WikiDer > Wasserstoff (Element)
sehen Wasserstoff für Wasserstoffgas (H2).
Wasserstoff ist ein Chemisches Element mit Symbol huh (La:huhYdrogenium) und Ordnungszahl 1. Das Element als solches existiert unter normalen Bedingungen nicht in isolierter Form, sondern bildet aufgrund seiner hohen Reaktivität Verbindungen. Unter atmosphärischen Bedingungen bildet Wasserstoff ein zweiatomiges Molekül: Wasserstoff, das meist einfach als Wasserstoff oder Wasserstoffgas bezeichnet wird. Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Das normale Isotop von Wasserstoff "protium" besteht nur aus einem Proton und einem Elektron und enthält daher keine Neutronen.
Einzelne Wasserstoffatome werden auch als "im Status aufstrebend" erwähnt.
Entdeckung
Im 1671 beschrieb der irisch-englische Chemiker Robert Boylea in einer Veröffentlichung ein brennbares Gas, das bei einer Reaktion zwischen Eisen und verdünnt Acid. Viel später entdeckte der britische Wissenschaftler Henry Cavendish im 1766 dass es ein chemisches Element war, als er Experimente mit . durchführte Merkur. Obwohl er viele Eigenschaften sehr genau beschreiben konnte, vermutete er, dass statt der Säure das Metall die Quelle des Gases war. Deshalb hat er sein neu entdecktes Element genannt brennbares Gas aus Metallen. Ein paar Jahre später gab Antoine Lavoisier Wasserstoff der aktuelle lateinische Name Hydrogenium.
Das Wort Hydrogenium ist eine Komposition aus Altgriechisch Begriffe ὕδωρ (hudōr; Wasser) und γενής (Gene; bilden, machen)[Quelle?] . Wasserstoff kann daher übersetzt werden als Wassermacher (weil in der Reaktion zwischen Sauerstoff und es entsteht Wasserstoffwasser).
Physikalische Eigenschaften
Wasserstoffgas ist das leichteste Gas und hat einen Siedepunkt von nur 20,28 bei Normaldruck k und einem Schmelzpunkt von 14,01 K (nur Helium einen niedrigeren Siede- und Schmelzpunkt hat).
Unter extrem hohem Druck, zum Beispiel in Gasriesen wie die Planeten Jupiter und Saturn, Kommen metallischer Wasserstoff vor dem. Dies liegt daran, dass Moleküle unter extremem Druck ihre Identität verlieren. Der Wasserstoff verhält sich dann wie eine Flüssigkeit Metall.
im Extremfall niedrig Druck, wie er im Raum zwischen Sternen auftritt, kommt Wasserstoff hauptsächlich in Form einzelner Atome vor, einfach weil es keine Möglichkeit gibt, sich zu einem Molekül zu verbinden.
Unter normalen Umständen ist Diwasserstoff eine Mischung aus zwei verschiedenen Spezies Moleküle die sich in der Drehrichtung unterscheiden, die die Atomkerne habe auchSpinne' erwähnt. Diese beiden Formen werden ortho- und para-Wasserstoff genannt (nicht zu verwechseln mit Isotope, siehe unten). Diwasserstoff besteht bei Normaltemperatur und -druck zu 25 % aus der para- und zu 75 % aus der ortho-Form Die ortho-Form kann nicht in reiner Form hergestellt werden. Die beiden Formen haben ungleiche Energieniveaus und daher unterschiedliche physikalische Eigenschaften. Beispielsweise liegen die Schmelz- und Siedepunkte von Parawasserstoff etwa 0,1 K niedriger als die von Orthowasserstoff (das sogenannte „normale“ Aussehen).
Chemische Eigenschaften
Wasserstoff kommt zu Standardtemperatur und -druck denn als farbloses, geruchloses und sehr brennbar zweiatomig Gas Wasserstoff (H2). Wasserstoff ist einwertig und gehört zu den Nichtmetallen.
Wasserstoff kann sich mit den meisten anderen Elementen verbinden. Das Elektronegativität Wasserstoff ist 2,2, daher kann es in Verbindungen sowohl die metallischere als auch die nichtmetallische Komponente sein. Die ehemaligen Verbindungen werden Hydride Wasserstoff genannt, wobei Wasserstoff entweder H . ist− Ionen nehmen entweder als Atome zwischen dem Gitter eines anderen Elements teil oder gelöste Substanz (wie in Palladium Hydrid). In letzteren Verbindungen kann der Wasserstoff als kovalent gebunden.
Es Wasserstoffion (H) kommt in der Chemie nie allein vor. Dies wäre nur ein Proton ohne Elektron, das daher eine starke Tendenz hat, Elektronen anzuziehen. In einem sauer Lösung, die oft als eine Lösung beschrieben wird, in der freies H Ionen, diese Ionen sind jedoch in Ionen wie H . gebunden3Ö weil das Proton eine so starke Säure ist. Das Proton ist das stärkste Lewis-Säure das es gibt. Das heißt, es hat eine starke Tendenz, einsame Elektronenpaare aufzunehmen.
Wasserstoff kann mit Sauerstoff kombiniert werden Wasser Formen, H2O. Dabei wird viel Energie freigesetzt, deshalb eine Mischung aus Wasserstoffgas und Sauerstoffgas, auch bekannt als Knallgas, sehr explosiv. Sauerstoff kann sehr einfach durch Elektrolyse von angesäuertem Wasser hergestellt werden.
Wasserstoff kann auch viele verschiedene Verbindungen haben mit Kohlenstoff engagieren. Solche Verbindungen sind Kohlenwasserstoffe genannt, eine Klasse der organisch Verbindungen. Die Untersuchung der Eigenschaften dieser Verbindungen ist organische Chemie erwähnt.
