Meyers Großes Taschenlexikon in 25 Bänden
Wasserstoff
Wasserstoff(Hydrogenium), chem. Symbol H, leichtestes Element, das allg. in der ersten Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente eingeordnet wird; Ordnungszahl 1, relative Atommasse 1,0079, Dichte von flüssigem W. (beim Siedepunkt) 0,0700 g/cm3, Dichte von festem W. (beim Schmelzpunkt) 0,0763 g/cm3, Schmelzpunkt —259,2 ºC, Siedepunkt —252,8 ºC. Von W. sind drei Isotope bekannt, die beiden stabilen Isotope 1H (leichter W., Protium; Anteil am natürlichen W. 99,985 %) und 2H oder D (schwerer W., Deuterium; Anteil am natürlichen W. 0,015 %) und das radioaktive Isotop 3H oder T (überschwerer W., Tritium; Anteil am natürlichen W. etwa 10—15 %). - W. ist ein farb- und geruchloses, leicht brennbares Gas. Im Normalzustand liegt er in Form zweiatomiger Moleküle, H2, vor, in denen die beiden W.-Atome kovalent gebunden sind. Chemisch ist reiner molekularer W. nur mäßig reaktionsfähig, nur mit Fluor reagiert er schon bei tiefen Temperaturen explosionsartig unter Bildung von Fluorwasserstoff, HF. Mit Chlor vereinigt sich W. beim Belichten mit energiereicher Strahlung zu Chlorwasserstoff, HCl (Chlorknallgas). Mit Sauerstoff bildet W. ebenfalls ein hochexplosives Gemisch (Knallgas). Mit den übrigen Elementen reagiert W. meist erst beim Erwärmen oder bei Anwesenheit von Katalysatoren. Wesentlich reaktionsfähiger als der molekulare ist der atomare W., der jedoch nur kurze Zeit beständig ist. Er entsteht im Augenblick der Bildung von W. aus anderen Verbindungen, z. B. bei der Einwirkung von Säuren auf Zink (»naszierender W.« oder »W. in statu nascendi«) oder durch Einwirkung eines Lichtbogens auf molekularen Wasserstoff.
W. ist mit 0,88 Gew.-% an der Zusammensetzung der festen Erdkruste beteiligt und steht damit in der Häufigkeit der chem. Elemente an 9. Stelle. Er ist v. a. in gebundener Form als Wasser sowie in Form von organ. Verbindungen weit verbreitet. Freier W. findet sich in höherer Konzentration nur in einigen Vulkangasen; im Übrigen kommt er in den unteren Schichten der Atmosphäre nur in Spuren vor. Im Weltall dagegen ist W. das bei weitem häufigste Element: Nach Schätzungen entfallen auf ihn etwa drei Viertel der gesamten Masse des Weltalls. W. wird technisch v. a. aus den durch Umsetzen von Erdgas mit Wasserdampf (Steamreforming) oder von Erdölprodukten (Schweröl, Destillationsrückstände) mit Sauerstoff hergestellten Gasgemischen (Synthesegas) durch Entfernen des neben W. gebildeten Kohlenoxids und anschließende Reinigung gewonnen. In den Handel gelangt technisch erzeugter W. meist auf 200 bar verdichtet, in roten, mit einem Linksgewinde versehenen Stahlflaschen. - W. wird in der chem. Technik für zahlreiche Synthesen und Umsetzungen benötigt; v. a. wird er zur Synthese von Ammoniak, Chlorwasserstoff, Blausäure, Methanol, von Aldehyden und Alkoholen (in der Oxosynthese), zum Hydrieren von Erdölcrackprodukten und zur Fetthärtung verwendet. In der Metallurgie dient er als Reduktionsmittel für viele Metalloxide, bei der Metallverarbeitung im Gemisch mit Sauerstoff zum Schweißen. Flüssiger W. wird u. a. als Kühlmittel sowie in Detektoren der Hochenergiephysik (Blasenkammern) verwendet. W. ist auch ein sehr guter Raketentreibstoff.
