Rozpustnost vodíku v přírodě: Voda, vlastnosti a význam

04.03.2026

Voda, chemickým vzorcem H2O, je chemická sloučenina vodíku a kyslíku. Spolu se vzduchem, tvoří základní podmínky pro existenci života na Zemi. Za normální teploty a tlaku je to bezbarvá, čirá kapalina bez zápachu, v silnější vrstvě namodralá.

Mimořádné chemické a fyzikální vlastnosti vody jsou důsledkem geometrie její molekuly. Atomy v ní vázané nejsou uspořádány lineárně, ale chemické vazby mezi atomy svírají úhel přibližně 105 °. Polaritě vazeb a zmíněné nelinearitě molekuly vděčí molekula vody za svoji polaritu.

Izotopické formy vody

Přirozená voda na Zemi obsahuje nejen izotop lehkého vodíku 1H a kyslíku 16O, ale také těžší stabilní izotopy těchto prvků. Uměle lze vytvořit izotopicky jednotné formy vody, z nichž některé mají své zvláštní jméno. Jednotlivé izotopicky jednotné formy se vzájemně znatelně liší svými fyzikálními a dokonce i některými chemickými vlastnostmi.

Těžká voda má např. vyšší hustotu, body tání a varu a pH než voda lehká. Největší hustotu nemá led, ale tekutá voda při 3,95 °C, dalším snižováním teploty se objem jednotkové hmotnosti vody zase zvětšuje.

Je to způsobeno polymerizací vodních molekul vodíkovými vazbami a úhlem mezi atomy vodíku - díky tomu může mít molekula v ledu pouze 4 nejbližší sousedy a v krystalové struktuře vznikají prázdné prostory. Led se tvoří na povrchu vodních ploch a tím nezmrzlou vodu izoluje, voda tolik nepromrzá do hloubky, přičemž voda o teplotě 3,95 °C se hromadí na dně vodních ploch.

Čtěte také: Obnovitelný vodík: Klíč k budoucnosti?

Vlastnosti vody

Měrná tepelná kapacita (specifické teplo) je u vody zhruba třikrát až desetkrát větší než u většiny ostatních látek, jako jsou horniny, železo, hliník, atd.

Chemicky čistá voda je velmi slabě elektricky vodivá, ale i malé množství rozpustných příměsí výrazně zvyšuje její vodivost, až řádově. Voda je často dávána za příklad nestlačitelné kapaliny.

Vodné roztoky mohou vykazovat kyselou, neutrální nebo zásaditou reakci. Kyselost (acidita) a zásaditost (bazicita) se vyjadřuje ve stupnici hodnot pH. Rozsah stupnice je od 0 do 14 pH, přičemž hodnotě pH 7 odpovídá roztok neutrální. Hodnoty nižší označují roztok kyselý, hodnoty vyšší zásaditý čili alkalický.

Rozšířením vody na Zemi a jejím pohybem se zabývá hydrologie, pohyb vody v zemské atmosféře zkoumá též meteorologie. Výskyt vody na naší planetě je mnohem vyšší než na ostatních planetách sluneční soustavy.

Většinu povrchu Země (71 %) pokrývá slaná voda moří a oceánů, jež tvoří 97 % celého vodstva na naší planetě. Obsahuje průměrně 35 g solí v jednom litru. Sladká voda tvoří jen nepatrnou část hydrosféry - 3 %, přičemž 69 % této vody je v ledovcích, které jsou v polárních oblastech.

Čtěte také: Vodíková ekonomika: Realita nebo utopie?

Koloběh vody na kontinentech začíná srážkami. Ve vesmíru se velké množství vody nachází v molekulárních mračnech v mezihvězdném prostoru. Jádra komet obsahují desítky procent vody. Také některé měsíce planet, tělesa Kuiperova pásu a transneptunická tělesa jsou převážně tvořena vodou v pevném skupenství.

Voda má pro rostliny více významů než jako rozpouštědlo živin. Pro mnoho druhů je prostředím, kde žijí. Voda pomáhá dopravovat látky v rostlinách a je součástí mnoha dalších procesů založených na fyzikálních a chemických principech. Voda je například zdroj H+ při fotosyntéze. Funguje jako termoregulace. Udržuje buněčné napětí (turgor).