Isotope
sehen Isotope von Wasserstoff für den Hauptartikel zu diesem Thema.
| Stabilste Isotope | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| ISO | RA (%) | halbes Leben | VV | VE (MeV) | VP |
| 1huh | 99,985 | stabil bei 0 Neutronen | |||
| 2huh | 0,015 | stabil mit 1 Neutron | |||
| 3huh | syn | 12,33 ja | β− | 0,01861 | 3Hallo |
Der gängigste Stall Isotop von Wasserstoff (1H) hat nur einen Proton und nein Neutronen in dem Ader und wird es auch sein Protium erwähnt. Damit ist Wasserstoff das einzige Element, das ein Isotop ohne Neutronen hat. Deuterium (2H oder D) ist ein weiteres stabiles Isotop, das neben einem Proton ein Neutron im Kern enthält und etwa 0,0184 % bis 0,0082 % des gesamten Wasserstoffangebots ausmacht. Das dritte Wasserstoffisotop ist Tritium (3H oder T). Das ist ein radioaktiv Isotop mit zwei Neutronen und einem zusätzlich zu einem Proton halbes Leben 12,33 Jahre alt. Das Besondere an den Isotopen ist, dass sie, wenn sie Verbindungen bilden, andere physikalische Eigenschaften haben als die normale Protium-Version dieser Verbindung. Deuteriumoxid (schweres Wasser) hat beispielsweise einen höheren Siedepunkt als normales Wasser.
Wasserstoff ist eines der wenigen Elemente, das für seine verschiedenen Isotope separate Namen hat.
Ionen
| Oxidationszahl | Erläuterung |
|---|---|
| −1 | Hydrid, unter anderem Natriumhydrid, Lithiumaluminiumhydrid |
| 0 | Freies Element, kommt in der Natur nicht vor, technisch wie huh2 verfügbar |
| 1 | Standardion des Elements, unter anderem in Wasser, Salzsäure |
Aussehen
Das Element Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum. Mehr als 90% der of Atome im Universum sind Wasserstoffatome, sie machen mehr als 75% der Atommasse des Universums aus. Es wird hauptsächlich von den 21 cm Linie. Wolken von Wasserstoffmolekülen sind der Ursprung von Sternentstehung. Sterne ein großer Teil ihrer Existenz besteht hauptsächlich aus Wasserstoff im Plasmaphase.Das Element findet sich in riesigen Mengen in Riesen Gasplaneten wie JupiterWasserstoff spielt eine entscheidende Rolle, um Prozesse im Universum am Laufen zu halten Kernfusionsprozesse zwischen Wasserstoffatomen, wo Helium wird gebildet. Dabei werden enorme Energiemengen freigesetzt.
In dem Atmosphäre der Erde dagegen ist reiner Wasserstoff kaum vorhanden (1 ppm): es bindet an Sauerstoff zu Wasser und ist als Gas so leicht, dass es langsam aber sicher ins All entweicht.
Ein Großteil der auf der Erde existierenden Wasserstoffatome ist in Wasser. Ein WasserMolekül (H2O) besteht aus zwei Wasserstoffatomen und a Sauerstoffatom. Darüber hinaus sind Wasserstoffatome in organischen Verbindungen üblich und fossile Brennstoffe. Methan (CH4), das als Nebenprodukt bei der Zersetzung von organischem Material entsteht, ist ein wichtiger Wasserstofflieferant für die Industrie.
Alles, was lebt, alle Organismen bestehen aus und können nicht ohne Wasserstoffverbindungen auskommen, wie zum Beispiel Wasser, Fette und Aminosäuren.
Anwendungen
Industrielle Anwendungen benötigen große Mengen Wasserstoff in sogenannten- Hydrierungsreaktionen, unter anderem in der Haber-Bosch-Verfahren in welchem Ammoniak produziert wird, es härten von Fette und Öle und die Herstellung von Methanol.
Andere Anwendungen, die Wasserstoff benötigen:
- Hydroalkylierung, Hydrodesulfurierung, Hydrocracken.
- Produktion von Salzsäure, Schweißen, wenn Raketentreibstoff, und für die Ermäßigung von Metallerze.
- Flüssiger Wasserstoff wird verwendet bei kryogen Forschung
- Wasserstoff wiegt nur 1/14 eines gleichen Luftvolumens. Aus diesem Grund wurde es in der Vergangenheit oft als Füllung verwendet Ballons und Zeppeline. Wegen der Entflammbarkeit wird dies heutzutage viel seltener gemacht.
- Wasserstoff wird zum Kühlen verwendet Generatoren mit einer Leistung von mehr als 200 MW.
- Das Wasserstoffisotop Deuterium wird in nuklearen Anwendungen als Moderator zu Neutronen verlangsamen. Deuteriumverbindungen finden auch Anwendung in der Chemie und Biologie im Studium von Isotopeneffekte in Kommentaren und zur Verwendung in NMR-Experimente und Neutronenstreuung wahr gewöhnliche Wasserstoff würde die Messung stören.
- Das Wasserstoffisotop Tritium wird produziert in Kernreaktoren und ist notwendig für die Herstellung von a Wasserstoffbombe, in den biologischen und biomedizinischen Wissenschaften als Isotopenlabel verwendet und als Strahlungsquelle in Leuchtfarbe.
- Deuterium und Tritium werden auch als Brennstoffe in experimentellen Kernfusionsreaktoren wie z ITER.
Siehe auch
Externe Links
- Lenntech.nl - Wasserstoff (Element)
- (und) EnvironmentalChemistry.com - Wasserstoff (Element)
- (und) WebElements.com - Wasserstoff (Element)
- (und) ATEX - EU
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