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Wasserstoff

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Die Autor*innen
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André Otto
Wasserstoff
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Grundlagen zum Thema Wasserstoff

Wasserstoff ist ein chemisches Element. Er wurde entdeckt von H. Cavendish und erhielt seinen Namen von Lavoisier. Wasserstoff hat das Symbol H und tritt als Molekül H2 auf. Er ist farblos, geruchlos, brennbar und in Wasser wenig löslich. Von allen Stoffen hat Wasserstoff die geringste Dichte. Seine Wertigkeit und Bindigkeit sind 1, die Oxidationszahl beträgt +1 oder -1. Die Reaktion mit Sauerstoff heißt Knallgasreaktion und die Reaktion mit Chlor heißt Chlorknallgasreaktion. Wasserstoff reagiert explosionsartig mit Fluor, reduziert Metalloxide und Aldehyde. In der Erdhülle kommt Wasserstoff nur zu 1 % vor, hauptsächlich im Wasser, ist aber mit 75 % das häufigste Element des Weltalls. Man stellt Wasserstoff aus unedlen Metallen und Säuren oder industriell aus Methan her. Die Weltjahresproduktion von Wasserstoff beträgt etwa 600 Mrd. Kubikmeter und er wird verwendet Raketentreibstoff, zum Schweißen, für die Ammoniaksynthese, die Kohlehydrierung, er dient zum Härten von Fett (Margarine) und als Lebensmittelergänzungsstoff E 949. Wasserstoff ist sowohl Treibgas als auch Kältemittel (Kryogen).

Transkript Wasserstoff

Guten Tag und herzlich willkommen! In diesem Video geht es um das chemische Element Wasserstoff. Wasserstoff hat das chemische Symbol H, sein lateinischer Name lautet Hydrogenium. Der Entdecker des Wasserstoffs ist englische Chemiker Henry Cavendish (1766). Seinen Namen erhielt der Wasserstoff vom französischen Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier.

Wasserstoff zeigt einige interessante physikalische Eigenschaften: Wasserstoff ist ein Gas, farblos, geruchlos und in Wasser nur wenig löslich. Von allen bekannten Stoffen ist Wasserstoff der leichteste, seine Dichte beträgt bei Raumtemperatur nur etwa 0,09 g/l.

Wasserstoff verfügt über einige besondere chemische Eigenschaften: Wasserstoff steht im Periodensystem der Elemente in der 1. Hauptgruppe, daher verfügt ein Wasserstoffatom nur über ein Außenelektron. Wasserstoff zeigt die Bindigkeit 1 und genauso beträgt die Wertigkeit 1. Die Hauptoxidationszahl ist +1, seltener trifft man -1 an. Das chemische Element Wasserstoff bildet ein Molekül, nämlich jeweils aus 2 Wasserstoffatomen, die über ein einziges Elektron verfügen, diese vereinigen und es bildet sich das Wasserstoffmolekül, wobei beide Elektronen die chemische Bindung bilden.

Es gibt eine wichtige Reaktion des Wasserstoffs zu nennen: Wasserstoff ist brennbar. Mit Sauerstoff kommt es zur Knallgasreaktion, gemäß Wasserstoff + Sauerstoff reagieren zu Wasser. Die Formelgleichung lautet: 2H2 + O2 -> 2H2O. Mit Chlor kommt es zur Chlorknallgasreaktion, gemäß Chlor + Wasserstoff reagieren zu Chlorwasserstoff. Die Formelgleichung lautet: Cl2 + H2 -> 2HCL. Mit dem chemischen Element Fluor reagiert Wasserstoff bereits bei -200 °C explosionsartig. F2 + H2 -> 2HF. HF ist Fluorwasserstoff. Wasserstoff ist in der Lage, Metalloxide zu reduzieren. Kupfer(II)-oxid und Wasserstoff reagieren zu elementarem Kupfer und Wasser. Die Formelgleichung lautet Cu + H2 -> Cu + H2O. Wasserstoff kann organische Verbindungen hydrieren. Es kommt dabei zur Reduktion. Ethanal + Wasserstoff reagieren zu Ethanol. CH3CHO + H2 -> CH3CH2OH.

