STRUKE:

vodik

vodik, simbol H (lat. hydrogenium), najlakši kemijski element, prvi po redu u periodnom sustavu elemenata (atomski broj l, relativna atomska masa 1,0079). Vodikova izotopna smjesa sastoji se od dvaju prirodnih, stabilnih izotopa (tzv. laki vodik ili procij, 1H, obilnost u izotopnoj smjesi 99,985%; teški vodik ili deuterij, ²H, obilnost 0,015%) te od prirodnoga radioizotopa tricija, ³H. Vodikov atom najjednostavnije je građe među atomima svih poznatih elemenata jer se sastoji samo od jednoga protona (jezgre) i jednog elektrona. Vodik je najrašireniji kemijski element u svemiru (maseni udjel 75%), gdje u nuklearnim reakcijama fuzije, koje se zbivaju u zvijezdama, od vodika nastaju helij i energija. Na Zemlji je u plinovitom stanju raširen u neznatnim količinama (u atmosferi, prirodnom plinu, ekshalacijama vulkana i dr.), ali se pojavljuje u cijelom nizu spojeva: sastojak je vode i hidrata, kiselina i baza, hidrida, te ugljikovodika i gotovo svih ostalih organskih spojeva. Vodik je 1766. otkrio → H. Cavendish. – Slobodan, nevezan vodik plin je koji se sastoji od dvoatomskih molekula (H2). Dvije su izomerne vrste vodika, koje se međusobno razlikuju po spinovima (unutarnjim impulsima vrtnje) dvaju protona u molekuli. To su orto-vodik (paralelni spinovi) i para-vodik (antiparalelni spinovi). Vodik nema boje, mirisa ni okusa, vrelište mu je –252,87 °C, talište –259,34 °C. Najlakši je od svih plinova, 14,4 puta lakši od zraka. Među kemijskim elementima pokazuje najveću sposobnost difuzije, pa ga neki elementi, posebno platinski metali, mogu apsorbirati u golemim količinama (paladij može na visokoj temperaturi apsorbirati 935 puta veći volumen vodika od vlastita volumena). Vodik je lakozapaljiv; smjesa vodika i kisika (plin praskavac), dovoljno zagrijana, reagira eksplozivno, spajajući se u vodu uz razvijanje velike količine topline. Smjesa vodika i klora eksplodira čim se izvrgne svjetlosti, a smjesa s fluorom eksplodira i u mraku. S ostalim elementima vodik reagira tek uz zagrijavanje ili uz prisutnost katalizatora. Sa sumporom se lako spaja u sumporovodik (H2S), s dušikom daje amonijak (NH3). Mnogim oksidima vodik na povišenoj temperaturi oduzima kisik (redukcija), spajajući se s njime u vodu. Nezasićeni i aromatski organski spojevi mogu se s vodikom spajati u njime bogatije spojeve (hidrogenacija). Binarni spojevi vodika s drugim elementima, među kojima je najvažnija voda, nazivaju se hidridi. Među molekulama u kojima postoje skupine H–O, H–N, H–F i sl. pojavljuju se vodikove veze, uzrokovane velikom razlikom u elektronegativnosti između vodikovih atoma i atoma tih drugih elemenata pa zbog toga i stvaranjem jakoga dipola. Te su veze mnogo jače od van der Waalsovih, ali još uvijek bitno slabije od kovalentnih, i o njima ovise svojstva vode i mnogih biološki važnih sustava. – Vodik se u industrijskom mjerilu dobiva katalitičkom reakcijom vodene pare s ugljikovodicima prirodnoga plina pri visokoj temperaturi i visokom tlaku ili reakcijom teškog ulja i drugih ostataka destilacije nafte s kisikom, a samo rijetko i rasplinjavanjem ugljena u plinskom generatoru. Tako nastaje smjesa vodika i ugljikova monoksida (sintezni plin), koja služi kao sirovina za proizvodnju amonijaka, metanola i drugih spojeva. Razmjerno čisti vodik (volumni udjel 97 do 99,5%) iz te se smjese dobiva uklanjanjem ugljikova monoksida katalitičkom oksidacijom, a u trgovinu dolazi u čeličnim bocama pod tlakom. Vrlo čisti vodik (> 99,5%) jednostavno se proizvodi elektrolizom vode, ali se elektroliza u tu svrhu primjenjuje rijetko (češće kao metoda za dobivanje teške vode, D2O), jer na cijenu tako proizvedenoga vodika jako utječe cijena električne energije. U laboratoriju se vodik najlakše dobiva djelovanjem mineralnih kiselina na cink. U posebnim uvjetima može se dobiti i vrlo nestabilni, atomski vodik, koji se, za razliku od molekularnoga, sastoji od pojedinačnih atoma. Najveće količine vodika rabe se za sintezu amonijaka i metanola te za proizvodnju motornih goriva hidrogenacijom ugljena, nafte i katrana. Osim toga, vodik služi u proizvodnji masti (margarina) hidrogenacijom ulja, za dobivanje klorovodika, cijanovodične kiseline, mnogih ugljikovodika i alkohola, aldehida i ketona, kao rashladno sredstvo (zbog velikoga toplinskoga kapaciteta), u metalurgiji za dobivanje metala iz ruda redukcijom metalnih oksida, u smjesi s kisikom za zavarivanje (temperatura plamena pri kontroliranom izgaranju do 2700 °C), ukapljeni vodik služi kao gorivo za pogon raketa (npr. raketa nosač Saturn V, u okviru programa leta na Mjesec svemirskih brodova s ljudskom posadom) i dr. Zbog mogućnosti proizvodnje vodika elektrolizom vode, koje na Zemlji, za razliku od fosilnih goriva, ima u praktički neograničenim količinama, istraživanja su usmjerena na moguću primjenu vodika kao izvora energije, ponajprije kao motornoga goriva.

vodik. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 21.9.2019. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=65137>.