Wasserstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol H ( La: H ydrogenium ) und die Ordnungszahl 1. Das Element ist als solches nicht in isolierter Form unter normalen Bedingungen, ist aber aufgrund der hohen Reaktivität Verbindungen. Unter atmosphärischen Bedingungen bildet Wasserstoff ein zweiatomiges Molekül: Diwasserstoff , das üblicherweise einfach als Wasserstoff oder Wasserstoffgas bezeichnet wird. Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum. Das normale Wasserstoffisotop „Protium“ besteht aus nur einem Proton und einem Elektron und enthält daher keine Neutronen. Wasserstoff ist das einzige Element, das ohne Neutronen existiert.
Wasserstoffatome werden auch “ in statu nascendi “ genannt.
Physische Eigenschaften
Wasserstoffgas ist das leichteste Gas, und hat bei Normaldruck einen Siedepunkt von nur 20,28 K und einen Schmelzpunkt von 14,01 K.
unter extrem hohem Druck, zum Beispiel in Gasriesen wie die Planeten Jupiter und Saturn , kommt metallischen Wasserstoff für. Dies liegt daran, dass die Moleküle unter extrem hohem Druck ihre Identität verlieren. Der Wasserstoff verhält sich dann wie ein flüssiges Metall .
Bei extrem niedrigem Druck, wie er im Raum zwischen den Sternen auftritt, kommt Wasserstoff hauptsächlich in Form von losen Atomen vor, einfach weil es keine Möglichkeit gibt, sich zu einem Molekül zu verbinden.
Unter normalen Umständen ist Diwasserstoff eine Mischung von zwei verschiedenen Arten von Molekülen , die sich in der Drehrichtung der Atomkerne voneinander unterscheiden , auch bekannt als “ Spin „. Diese beiden Formen heißen Ortho- und Para-Wasserstoff (nicht zu verwechseln mit Isotopen , siehe unten). Bei normaler Temperatur und normalem Druck besteht der Wasserstoff aus 25% para – und 75% ortho – Form. Die Ortho-Form kann nicht in reiner Form hergestellt werden. Die zwei Formen haben ein ungleiches Energieniveau und daher unterschiedliche physikalische Eigenschaften. Zum Beispiel sind die Schmelz- und Siedepunkte von Para-Wasserstoff etwa 0,1 K niedriger als diejenigen von Ortho-Wasserstoff (das sogenannte „normale“ Aussehen).
Chemische Eigenschaften
Wasserstoff ist bei Standardtemperatur und -druck als ein farbloses, geruchloses und stark entflammbaren zweiatomiges Gas Dihydrogenphosphat (H 2 ). Wasserstoff ist einwertig und gehört zu den Nichtmetallen.
Wasserstoff kann mit den meisten anderen Elementen in Verbindung treten. Die Elektronegativität von Wasserstoff beträgt 2,2, daher kann es in Verbindungen sowohl die metallischere als auch die nichtmetallische Komponente sein. Die erstgenannten Verbindungen heißen Hydride , an denen Wasserstoff entweder als H – -Ionen oder als Atome zwischen dem Gitter eines anderen Elements und des gelösten Stoffes (wie in Palladium- Hydrid) teilnimmt . In den letzteren Verbindungen kann der Wasserstoff als kovalent gebunden angesehen werden .
Das Wasserstoffion (H + ) tritt niemals nur in der Chemie auf. Dies wäre nur ein Proton ohne ein Elektron, das daher stark zur Anziehung von Elektronen neigt. In einer Säurelösung , die oft als eine Lösung beschrieben wird, die freie H + -Ionen enthält, sind diese Ionen in Ionen wie H 3 O + gebunden, da das Proton eine so starke Säure ist. Das Proton ist die stärkste Lewis-Säure, die es gibt. Das heißt, es hat eine starke Tendenz, freie Elektronenpaare zu akzeptieren.
Wasserstoff kann zusammen mit Sauerstoff , H 2 O, Wasser bilden . Das setzt viel Energie frei. Deshalb ist eine Mischung aus Wasserstoffgas und Sauerstoffgas , auch Knallgas genannt , sehr explosiv . Popgas kann sehr leicht durch Elektrolyse von angesäuertem Wasser hergestellt werden.
Wasserstoff kann auch viele verschiedene Verbindungen mit Kohlenstoff eingehen. Solche Verbindungen heißen Kohlenwasserstoffe , eine Klasse von organischen Verbindungen. Die Erforschung der Eigenschaften dieser Verbindungen wird als organische Chemie bezeichnet .