Wasserstoff kommt auf der Erde und im Weltall in unterschiedlichen Anteilen vor. In der Erdhülle findet man weniger als 1% Wasserstoff, dort ist er hauptsächlich im Wasser enthalten. Wasserstoff ist das häufigste Element des Weltalls mit etwa 75%. Der Saturn besteht zum größten Teil aus Wasserstoff und Helium. Wie stellt man Wasserstoff her? Im chemischen Laboratorium lässt man ein unedles Metall mit einer Mineralsäure reagieren. Zum Beispiel reagiert Zink (Zn) mit Salzsäure (2HCL) zu ZnCl2 (Zink(II)-Chlorid) und Wasserstoff (H2) wird frei. In der Industrie stellt man Wasserstoff hauptsächlich aus Methan her. Die Weltjahresproduktion an Wasserstoff beträgt etwa 600 Milliarden m³.

Zum Schluss möchte ich noch einige wichtige Verwendungsmöglichkeiten für Wasserstoff nennen. Früher wurde Wasserstoff für die Befüllung von Luftschiffen verwendet, wegen seiner Brennbarkeit kam es aber zu Katastrophen, wie bei der Hindenburg. Heute verwendet man Wasserstoff als Raketentreibstoff. Bei bestimmten Arten des Schweißens entwickelt Wasserstoff sehr heiße Flammen. Man benötigt Wasserstoff für die Synthese von Ammoniak, dabei reagiert Wasserstoff (H2) mit Stickstoff (N2) und es bildet sich Ammoniak (NH3). Wasserstoff wird für die Kohlehydrierung verwendet, dabei reagiert der Kohlenstoff (C) der Kohle mit dem Wasserstoff und es bilden sich Kohlenwasserstoffe, also Benzin. Man benötigt Wasserstoff für die Fetthärtung. Der Wasserstoff regiert dabei mit der Doppelbindung einer ungesättigten Fettsäure und es entsteht eine gesättigte Fettsäure. Aus einem Öl entsteht zum Beispiel Margarine. Wasserstoff ist als Lebensmittelzusatzstoff E949 registriert, er wird für Treibgase und für Verpackungsmaterial von Lebensmitteln verwendet. Dank seiner geringen Siedetemperatur kann Wasserstoff als Kryogen, das heißt als Stoff für die Erzielung und des Erhalts niedriger Temperaturen verwendet werden.

Ich danke für eure Aufmerksamkeit, wünsche alles Gute und viel Erfolg. Auf Wiedersehen.

12 Kommentare

12 Kommentare
  1. War perfekt
    👍👌

    Von Itslearning Nutzer 2535 1159520, vor etwa einem Jahr
  2. perfekt erklärt (,,*3*,,)

    Von Abboodasj, vor mehr als einem Jahr
  3. ;DANKE

    Von Abboodasj, vor mehr als einem Jahr
  4. Hat mir sehr geholfen

    Von Achim K., vor etwa 5 Jahren
  5. Tolles Video aber mich würde interessieren wie ein Wassermolekül aussieht H mal H und?
    Ist die Frage ernst gemeint?
    Ein Wasser - Molekül besteht aus zwei Wasserstoff - Atomen H und einem Sauerstoff - Atom O.
    Die Bindungslänge H-O beträgt etwa 96 pm, der Winkel H-O-H ist etwa 105° groß. Das Wasser - Molekül ist polar. Das Dipol - Moment liegt in der Gasphase (isoliertes Teilchen) bei etwa 1,84 Debye.
    Super Video ...Danke sehr
    Ich freue mich immer, wenn ich nützlich sein kann.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 6 Jahren
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Wasserstoff Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wasserstoff kannst du es wiederholen und üben.
  • Nenne die Eigenschaften des Wasserstoffs.

    Tipps

    Wasserstoff wurde früher zur Befüllung von Luftschiffen verwendet.

    Wasserstoff findet in der Lebensmittelindustrie Verwendung.

