Wasserstoff

Wasserstoff in der Natur

In seiner reinen Form auf der Erde ist Wasserstoff in der Regel ein Gas. Wasserstoff ist auch einer der Bestandteile, aus denen ein Wassermolekül besteht. Wasserstoff ist wichtig, weil er der Brennstoff ist, der die Sonne und andere Sterne antreibt. Wasserstoff macht etwa 74 % des gesamten Universums aus. Das Symbol des Wasserstoffs im Periodensystem der Elemente ist H.

Reiner Wasserstoff besteht normalerweise aus zwei miteinander verbundenen Wasserstoffatomen. Wissenschaftler nennen diese zweiatomigen Moleküle. Wasserstoff geht eine chemische Reaktion ein, wenn er mit den meisten anderen Elementen gemischt wird. Er hat weder Farbe noch Geruch.

Reiner Wasserstoff ist in der Erdatmosphäre sehr ungewöhnlich. In der Natur befindet er sich gewöhnlich in Wasser. Wasserstoff ist auch in allen Lebewesen enthalten, als Teil der organischen Verbindungen, aus denen Lebewesen bestehen. Darüber hinaus können sich Wasserstoffatome mit Kohlenstoffatomen zu Kohlenwasserstoffen verbinden. Erdöl und andere fossile Brennstoffe werden aus diesen Kohlenwasserstoffen hergestellt und häufig zur Erzeugung von Energie für den menschlichen Gebrauch verwendet.

Wasserstoff hat drei Isotope; die anderen werden Deuterium und Tritium genannt. Wie normaler Wasserstoff haben beide nur ein Proton und ein Elektron, aber auch Deuterium hat ein Neutron und Tritium hat zwei. Diese anderen Arten von Wasserstoff sind wichtig für die Kernenergie und organisch-chemische Reaktionen.

Einige andere Fakten über Wasserstoff:

• Es ist ein Gas bei Raumtemperatur
• Es wirkt wie ein Metall, wenn es fest ist.
• Es ist das leichteste Element im Universum.
• Es ist das häufigste Element im Universum.
• Es brennt oder explodiert, wenn es eine Flamme berührt.
• leuchtet violett, wenn es sich im Plasmazustand befindet.

Geschichte des Wasserstoffs

Wasserstoff wurde erstmals 1671 von Robert Boyle abgetrennt. Henry Cavendish identifizierte ihn 1776 als ein eigenständiges Element und entdeckte, dass bei seiner Verbrennung Wasser entsteht.

Antoine Lavoisier gab dem Wasserstoff seinen Namen, vom griechischen Wort für Wasser, 'υδορ (ausgesprochen /HEEW-dor/) und gennen, was "erzeugen" bedeutet, da es in einer chemischen Reaktion mit Sauerstoff Wasser bildet.

Verwendung von Wasserstoff

Die Hauptanwendungsgebiete sind die Erdölindustrie und die Herstellung von Ammoniak nach dem Haber-Verfahren. Ein Teil wird in der chemischen Industrie verwendet. Ein wenig davon wird als Brennstoff verwendet, zum Beispiel in Raketen für Raumfahrzeuge. Der meiste Wasserstoff, den die Menschen verwenden, stammt aus einer chemischen Reaktion zwischen Erdgas und Wasserdampf.

Kernfusion

Die Kernfusion ist eine sehr leistungsfähige Energiequelle. Sie beruht darauf, dass Atome zusammengedrückt werden, um Helium und Energie zu erzeugen, genau wie bei einem Stern wie der Sonne oder bei einer Wasserstoffbombe. Dazu ist eine große Menge an Energie erforderlich, und es ist noch nicht einfach, damit zu beginnen. Ein großer Vorteil gegenüber der Kernspaltung, die in den heutigen Kernkraftwerken eingesetzt wird, besteht darin, dass dabei weniger Atommüll anfällt und kein giftiger und seltener Brennstoff wie Uran verwendet wird. Mehr als 600 Millionen Tonnen Wasserstoff werden jede Sekunde auf der Sonne zur Fusion gebracht.

Verbrennung von Wasserstoff

Bei der Elektrolyse von Wasser wird Wasser mit Hilfe von Elektrizität in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Bei der Verbrennung verbindet sich Wasserstoff mit Sauerstoffmolekülen zu Wasserdampf (reiner Wasserdampf). Eine Brennstoffzelle verbindet Wasserstoff mit einem Sauerstoffmolekül, wobei ein Elektron als Elektrizität freigesetzt wird. Aus diesen Gründen glauben viele Menschen, dass die Wasserstoffenergie irgendwann andere synthetische Kraftstoffe ersetzen wird.

Wasserstoff kann auch als Brennstoff in einer Brennstoffzelle verwendet oder verbrannt werden, um Wärme für Dampfturbinen oder Verbrennungsmotoren zu erzeugen. Wasserstoff kann aus vielen Quellen wie Kohle, Erdgas oder Elektrizität erzeugt werden und stellt daher eine wertvolle Ergänzung des Stromnetzes dar; in der gleichen Rolle wie Erdgas. Ein solches Netz und eine Infrastruktur mit Brennstoffzellenfahrzeugen wird heute von einer Reihe von Ländern geplant, darunter Japan, Korea und viele europäische Länder. Dies ermöglicht es diesen Ländern, weniger Erdöl zu kaufen, was einen wirtschaftlichen Vorteil darstellt. Der andere Vorteil ist, dass der Motor bei der Verwendung in einer Brennstoffzelle oder bei der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor wie in einem Wasserstoffauto keine Umweltverschmutzung verursacht. Es bildet sich nur Wasser und eine geringe Menge an Stickoxiden.