovov s O.č. menším ako IV. s vodou tvoria hydroxidy ( CaO + H2O -> Ca(OH)2 ) - vo vede nerozpustné ox. tvoria s kyselinami soli.
3. amfotérne oxidy – ox. kovov s atómovou štruktúrou a menšími O.č. reag. s kyselinami or zásadami.

Príprava, výroba a použitie kyslíka - príprava tepelným rozkladom látok obs. kyslík (HgO, PbO2, KMnO4) - priemyselne frakčnou destiláciou skvapalneného vzduchu or elektrolýzou vody - technický O v hutníctve železa a na rezanie či zváranie kovov. - vo fľašiach označený modrým pásom - v lekárstve, baníci, letci, požiarnici – biely pás