    Lösung

    Überlege dir, in welchen Bereichen Wasserstoff Verwendung findet. Wenn es früher für Luftschiffe verwendet wurde, muss es sowohl ein Gas als auch sehr leicht sein. Einen Hinweis auf die Farblosigkeit kannst du aus dem Einsatz in der Lebensmittelindustrie erkennen.

  • Formuliere die Reaktionen des Wasserstoffs.

    Tipps

    Kein Atom kann bei der Reaktion dazukommen oder verschwinden.

    Lösung

    Bei einer chemischen Reaktion reagieren Stoffe miteinander. Dabei kommt nichts Neues dazu, es verschwindet aber auch nichts. Die Atome, die also auf der Seite der Ausgangsstoffe zu finden sind, müssen auch wieder auf der Produktseite auftauchen. Wenn also eine Reaktion mit Chlor ($Cl_2$) stattfindet, dann muss auch ein Produkt entstehen, welches Chlor enthält. In diesem Fall ist das Chlorwasserstoff ($HCl$).

  • Bestimme die Ausgangsstoffe für die Synthese von Wasserstoff.

    Tipps

    Du benötigst eine Mineralsäure.

    Du benötigst ein unedles Metall.

    Lösung

    Im Video wird dir erklärt, dass zur Herstellung von Wasserstoff zwei Stoffklassen wichtig sind. Einmal wird eine Mineralsäure benötigt und einmal ein unedles Metall. Als Beispiel im Video siehst du die Reaktion zwischen Zink und Salzsäure. Es gibt aber auch andere Möglichkeiten. Zuerst suchst du nun also unter den angegebenen Möglichkeiten eine Säure. Unter den Möglichkeiten findest du nur die Salzsäure. Nun musst du ein unedles Metall finden. Schwefel, Chlor und Neon sind keine Metalle. Gold ist zwar ein Metall, allerdings weißt du bestimmt, dass Gold ein sehr edles Metall ist. Es bleibt also noch Magnesium. Magnesium gehört zu den Erdalkalimetallen und ist unedel.

  • Stelle die Reaktion zwischen Wasserstoff und Eisenoxid dar.

    Tipps

    Zu welcher Stoffklasse gehört Eisenoxid?

    Wasserstoff ist ein gutes Reduktionsmittel.

    Lösung

    Wasserstoff ist ein gutes Reduktionsmittel. Metalloxide können mit Wasserstoff also reduziert werden. Eisenoxid (Rost) ist ein Metalloxid und wenn dieses reduziert wird, wenn ihm also der Sauerstoff entzogen wird, bleibt elementares Eisen übrig.

  • Gib die Molekülformel von Wasserstoff an.

    Tipps

    Das Formelzeichen vom Wasserstoff ist H.

    Wie viele Wasserstoffatome bilden ein Wasserstoffmolekül?

    Lösung

    Das Formelzeichen vom Wasserstoff ist H. Wasserstoff ist ein reines Element. Daher enthält die Molekülformel auch nur dieses Formelzeichen. Wie du aber gelernt hast, hat Wasserstoff ein Außenelektron. Atome streben allerdings eine volle Außenschale an. Die erste Schale ist voll, wenn sie mit zwei Elektronen besetzt ist. Um diesen Zustand zu erreichen, finden sich zwei Wasserstoffatome zusammen und bilden das Molekül $H_2$.

  • Formuliere die Wortgleichung zur Verbrennung von Wasserstoff.

    Tipps

    Der Wasserstoff reagiert mit einem Bestandteil der Luft, wenn er verbrennt.

    Lösung

    Zuerst solltest du dir überlegen, was unter einer „Verbrennung“ zu verstehen ist. Womit reagiert also der Wasserstoff, wenn er entzündet wird? Wasserstoff reagiert mit der Luft, genauer gesagt mit dem Sauerstoff in der Luft. Du formulierst also an dieser Stelle die Reaktionsgleichung zwischen Wasserstoff und Sauerstoff. Im Video hast du ja gesehen, dass dabei Wasser entsteht.

    Wenn du ein kaltes Gefäß über die Verbrennungsflamme hältst, kannst du sogar sehen, wie das Wasser an dem Gefäß kondensiert.

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