Der Wasserstoff

Titel:

Note: 1 Klasse: 8

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Arbeit: Wasserstoff

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

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 hï¿½figste Element im Weltall. Das uns bekannte Weltall setzt sich zu 92,71% aus Wasserstoff und zu 7,19% aus Helium zusammen; der Anteil der brigen Elemente wird auf nur 0,10% geschï¿½zt. So verwundert es nicht, daï¿½auch die groï¿½n Planeten unseres Sonnensystems wie z.B. Jupiter und Saturn berwiegend aus Wasserstoff bestehen. Der Massenanteil von Wasserstoff auf der Erde liegt bei 0,12%. In der Erdkruste ist Wasserstoff mit 2,88% nach Sauerstoff (60,43%) und Silicium (20,48%) immerhin das dritthï¿½figste Element. Im menschlichen Kï¿½per hat es sogar einen Anteil von 60,56 Atomprozent.

Eigenschaften
Wasserstoff ist mit 0,084 g/L (bei 1013 hPa) das leichteste Element. Unter Normalbedingungen ist Wasserstoff ein zweiatomiges und gasfï¿½miges Molekl. In der Gasphase ist es farb- und geruchlos und ohne Geschmack. Bei -253C (20 K) wird es flssig und erstarrt bei -259C (14 K) zum Feststoff. Bei Raumtemperatur ist es sehr bestï¿½dig und reaktionstrï¿½e. In Gemischen mit Luft, Sauerstoff und Chlorgas reagiert Wasserstoff explosionsartig (Knallgas- oder Chlorknallgasreaktion). Bei hï¿½eren Temperaturen reagiert es mit vielen Metallen und Nichtmetallen heftig, wobei die entsprechenden Hydride gebildet werden. In Wasser ist es nur sehr wenig lï¿½lich. Charakteristisch ist seine Fï¿½igkeit, in Metalle einzudringen und mit ihnen nichtstï¿½hiometrische Metallhydride zu bilden. Das Element ist fr 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.

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 zusï¿½zlich ein Neutron auf. Seine relative Atommasse ist mit 2,014102 nahezu doppelt so groï¿½wie die von normalem Wasserstoff. Der Anteil von Deuterium am irdischen Wasserstoff betrï¿½t 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 betrï¿½t 12,35 Jahre. Auf natrliche Weise entsteht Tritium auf der Erde nur in geringsten Mengen in der oberen Atmosphï¿½e. Ganz berwiegend wird es knstlich in Kernreaktoren oder atomaren Wiederaufbereitungsanlagen erzeugt. Auch bei der Explosion von Wasserstoffbomben wird es in groï¿½n Mengen freigesetzt.

Verwendung
Die Weltproduktion von Wasserstoff liegt bei ca. 350 Mrd. t pro Jahr. Wasserstoff wird fr 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 ï¿½en sowie zum hydrierenden Cracken von Kohlenwasserstoffen. Es dient als Reduktionsmittel fr bestimmte Erze und als Raketentreibstoff. Wasserstoff ist wichtiger Bestandteil von Stadtgas, und es wurde einige Zeit zum Befllen von Luftschiffen verwendet. Wegen seiner niedrigen Schmelztemperatur wird flssiger Wasserstoff als Khlmittel bei Untersuchungen der Supraleitfï¿½igkeit eingesetzt. Wasserstoffgas wird als Energietrï¿½er der Zukunft, der die fossilen Brennstoffe langfristig ablï¿½en kï¿½nte, unter dem Schlagwort Wasserstoffwirtschaft diskutiert. Nach dem Konzept der solaren Wasserstoffwirtschaft kï¿½nten Solarzellen, die Sonnenenergie in elektrischen Strom umwandeln, in besonders sonnenreichen Gegenden den Strom zur elektrolytischen Spaltung von Wasser bereitstellen. Das bei diesem Prozeï¿½gewonnene Wasserstoffgas ist transportierbar und kï¿½nte theoretisch in allen Verbrauchssektoren eingesetzt werden. Alle wichtigen Komponenten fr ein derartiges Energiesystem befinden sich gegenwï¿½tig zumindest im Versuchs- bzw. Demonstrationsstadium oder sind bereits ausreichend erprobt und einsatzfï¿½ig.

Quelle: keine Angaben

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