ELEMENTDATEN
Position von Wasserstoff im PSE

Wasserstoff (OZ: 1)
I. Hauptgruppe
Normalzustand
Gas
farb- und geruchlos
1333-74-0
1
1,00794
1,00

37,3 pm
21 (-1) pm
30 pm
Konfiguration 1s
Oxidationszahlen 1, -1
Ionisierungseng. 13,598
Dichte 0,084 g/L

2,20
2,2
7,18 eV

14.01 K
-259,1 °C
20.28 K
-252,9 °C
Natürliche Isotope
H-1: 99,985%, H-2: 0,015%
Entdeckung
1766
Cavendish
England
farb- und geruchloses Gas

Wasserstoff

Symbol: H
Ordungszahl: 1

I. Hauptgruppe

Namensbedeutung
Allgemein
Eigenschaften
Isotope
Verwendung


Namensbedeutung

Das Elementsymbol H für Wasserstoff wurde vom griechisch-lateinischen hydrogenium abgeleitet. Dies bedeutet Wasserbildner. (engl.: hydrogen)

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Allgemein

Wasserstoff wurde 1766 durch den englischen Privatgelehrten Henry Cavendish entdeckt. Es ist ein Element der 1. Periode und der I. Hauptgruppe des Periodensystems mit der Ordnungszahl 1. Wasserstoff ist das am einfachsten gebaute Element und besteht nur aus einem Proton und einem Elektron. Es ist das häufigste Element im Weltall. Das uns bekannte Weltall setzt sich zu 92,71% aus Wasserstoff und zu 7,19% aus zusammen; der Anteil der übrigen Elemente wird auf nur 0,10% geschätzt. So verwundert es nicht, daß auch die großen Planeten unseres Sonnensystems wie z.B. Jupiter und Saturn überwiegend aus Wasserstoff bestehen. Der Massenanteil von Wasserstoff auf der Erde liegt bei 0,12%. In der Erdkruste ist Wasserstoff mit 2,88% nach (60,43%) und (20,48%) immerhin das dritthäufigste Element. Im menschlichen Körper hat es sogar einen Anteil von 60,56 Atomprozent.

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Eigenschaften

Wasserstoff ist mit 0,084 g/L (bei 1013 hPa) das leichteste Element. Unter Normalbedingungen ist Wasserstoff ein zweiatomiges und gasförmiges Molekül. In der Gasphase ist es farb- und geruchlos und ohne Geschmack. Bei -253°C (20 K) wird es flüssig und erstarrt bei -259°C (14 K) zum Feststoff. Bei Raumtemperatur ist es sehr beständig und reaktionsträge. In Gemischen mit Luft, und Chlorgas reagiert Wasserstoff explosionsartig (Knallgas- oder Chlorknallgasreaktion). Bei höheren Temperaturen reagiert es mit vielen Metallen und Nichtmetallen heftig, wobei die entsprechenden Hydride gebildet werden. In Wasser ist es nur sehr wenig löslich. Charakteristisch ist seine Fähigkeit, in Metalle einzudringen und mit ihnen nichtstöchiometrische Metallhydride zu bilden. Das Element ist für alle Organismen der Erde essentiell. − Die wohl wichtige und bekannteste Wasserstoffverbindung ist Wasser. Alle anderen Verbindungen, in denen Wasserstoff als Bestandteil vorkommt, werden bei den jeweiligen Elementen beschrieben.

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Isotope

Im Normalfall setzt sich Wasserstoff aus Atomen zusammen, in deren Kern sich lediglich ein einzelnes Proton befindet. Daneben gibt es die Isotope des Wasserstoff. Deuterium weist im Kern zusätzlich ein Neutron auf. Seine relative Atommasse ist mit 2,014102 nahezu doppelt so groß wie die von normalem Wasserstoff. Der Anteil von Deuterium am irdischen Wasserstoff beträgt nur 0,0156%. Daneben gibt es ein weiteres Isotop, das zwei Neutronen besitzt und Tritium genannt wird. Tritium hat eine relative Atommasse von 3,016049. Es ist instabil und daher radioaktiv. Bei den Zerfallsprozessen werden Neutronen ausgeschleudert; die Halbwertszeit beträgt 12,35 Jahre. Auf natürliche Weise entsteht Tritium auf der Erde nur in geringsten Mengen in der oberen Atmosphäre. Ganz überwiegend wird es künstlich in Kernreaktoren oder atomaren Wiederaufbereitungsanlagen erzeugt. Auch bei der Explosion von Wasserstoffbomben wird es in großen Mengen freigesetzt.

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Verwendung

Die Weltproduktion von Wasserstoff liegt bei ca. 350 Mrd. t pro Jahr. Wasserstoff wird für technische Hydrierungen und die verschiedensten chemischen Synthesen eingesetzt. So dient es zur Darstellung von Ammoniak nach dem Haber-Bosch-Verfahren, zur Methanolsynthese, zur Hydrierung von Kohle, Fetten und Ölen sowie zum hydrierenden Cracken von Kohlenwasserstoffen. Es dient als Reduktionsmittel für bestimmte Erze und als Raketentreibstoff. Wasserstoff ist wichtiger Bestandteil von Stadtgas, und es wurde einige Zeit zum Befüllen von Luftschiffen verwendet. Wegen seiner niedrigen Schmelztemperatur wird flüssiger Wasserstoff als Kühlmittel bei Untersuchungen der Supraleitfähigkeit eingesetzt. Wasserstoffgas wird als Energieträger der Zukunft, der die fossilen Brennstoffe langfristig ablösen könnte, unter dem Schlagwort Wasserstoffwirtschaft diskutiert. Nach dem Konzept der solaren Wasserstoffwirtschaft könnten Solarzellen, die Sonnenenergie in elektrischen Strom umwandeln, in besonders sonnenreichen Gegenden den Strom zur elektrolytischen Spaltung von Wasser bereitstellen. Das bei diesem Prozeß gewonnene Wasserstoffgas ist transportierbar und könnte theoretisch in allen Verbrauchssektoren eingesetzt werden. Alle wichtigen Komponenten für ein derartiges Energiesystem befinden sich gegenwärtig zumindest im Versuchs- bzw. Demonstrationsstadium oder sind bereits ausreichend erprobt und einsatzfähig.




Rutherford Online - Lexikon der Elemente 2006
Elementbeschreibungen: Wasserstoff
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