Vodní hospodářství obecně zajišťuje dodávky pitné vody pro domácnosti i průmysl a nakládá s odpadními vodami. Provádí odběr, transport a čištění odpadních vod v čistírnách odpadních vod. Pitná voda se získává úpravou surové vody. Surová voda se získává z podzemních nebo povrchových zdrojů.

Ke shromažďování povrchové vody slouží vodní nádrž (přehrada), v níž se nachází odběrová věž s několika odběrovými šachtami v různých hloubkách. Odebírá se podle příkazu z úpravny vody, která bývá v blízkosti přehrady.

Surová voda se odvádí do úpravny vod. Tam se upravuje (mechanické předčištění, chemické čeření, filtrace přes pískové filtry, odstranění iontů železa a manganu, někdy i částečné odstranění dusičnanů a dusitanů, dezinfekce).

Čtěte také: Přírodní zdroje vodíku

K pitné vodě v současnosti (2006) nemá přístup více než 1 miliarda lidí. Proto je zajištění přístupu k pitné vodě jedním z cílů usnesení OSN Rozvojové cíle tisíciletí.

Balená voda

Výroba a prodej balených vod má v Česku dlouhou tradici, kterou můžeme vystopovat až do 16. století. Jednalo se buď o minerální vody nebo o vody s vysokým obsahem oxidu uhličitého (CO2), ať původu přirozeného (kyselky) nebo uměle připravované, stáčené převážně do skla.

Balené vody začaly být používány též jako zdroj „obyčejné“ pitné vody, nejen jako řešení občasných havarijních situací, ale především jako náhrada za pitnou vodu distribuovanou veřejnými vodovody.

Ekonomická a ekologická hodnota vody

Voda má hodnotu nejen ekonomickou, ale i ekologickou. Pětina lidstva nemá přístup k nezávadné vodě. 2,6 miliardy lidí postrádá hygienické zázemí. Ve 20. století zmizelo 50% světových mokřadů. 3 miliony lidí ročně umírají na choroby způsobené kontaminovanou vodou a špatnou hygienou (např. průjmová onemocnění a malárie), 90% z nich jsou děti do pěti let.

Molekulární vodík a jeho účinky

Molekulární vodík (H2) je jednou z nejjednodušších a nejmenších molekul v přírodě. Jeho extrémně malá velikost a vysoká rozpustnost v tucích mu umožňuje snadno pronikat do nitra buněk a jejích vnitřních struktur. Díky tomu ho lze označit za nejsilnější dostupný antioxidant, a tedy jako nejefektivnějšího pomocníka v boji s oxidativním stresem.

Pokud vodík pomocí elektrolýzy oddělíme a „uvolníme“ od kyslíku, má pro náš organismus velmi blahodárné účinky. A právě vodíková voda je jeden ze způsobů, jak tělo o molekulární vodík obohatit. Dále je možné vodík inhalovat a doporučuje se i konzumace potravinových doplňků, které podporují tvorbu H2 v lidském organismu, konkrétně ve střevní mikroflóře neboli mikrobiomu.

Potvrzeny byly pozitivní účinky i v boji s nadváhou, díky lepší energetické vstřebatelnosti, kterou vodík taktéž podporuje. Pomůže vám také se záněty a zánětlivými onemocněními jako je artritida, střevní záněty nebo astma, protože napomáhá snížit produkci prozánětlivých cytokinů a zlepšit celkovou zánětlivou odpověď organismu.

Vodík a jeho vlastnosti

Vodík je nejlehčí prvek. Ve vesmíru se jedná o nejrozšířenější prvek. Je to plyn, bez barvy, chuti a zápachu. Se vzduchem (lépe s kyslíkem) tvoří výbušnou směs, tzv. třaskavý plyn. Za laboratorní teploty se slučuje pouze s fluorem, a to za výbuchu.

Na Zemi je molekulární vodík poměrně vzácný, vyskytuje se hlavně v blízkosti aktivních sopek. Vodík je ale třetím nejrozšířenějším prvkem na Zemi.

Deuterium je velmi důležité pro NMR spektroskopii, kde se deuterovaná rozpouštědla využívají pro lockování. Také se používá ke studiu reakčních mechanismů.

Tritium je radioaktivní izotop, v jádře má jeden proton a dva neutrony. V atmosféře vzniká vlivem kosmického záření, nejčastěji vysokoenergetických protonů. Dalším zdrojem jsou jaderné elektrárny a také jaderné exploze.

