Co možná nevíte…

Číslo jedna ve vesmíru – vodík

• Vodík je z 98 % nejčastější prvek ve vesmíru. Vodík tvoří převážnou část hmoty ve vesmíru.
• Vodík je nejjednodušší ze všech prvků, je bez barvy, zápachu a chuti a je 14krát lehčí než vzduch. Při -252,9 °C vodík zkapalní. V reakci s kyslíkem se spaluje za uvolnění energie pouze na vodu.
• Vodík se v přírodě nikdy nevyskytuje izolovaně, ale pouze ve sloučeninách s jinými prvky. Nejčastější sloučeniny jsou ty s uhlíkem ve formě zemního plynu a s kyslíkem ve formě vody. Aby bylo možné vodík využít, je třeba jej izolovat.
• Značná část vyráběného vodíku (48 %) pochází v současné době z úpravy zemního plynu. Pouze 4 % vodíku se dnes získávají z čisté elektrolýzy, při které je voda za přívodu elektrické energie rozložena na své elementární součásti, vodík a kyslík.
• Kolem 95 % v současnosti vyráběného vodíku je ihned využíváno ve spotřebitelském průmyslu. Celosvětově se vyráběné množství vodíku v současnosti pohybuje ročně kolem 45 milionů tun.

Fyzikální vlastnosti

• Vodík je nejlehčí plyn a díky velikosti svých molekul bez obtíží proniká kovy jako železo, platina nebo paladium. Bez problémů uniká porézními dělicími stěnami, což z něj však i přes jeho nízkou hmotnost např. číní problematickým plnivem do balonů.
• Vodík má schopnost podstatně vyšší vodivosti tepla než vzduch. Lehké molekuly vodíku se pohybují výrazně rychleji než těžké molekuly dusíku a kyslíku.
• Rozpustnost vodíku ve vodě je jen nepatrná, poněkud lepší pak v alkoholu. Mimořádně velkou schopnost rozpustit vodík mají naproti tomu mnohé kovy. Houbovitý kov paladium je schopen přijmout vodík až do 850násobku svého vlastního objemu.

Chemické reakce

• Nejcharakterističtější vlastností vodíku je jeho hořlavost. Na vzduchu je spalován nažloutlým horkým plamenem na vodu. Při pokojové teplotě k tato reakce vodíku a kyslíku za vzniku vody bez inicializace prakticky nedochází. Reakce samovolně vzniká až při vyšších teplotách.
• Vodík nereaguje pouze s volným kyslíkem. Často odebírá sloučeninám kyslíku vázaný kyslík za vzniku vody.
• Vodík se kromě kyslíku slučuje s celou řadou dalších prvků. Tak tvoří nekovové prvky chlor, síra, dusík a uhlík těkavé sloučeniny HCI, H₂ S, NH₃ a CH₄. Kovy jako sodík, vápník, lantan a thorium tvoří solné sloučeniny (hybridy) NaH, CaH₂ , LaH₃ a ThH₄. Obzvláště je třeba poukázat na syntézu čpavku z vodíku dusíku, na níž se zakládá anorganický velkoprůmysl.
• Významné je také ukládání vodíku v „nenasycených“ sloučeninách uhlíku, nazývané hydrogenace. Nejdůležitějšími postupy jsou zde hydrogenace uhlí, ropy a táru na benzín, hydrogenace oxidu uhelnatého na alkoholy nebo uhlovodíky a hydrogenace olejovitých tuků na pevné tuky.

Získávání vodíku

• Vodík a kyslík jsou elementární součásti vody a uvolňují se při elektrolýze vody za přívodu elektrické energie.
• Při elektrolýze se voda za přívodu elektrické energie rozkládá na své elementární součásti vodík a kyslík.
• Ve velkém množství se vodík vyrábí při elektrolýze chloridů alkalických kovů při výrobě sodného louhu a chloru.
• Při Steam Reformingu se vodík vyrábí dílčí oxidací lehkých uhlovodíků jako metan, propan nebo butan na směs H₂ a CO, která je oddělována pomocí katalyzátoru.
• Při štěpení čpavku je vodík získáván termickým štěpením čpavku na N₂ a H₂ .