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Lexikon Chemie

Wasserstoff

Chemisches Element der I. Hauptgruppe, Zeichen H (zu griech.-lat. hydrogenium), OZ 1, mittlere relative Atommasse 1,01, Mischelement. Es gibt drei natürliche Isotope, »gewöhnlicher Wasserstoff«, \(\ce{^1_1H}\), Deuterium\(\ce{^2_1H}\) bzw. \(\ce{^2_1D}\); Tritium, \(\ce{^3_1H}\) bzw. \(\ce{^3_1T}\); bei Beschleunigerexperimenten wurden auch \(\ce{^4H}\) bis \(\ce{^7H}\) erzeugt.

Physikalische Eigenschaften: Farb-, geruchs- und geschmackloses Gas aus zweiatomigen Molekülen (H2); Dichte 0,09 g/l, Fp. -259,34 °C, Sp. -252,87 °C. In Wasser ist Wasserstoff nur sehr wenig löslich (100 g Wasser lösen bei 20 °C nur etwa 2 ml Wasserstoff).

Chemische Eigenschaften: Molekularer Wasserstoff (H2) ist ziemlich reaktionsträge. Atomarer Wasserstoff hingegen, der u. a. bei Einwirkung hoher Temperatur entsteht, ist bedeutend reaktionsfähiger; molekularer Wasserstoff verbindet sich (gegebenenfalls bei Einwirkung höherer Temperaturen, Drücke bzw. Katalysatoren) mit Sauerstoff zu Wasserstoffoxid (Wasser, H2O), mit Schwefel zu Hydrogensulfid (Schwefelwasserstoff, H2S) , mit Stickstoff zu Hydrogennitrid (Ammoniak, NH3), mit Kohlenstoff zu Methan (CH4), mit Chlor zu Hydrogenchlorid (Chlorwasserstoff, HCl), mit Natrium zu Natriumhydrid (NaH) usw.

Vorkommen: Im Weltall das häufigste Element, auf der Erde (die 16 km dicke Erdkruste, Wasser- und Lufthülle) erst an 9. Stelle in der Häufigkeitstabelle der Elemente. Elementar kommt Wasserstoff nur in vulkanischen Gasen vor, zuweilen auch als Begleitstoff von Erdgas; nahezu der gesamte vorkommende Wasserstoff ist chemisch gebunden.

Darstellung: Im Labor u. a. durch die Reaktion unedler Metalle wie Zink Zn mit einer Säure, wie z. B. Salzsäure: Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2, oder durch Elektrolyse von Wasser. In der Technik gewinnt man Wasserstoff aus Wasserdampf, der über glühenden Koks (über 1000 °C) geleitet wird. Aus dem dabei entstehenden Wassergas kann das Kohlenstoffmonooxid (CO) z. B. durch Auswaschen mit einer Kupfer(I)-chloridlösung oder durch Konvertierung und Auswaschen des gebildeten Kohlenstoffdioxids entfernt werden. Große Mengen an Wasserstoff werden heute v. a. durch thermische Zersetzung von Wasserdampf mit Erdöl, Erdölprodukten oder Erdgas nach der allgemeinen Reaktion CnH2n+2 + n H2O → n CO + (3n+2) H2  sowie auch bei der thermischen Zersetzung (Cracken) von Kohlenwasserstoffen (Erdölprodukten) gewonnen. In den Handel gelangt Wasserstoff unter einem Druck von 15 MPa in roten, mit einem Linksgewinde versehenen Stahlflaschen.

Verwendung: U. a. in großen Mengen zur Synthese von Ammoniak, Salzsäure und anderen Stoffen, zur Fetthärtung, zum autogenen Schweißen und Schneiden sowie als Raketentreibstoff. In zunehmendem Maße werden Versuche unternommen, Wasserstoff auch als Treibstoff für Motoren (v. a. für Kraftfahrzeuge) einzusetzen (Energiespeicher).
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