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| Eigenschaften:
Wasserstoff ist bei Zimmertemperatur ein farb- und geruchloses Gas, das ca.14,4mal leichter als Luft ist. Es ist das Element mit der geringsten Dichte. Daher diffundiert Wasserstoff leicht durch poröse Trennwände, aber auch durch Metalle wie Platin. Der gebräuchliche Wasserstoff kommt immer in Form von zweiatomigen Molekülen vor (H2). Das Element Nr. 1 hat nach Helium die tiefste Schmelz- und Siedetemperatur. In Wasser löst sich Wasserstoff nur schlecht, während einige Metalle wie Palladium Wasserstoff bis zum 12000fachen ihres Volumens aufnehmen können.    An der Luft verbrennt Wasserstoff mit einer schwach bläulichen Flamme zu Wasser: 2 H2 + O2 -----> 2 H2O DHR = -572kJ/mol Gemische mit Sauerstoff oder mit Chlorgas explodieren bei Zündung sehr heftig. Derartige Gemische heißen auch Knallgas-Gemische. Die optimalen Mischungsverhältnisse kommen nach den Gasgesetzen von Gay-Lussac immer in ganzen Zahlen vor. Mit Hilfe eines Eudiometers können diese Verhältnisse bestimmt werden:   Ein Chlor-Knallgas-Gemisch kann sogar durch Lichteinwirkung zur Zündung gebracht werden: H2 + Cl2 -----> 2 HCl DHR = -184kJ/mol Bei dieser Reaktion entsteht gasförmiger Chlorwasserstoff, der beim Einleiten in Wasser Salzsäure bildet. Mit Stickstoff reagiert Wasserstoff bei hoher Temperatur, unter Druck und unter Verwendung von Katalysatoren zu Ammoniak (siehe Haber-Bosch-Verfahren): 2 NH3 
N2 + 3 H2 DHR
= +92 kJ/mol
Für eine Reaktion mit den anderen Elementen ist ebenfalls hohe Temperatur und Druck notwendig, z.B. bei der Reaktion von Schwefel mit Wasserstoff zu Schwefelwasserstoff: S + H2 -----> H2S DHR = -21 kJ/mol Wasserstoff wirkt auf viele Metalloxide beim Erhitzen als Reduktionsmittel, z.B. bei der Reduktion von Kupferoxid: CuO + H2 -----> Cu + H2O DHR = -129 kJ/mol Mit Alkali- oder Erdalkalimetallen bilden sich Hydride. Auch sämtliche Säuren enthalten Atome des Wasserstoffs. Wasserstoffatome sind Bestandteil zahlreicher organischer Verbindungen, z.B. bei den Kohlenwasserstoffen (Methan, Ethan, Benzol), bei den Alkoholen (Methanol, Ethanol), den Aldehyden, den Alkansäuren, den Fetten, den Kohlenhydraten und den Eiweißen. Im Labor erfolgt der Nachweis von Wasserstoff mit der Knallgasprobe. Diese Probe dient auch zur Überprüfung, ob in einem Gas ein Knallgasgemisch vorliegt. Ertönt ein lauter pfeifender Knall, handelt es sich um Knallgas, bei einem harmlosen, dumpfen Geräusch ist nur reiner Wasserstoff im Reagenzglas.   Wasserstoffatome sind im menschlichen Körper sehr häufig vertreten. Sie sind an vielen wichtigen Stoffwechselprozessen wie die Verdauung beteiligt. Während reiner Wasserstoff für den menschlichen Organismus nicht giftig wirkt, gelten der schwere Wasserstoff (Deuterium, siehe unter Vorkommen) und das schwere Wasser (Deuteriumoxid) als stark giftig. |
| Vorkommen:
Wasserstoffatome sind von allen Atomsorten im Weltall vor Heliumatomen am häufigsten vertreten. Die Sonne erzeugt ihre Energie durch Kernverschmelzungen von Wasserstoffatomen. Dabei entstehen bei mehreren Zwischenreaktionen aus vier Wasserstoffatomen Helium und riesige Energiebeträge: 4H (Wasserstoff) -------> He (Helium) + 2e+ (Positronen) + Energie.     Die großen Planeten unseres Sonnensystems, Jupiter und Saturn, sind Gasplaneten und bestehen wie die meisten Fixsterne und Galaxien überwiegend aus Wasserstoff. Die Elementhäufigkeit von Wasserstoff in der Erdhülle beträgt 0,88%, damit steht er an neunter Stelle. Das Isotop Deuterium macht im natürlichen Wasserstoff einen geringen Anteil von ca. 0,015% aus. Wasserstoffatome kommen in gebundener Form in zahlreichen Verbindungen vor, z.B. in Wasser, aber auch in Eiweißen, Kohlenwasserstoffen (Erdöl), Kohlenhydraten, Säuren, u.a.. In der Regel kommt Wasserstoff in einer zweiatomigen Molekülform vor (H2). Es existieren drei natürliche Isotope: Ein "normales" Wasserstoffatom ("Protium") besteht aus einem Proton und einem Elektron. Dagegen besitzt schwerer Wasserstoff (Isotop Deuterium) zusätzlich ein Neutron und überschwerer Wasserstoff (Isotop Tritium) zwei Neutronen. |
| Geschichtliches:
Das Element wurde von Paracelsus im 16. Jahrhundert durch Umsetzung von Eisen mit Säuren erstmals hergestellt und 1766 durch Henry Cavendish als Element erkannt. Der französische Chemiker Antoine Lavoisier (1743-1794) stellte 1783 erstmals 45g "künstliches" Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff her. Außerdem führte er Versuche zur Zerlegung von Wasser durch:  Lavoisier war es auch, der den französischen Namen hydrogène von griechisch hydor ("Wasser") und gennáo ("erzeugen") vorschlug. 1932 erfolgte die Entdeckung des Deuteriums durch H.C. Urey, F.G. Brickwedde und G.M. Murphy und 1934 die Entdeckung des Tritiums durch M.L.E. Oliphant, P. Harteck und E. Rutherford. |
| Herstellung:
Im Labor kann Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser, das mit Natronlauge oder Schwefelsäure elektrisch leitfähig gemacht wurde, hergestellt werden. Nach diesem Prinzip kann mit Hilfe der Wasserstofftechnologie Energie nutzbar gemacht werden.  Eine andere Möglichkeit wäre die Reaktion von Salzsäure mit granuliertem Zink. Dabei hängt die Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration und der Temperatur der Säure und der Oberfläche des Zinks ab: Zn + 2 HCl -----> ZnCl2 + H2  In der Technik gewinnt
man Wasserstoff durch eine katalytische Dampfspaltung von Methan
(Erdgas). Dabei wird das Methan (CH4) an einem Nickel-Katalysator
bei einer Temperatur von ca. 900°C mit Wasserdampf umgesetzt. Neben
Wasserstoff entsteht auch Kohlenstoffmonoxid
(CO):
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| Verwendung:
Früher wurde Wasserstoff zur Füllung von Zeppelinen (vgl. Tank der Hindenburg) verwendet. Heute befindet sich in den Luftschiffen nur noch Helium. Wasserstoff ist neben Stickstoff ein wichtiger Ausgangstoff zur Synthese von Ammoniak nach dem Haber-Bosch-Verfahren und wird zur Herstellung zahlreicher Wasserstoffverbindungen benötigt (z.B. Methanol). Wasserstoff dient zur Reduktion von Eisenerzen. Seine Anwendung als Energieträger ist sehr vielseitig: Raketentreibstoffe (Space Shuttle), Stromerzeugung in Brennstoffzellen (Wasserstofftechnologie), u.a.. Das Wasserstoffauto wird vielleicht in der Zukunft das Auto mit Benzinmotor ablösen. Das Gas ist im Handel in roten Stahlflaschen erhältlich und stellt neben Acetylen das wichtigste Schweißgas dar.  |
| Copyright: Thomas Seilnacht |