Wasserstoff(Hydrogenium), chem. Symbol H, leichtestes Element, das allg. in der ersten Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente eingeordnet wird; Ordnungszahl 1, relative Atommasse 1,0079, Dichte von flüssigem W. (beim Siedepunkt) 0,0700 g/cm3, Dichte von festem W. (beim Schmelzpunkt) 0,0763 g/cm3, Schmelzpunkt —259,2 ºC, Siedepunkt —252,8 ºC. Von W. sind drei Isotope bekannt, die beiden stabilen Isotope 1H (leichter W., Protium; Anteil am natürlichen W. 99,985 %) und 2H oder D (schwerer W., Deuterium; Anteil am natürlichen W. 0,015 %) und das radioaktive Isotop 3H oder T (überschwerer W., Tritium; Anteil am natürlichen W. etwa 10—15 %). - W. ist ein farb- und geruchloses, leicht brennbares Gas. Im Normalzustand liegt er in Form zweiatomiger Moleküle, H2, vor, in denen die beiden W.-Atome kovalent gebunden sind. Chemisch ist reiner molekularer W. nur mäßig reaktionsfähig, nur mit Fluor reagiert er schon bei tiefen Temperaturen explosionsartig unter Bildung von Fluorwasserstoff, HF. Mit Chlor vereinigt sich W. beim Belichten mit energiereicher Strahlung zu Chlorwasserstoff, HCl (Chlorknallgas). Mit Sauerstoff bildet W. ebenfalls ein hochexplosives Gemisch (Knallgas). Mit den übrigen Elementen reagiert W. meist erst beim Erwärmen oder bei Anwesenheit von Katalysatoren. Wesentlich reaktionsfähiger als der molekulare ist der atomare W., der jedoch nur kurze Zeit beständig ist. Er entsteht im Augenblick der Bildung von W. aus anderen Verbindungen, z. B. bei der Einwirkung von Säuren auf Zink (»naszierender W.« oder »W. in statu nascendi«) oder durch Einwirkung eines Lichtbogens auf molekularen Wasserstoff.
W. ist mit 0,88 Gew.-% an der Zusammensetzung der festen Erdkruste beteiligt und steht damit in der Häufigkeit der chem. Elemente an 9. Stelle. Er ist v. a. in gebundener Form als Wasser sowie in Form von organ. Verbindungen weit verbreitet. Freier W. findet sich in höherer Konzentration nur in einigen Vulkangasen; im Übrigen kommt er in den unteren Schichten der Atmosphäre nur in Spuren vor. Im Weltall dagegen ist W. das bei weitem häufigste Element: Nach Schätzungen entfallen auf ihn etwa drei Viertel der gesamten Masse des Weltalls. W. wird technisch v. a. aus den durch Umsetzen von Erdgas mit Wasserdampf (Steamreforming) oder von Erdölprodukten (Schweröl, Destillationsrückstände) mit Sauerstoff hergestellten Gasgemischen (Synthesegas) durch Entfernen des neben W. gebildeten Kohlenoxids und anschließende Reinigung gewonnen. In den Handel gelangt technisch erzeugter W. meist auf 200 bar verdichtet, in roten, mit einem Linksgewinde versehenen Stahlflaschen. - W. wird in der chem. Technik für zahlreiche Synthesen und Umsetzungen benötigt; v. a. wird er zur Synthese von Ammoniak, Chlorwasserstoff, Blausäure, Methanol, von Aldehyden und Alkoholen (in der Oxosynthese), zum Hydrieren von Erdölcrackprodukten und zur Fetthärtung verwendet. In der Metallurgie dient er als Reduktionsmittel für viele Metalloxide, bei der Metallverarbeitung im Gemisch mit Sauerstoff zum Schweißen. Flüssiger W. wird u. a. als Kühlmittel sowie in Detektoren der Hochenergiephysik (Blasenkammern) verwendet. W. ist auch ein sehr guter Raketentreibstoff.