Entdeckungsgeschichte
Wasserstoff / Hydrogenium (H), 1
| Aussehen |
| Farb-, geruch- und geschmackloses Gas |
| Atomeigenschaften |
| Name, Symbol, Ordnungszahl |
| Atommasse (molare Masse) | 11,00794 u (g/mol) |
| Elektronenkonfiguration | 1s1 |
| Atomradius | 53 pm |
| chemische Eigenschaften |
| Kovalenter Radius | 32 pm |
| Ionenradius | 54 (-1 e) pm |
| Elektronegativität | 32,20 (Pauling-Skala) |
| Oxidationszuständ | 1,0, -1 |
| 1. Ionisierungsenergie | 1311,3 kJ/mol (eV) |
| thermodynamische Eigenschaften des Elementarstoffs |
| Dichte (unter Normalbedingungen) | 0,0000899 (bei 273K (0 °C)) g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 14,01 K |
| Siedepunkt | 20,28 K |
| Schmelzwärme | 0,117 kJ/mol |
| Verdampfungswärme | 0,904 kJ/mol |
| Molare Wärmekapazität | 14,235 J/(K mol) |
| Molares Volumen | 14,1 cm3/mol |
| Kristallstruktur des Elementarstoffs |
| Gitterstruktur | hexagonal |
| c/a- Verhältnis | 1,631 |
| Debye-Temperatur | 110 K |
| sonstige Eigenschaften |
| Wärmeleitfähigkeit | (300 K) 0,1815 W/(m К) |
Die Abscheidung eines brennbaren Gases bei der Reaktion von Säuren mit Metallen hatte man in XVI und XVII Jahrhunderten – in der ersten Frühe der Herausbildung der Chemie zu einer Wissenschaft – beobachtet. Auf die Abscheidung von Wasserstoff deutete auch Michail Lomonossow gerade hin, indem er sich schon genau bewusst war, dass es kein Phlogiston ist. Der englische Physiker und Chemiker Henry Cavendish untersuchte 1766 dieses Gas und nannte es „brennbare Luft“. Beim Verbrennen der „brennbaren Luft“ kondensierte Wasser, aber die Anhänglichkeit an die Phlogiston-Theorie störte Cavendish, richtige Schlussfolgerungen zu machen. Der französische Chemiker Antoine Lavoisier gemeinsam mit dem Ingenieur Jean-Baptiste Meusnier führte 1783 mithilfe von speziellen Gasometern die Synthese und danach die Analyse des Wassers durch, indem er Wasserdampf über erhitzte Eisenspäne leitete. Auf diese Weise stellte er fest, dass „brennbare Luft“ ein Bestandteil von Wasser ist und aus dem Wasser erzeugt werden kann.
Hauptanwendungen
Lebensmittelindustrie
Der reine Wasserstoff kommt bei der Herstellung von Polyplasten, Polyester und Nylon zur Anwendung. Er wird auch in den Hydrierungsprozessen von Aminen und Fettsäuren (Speiseölen) eingesetzt.
Herstellung von Glas, Zement und Kalk
Wasserstoff ist ein aktives Gas und kann in Verbindungen mit Stickstoff zur Erzeugung einer Reduktionsgasatmosphäre über einem Verzinnungsbad bei der Herstellung von Ffloatglas eingesetzt werden.
Des Weiteren kommt Wasserstoff zur Wärmebehandlung der Matrizen bei der Herstellung von Hohlglas und Lichtleitfaser (Knallgasflamme) zur Anwendung.
Metallurgie
Wasserstoff ist für die Erzeugung einer Reduktionsgasatmosphäre bei verschiedenen Prozessen zuständig, die mit Wärmebehandlung verbunden sind.
Laboruntersuchungen und Analysen
Wasserstoff wird als Trägergas in der Gaschromatographie sowie in den Prozessen, bei denen verschiedene Geräte eingesetzt werden, meistens als eine brennbare Komponente von brennbaren Gasen zur Flammenionisation und von fotometrischen Flammendetektoren verwendet. Wasserstoffgemische werden auch zur Messung von Funkenentladungen und des Gesamtkohlenwasserstoffs verwendet.
Schweißen, Schneiden und Isolationsauftrag
Wärmebehandlung von verschiedenen Metallen.
Erdöl-Erdgas-Branche
Entschwefelung von Dieselkraftstoff und Benzin.
Elektronik
Wasserstoff wird als Trägergas bei der Produktion von Halbleitern, vor allem zur Ausscheidung von Silikon und Züchtung der Kristalle sowie als Spülgas beim atmosphärischen Löten und Normalisieren von Kupferband eingesetzt. Der Einsatz von Formiergasen (H2-Lösung in Stickstoff) erlaubt, fast vollständige Desoxidation zu erreichen und die Auswirkung des Wasserstoffs auf Prozessabläufe auszuschließen, die unter mittleren und hohen Temperaturen verlaufen.
Auto- und Verkehrsbereich
Wasserstoff ist eine kohlenstofffreie Energiequelle, die in Brennstoffzellen zur Anwendung kommt.
