zurück Home H, Wasserstoff
allgemeines
atomare Eigenschaften
Eigenschaft 1H 2H3H
Ordnungszahl 1 11
Atommasse 1,008    
Atomradiusberechnet 53 pm  
Kovalent31 pm   
Van-der-Waals120 pm   
Austrittsarbeit eV  
Ionisierungsenergie1. 1312 kJ/mol  
Emission: neutrale Wasserstoffatome rot 656,2 nm
Der neutrale atomare Wasserstoff strahlt mit der 21-cm-Linie.
physikalische Eigenschaften
Eigenschaft 1H 2H 3H
Dichte 0,0899 kg/m3 0,17 kg/m3  
Kristallstruktur   
diamagnetisch Χm = -2,2 · 10-9   
Schmelzpunkt 14,01 K, -259,14°C-254,43 °C 
Siedepunkt 21,15 K, -252°C -249,58 °C 
Molares Volumen 11,42 · cm3 / mol   
Molare Masse  4,03 g/mol 
Verdampfungswärme 0,9 kJ/mol   
Schmelzwärme 0,558 kJ/mol   
Elektrische Leitfähigkeit ? * 106 A/(V · m)   
Wärmeleitfähigkeit 0,1805 W/(m · K)   
Spezifische Wärmekapazität 14304 J/(kg · K)  
Schallgeschwindigkeit1270 m/s   
chemische Eigenschaften
Eigenschaft 1H 2H3H
Oxidationszahlen+1, 0, -1   
Normalpotential0 V   
Elektronegativität2,2   
Elektronenkonfiguration   
Periodensystem Gruppe 1 , Periode 1, Block s  
Herstellung alkalische Elektrolyse KOH. 1,5 - 2V. Elektroden aus Nickel. Wirkungsgrad 70 %
Für 1 kg H2 durch Wasser-Elektrolyse werden 50 kWh Strom benötigt.
Thermische Spaltung mit Platin-Katalysator 2 Zn + 2 HCl   -> ZnCl2 + H2
Labordarstellung
Stahl Wasserstoff kann viele Stahlsorten durchdringen und aufweiten. (Wasserstoffversprödung) Wasserstoff-resistente Stähle enthalten viel Nickel und Chrom. Das Erdgasnetz verträgt keine zu hohen Wasserstoffkonzentrationen (Versprödung)
atomarer Wasserstoff Zur Dissoziation werden 435 kJ /Mol benötigt. Energiezufuhr durch Erhitzung, elektrische Entladung, Ultraviolettlicht, β - Strahlung mit 10-20 eV, Mikrowellenstrahlung.
Verbindungen
H2O Wasser
H2O2 Wasserstoffperoxyd
HCN Cyanwasserstoff
CaH2 Calciumhydrid
NH3 Ammoniak
PH3 Phosphin
SH2 Schwefelwasserstoff
HF Fluorwasserstoff, Flusssäure
HCl Chlorwasserstoff, Salzsäure
MgH2 Magnesiumhydrid weißer Feststoff, 1,45g/ccm reagiert heftig mit Wasser: MgH2 + H2O -> MgO + H2
Spektrallinien Nach dem Bohr'schen Atommodel hat das Elektron des Wasserstoffatoms diskrete Energielevel: N = 1, 2, 3 ... Beim Übergang wird eine elektromagnetische Welle ausgesendet oder absorbiert.
Serie Energielevel 1Energielevel 2 Bezeichnung Wellenlänge
Balmer - Serie 2 3 Balmer - alpha, H-alpha 656.281 nm, rot H-alpha oder Hα ist die hellste Spektrallinie des angeregten Wasserstoffs im sichtbaren Licht. Von besonderer Bedeutung für die Sonnenbeobachtung: spezielle Interferenzfilter (Fabry-Pérot-Interferometer) lassen das Sonnenlicht nur in diesem Bereich passieren, wodurch die genaue Struktur der obersten Sonnenschicht (Chromosphäre) mit den Sonnenfackeln und Filamenten sichtbar wird. Da Wasserstoff das bei weitem häufigste chemische Element im Weltraum ist, sind Beobachtungen mit H-alpha-Filtern nicht nur für Sterne, sondern auch für Gasnebel und andere Himmelsobjekte aufschlussreich.
Balmer - Serie 2 4 H-beta 486.1 nm, zyan
Balmer - Serie 2 5 H-gamma 434.1 nm, blau
Lyman - Serie 1 2 Lyman - alpha 122 nm, UV
Lyman - Serie 1 3 Lyman - beta 103 nm, UV
Paschen - Serie 3 4 Paschen - alpha 1870 nm, Infrarot
Brackett - Serie 4 5 Brackett - alpha 4050 nm
Pfund - Serie 5 6 Pfund - alpha 7460 nm
Humphrey - Serie 6 7 Humphrey - alpha 12400 nm
Hyperfeinstruktur-Übergang 1420,405 MHz, 21-cm-Linie, Energiedifferenz 10−5 eV Zum Spin des Atomkerns kann sich das Hüllenelektron parallel oder antiparallel ausrichten. Anwendung: Maser, Radioastronomie (interstellarer neutraler Wasserstoff)
Isotope 1 Proton: Wasserstoff, H, 1H 1 Proton + 1 Neutron: Deuterium, D, 2H 1 Proton + 2 Neutronen: Tritium, , 3H
Metallischer Wasserstoff Hochdruckmodifikation Im Inneren von Gasplaneten: Jupiter, Saturn Bei 3000 Kelvin beträgt der Übergangsdruck zur metallischen Phase etwa 140 GPa.
Energiequelle Brennstoffzelle gewinnen elektrische Energie durch Wasserstoffoxydation. Sie kommen in wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen zum Einsatz. CEP: Clean Energy Partnership ist ein Zusammenschluss führender Technologie-, Mineralöl-, Energiekonzerne und Automobilhersteller mit dem Ziel Wasserstoff als Antriebsmittel zu etablieren.
CGH2 Wasserstoff-Hochdruckgasspeicherung bei 700 bar gängigste Speicherform für Wasserstoff in Fahrzeugen Nachteile
  • Ungenügende Energiedichte
  • hohe Kosten für die Carbonfaser-Tankarmierung
  • erheblicher Energiebedarf für Druckerzeugung und Vorkühlung während der Betankung.
LH2 Speicherung von Flüssigwasserstoff in vakuumisolierten Niederdruckbehältern. Vorteil: hohe physikalischen Dichte Nachteile:
  • Energieaufwand bei der LH2-Erzeugung für die Abkühlung auf -250 °C
  • Verdampfungsgefahr: Boil-off-Effekt
  • Hoher Isolationsaufwand.
Kryogas Druck bis 400 bar, Temperatur -240 bis -100 °C.
Quellen 1.) :


Teil von

Periodensystem chemische Elemente Anorganische Chemie

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