Vodík tvoří dvouatomové molekuly, jelikož má atom vodíku nenulový jaderný spin, existují u něj dva jaderně-spinové izomery - ortho-vodík, kde mají obě jádra spiny paralelní, takže výsledný spin je 1 a para-vodík, s nulovým výsledným jaderným spinem.

NMR a vodík

Vodík tvoří tři NMR aktivní izotopy. Nejčastěji se využívá 1H NMR, protože jeho zastoupení je téměř 100 %, má vysokou citlivost a vyskytuje se ve velkém množství sloučenin. Deuterium 2H (D) se využívá hlavně k tzv. lockování - kompenzaci driftu magnetického pole supravodivého magnetu. Tritium 3H (T) je jediné jádro, které má v daném poli vyšší rezonanční frekvenci než protonové jádro.

Výskyt a příprava vodíku

Vodík je nejrozšířenější prvek ve vesmíru a třetí nejrozšířenější prvek na Zemi. Volný vodík se nalézá např. v plynném obalu hvězd. Molekulový vodík je poměrně stabilní a díky vysoké hodnotě vazebné energie také málo reaktivní.

V laboratoři se může vodík připravovat reakcí neušlechtilých kovů s kyselinami nebo hydroxidy. Dále můžeme vodík získat elektrolýzou vody, která obsahuje malé množství H2SO4 nebo NaOH pro zvýšení vodivosti.

Průmyslově se může vodík stejně jako v laboratoři vyrábět několika různými metodami. Čistý vodík, který se používá např. dříve se používal také ke svařování a řezání kovů (kyslíkovodíkový plamen). Kapalný vodík se používá jako raketové palivo, ale může být zdrojem energie i pro jiná zařízení.

Kyslík a jeho vlastnosti

Ozón tvoří tzv. Je to vysoce reaktivní a bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu. V malém množství se rozpouští ve vodě (3,08 cm3 ve 100 cm3 vody). S rostoucí teplotou, ale rozpustnost klesá.

Tyto reakce jsou silně exotermní, což znamená, že při nich dochází k uvolňování velkého množství tepla. Většina reakcí je provázena také uvolňováním světla. Číslo kyslíku v oxidech je vždy -II.

Tříatomový kyslík neboli ozón je lehce namodralý plyn, který je silně bakteriocidní (používá se k dezinfekci H2O - tzv. ozonizace pitné vody). Pohlcuje škodlivé UV záření, ale ve větším množství je zdraví škodlivý.

Používá se například ke svařování a řezání kovů (tzv. kyslíkoacetylénový plamen - až 3000°C), v hutnictví při pražení rud, dále do dýchacích přístrojů a kapalný kyslík se využívá jako raketové palivo.

Rozdělení oxidů

Kyselinotvorné oxidy - např.
Neutrální oxidy - nereagují s kyselinami ani se zásadami (např.
Iontové oxidy - především oxidy kovů (např.

Rozpustnost vodíku ve vodě

Množství rozpuštěného vodíku je cca 1-2 mg na 1 litr vodíkové vody. Vodík se ve vodě moc nerozpouští, a velmi snadno vytěkává ven. Což se stane i při pití a po vypití.

Avizované množství 2 mg H2 obsažené v 1 litru vody odpovídá 1 mmol H2, což je za běžné teploty asi 25 ml plynu. Pro srovnání, sycené limonády obsahují řádově gramy CO2 na 1 litr, což odpovídá množství řádově desetin molu, tj.

Ale zpět k vodíku - je otázkou, kolik vodíku vypitého v hydrogenované vodě má vůbec šanci se v organismu udržet a neztratit se po cestě nebo při říhání. A zda takto malé množství vodíku zbylého v organismu vůbec může mít nějaký fyziologický účinek - radikálů vzniká při buněčném dýchání o mnoho řádů vice a množství vstřebatelného vodíku je tak příslovečné "plivnutí do moře".

Navíc, živé organismy si k "zhášení" a prevenci radikálů vytvořily spoustu velmi účinných enzymů (superoxid-dismutáza, kataláza), takže elementární vodík ve svém těle nepotřebujeme.

Tabulka: Izotopy vodíku a jejich vlastnosti