Wasserstoff ist das erste Element des Periodensystems mit einem Proton und einem Elektron. Damit ist es mit einem Gewicht von nur 1,0079 amu (atomaren Masseneinheiten) auch das leichteste Element im Periodensystem. Es ist auch das am häufigsten vorkommende Element im Universum.
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Wasserstoff ist auch leicht entzündlich und wird selbst bei geringen Konzentrationen leicht brennen oder explodieren.
Eigenschaften von Wasserstoff
Wasserstoff hat in seinem Kern ein Proton und ein Elektron. Das häufigste Isotop von Wasserstoff hat keine Neutronen.
Dies macht Wasserstoff zu einem der besten Elemente bei der Umformung kovalente Bindungen mit anderen Molekülen und Elementen. Tatsächlich kann es aufgrund seines einzelnen Protons und Elektrons eine kovalente Bindung mit fast jedem Element des Periodensystems eingehen.
Das bedeutet auch, dass einzelne Wasserstoffatome extrem selten sind. Es bildet sich häufig Wasserstoffgas, eine zweiatomige Form von Wasserstoff (H2).
Unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen der Erde hat Wasserstoff keinen Geruch, ist ungiftig, geschmacklos, farblos und nichtmetallisch. Wasserstoff hat eine Dichte von 0,89 g/l (weniger dicht als Luft) und hat einen Schmelzpunkt von etwa -259 °C und einen Siedepunkt von etwa -252,9 °C.
Ist Wasserstoff brennbar?
Die große Frage also: Ist Wasserstoff brennbar? Die kurze Antwort ist Ja es ist leicht entzündlich, aber mit dieser Antwort sind einige Dinge zu klären.
Wenn Wasserstoff brennbar ist, ist damit nicht die elementare Form von Wasserstoff gemeint. Es ist das zweiatomiges Wasserstoffgas das ist hochentzündlich. Viele brennbare Stoffe müssen in einer hohen Konzentration vorliegen, um tatsächlich zu brennen oder sich zu entzünden, aber das ist bei Wasserstoff nicht der Fall. Wasserstoff verbrennt in Konzentrationen von nur 4 bis 75 Prozent.
Die Reaktion für diese Verbrennung ist:
2H2(Gas) + O2 (Gas) = 2H2O (flüssig) + 572 kJ Energie (286 kJ/mol H2)
Mit einem einfachen Funken und erhöhter Hitze kann es zu Explosionen und Verbrennungen von Wasserstoff kommen. Es wurde jedoch auch beobachtet, dass es aufgrund seiner hochreaktiven Natur bei Sonneneinstrahlung und sogar bei sehr geringen Temperaturerhöhungen verbrennt.
Wasserstoffkraftstoff
Trotz der hochexplosiven und brennbaren Qualität von Wasserstoffgas haben die Menschen viele Verwendungen für Wasserstoff gefunden, die in direktem Zusammenhang mit seiner Entflammbarkeit stehen.
Die vielleicht häufigste ist Wasserstoffbrennstoff und Brennstoffzellen. Wasserstoff als Kraftstoff kombiniert Wasserstoff und Sauerstoff, um Strom und Wasserstoffkraft zu erzeugen.
Wasserstoff als Kraftstoff ist spannend, da er eine "saubere" Energiequelle ist, die nur bei Reaktion Wasser und Energie erzeugt (wie Sie in der obigen Verbrennungsgleichung sehen können). Andere Brennstoffquellen wie Gas und Öl produzieren schädliche Gase und Emissionen, die für die Umwelt schädlich sind. Die Menschen haben Anwendungen gefunden, um Wasserstoff in Haushalte, Autos, tragbare Energiequellen und mehr zu bringen.
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Andere Verwendungen für Wasserstoff
Wasserstoffgas wird auch in vielen Industrie- und Herstellungsprozessen verwendet, insbesondere in solchen, die Erdöl verwenden, sowie in solchen, die die Hydrierung von Produkten wie gehärteten Ölen erfordern.
Andere häufige Verwendungen für Wasserstoff sind:
- Verwendung als Kühlmittel
- Schweißanwendungen
- Bisherige Verwendung in Luftballons und Luftschiffen
Wissenschaftler entdeckten die Kraft der Wasserstoffverbrennung und die anderen Eigenschaften von Wasserstoff und nutzten diese Informationen, um Wasserstoffbomben zu bauen, die auch Fusionsbomben genannt werden. Diese Bomben zwingen mehrere Wasserstoffkerne, sich in einem Prozess namens zu Heliumatomen zu verbinden Verschmelzung.
Dies geschieht bei hohen Temperaturen und führt zu einem massiven Energieausstoß, der als Explosion bezeichnet wird. Wasserstoff wird in diesen Fusionsbomben verwendet, da sie sehr leicht sind und den geringsten Widerstand beim Verbinden von Kernen haben (dies verringert jedoch nicht die Leistung der Wasserstoffbombe).