Wasserstoff

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Wasserstoff		Elektronenkonfiguration 1s¹			Beschreibung "URVATER" DER ELEMENTE: Der Wasserstoff ist der "Urvater" aller Elemente, da er unmittelbar nach dem Urknall das zunächst einzige Element (neben wahrscheinlich Spuren an He und Li) war. Alle anderen Elemente wurden erst durch die Kernfusionsprozesse innerhalb der Sonnen aus ihm synthetisiert. Diese Fusionsprozesse finden erst bei unvorstellbar hohen Temperaturen und Drücken in den Kernen der Sonnen statt. Dabei können fünf Stadien unterschieden werden, die im Einzelnen im Infofenster "Kernfusion" genau beschrieben sind. VORKOMMEN: Im Weltall ist es mit einem Gesamtanteil an aller Materie von über 90% das häufigste Element überhaupt. Auf der Erde kommt Wasserstoff in elementarem Zustand nur in Spuren (ca. 1%) in der unteren Atmosphäre vor. Ähnlich den Edelgasen ist seine Fluchtgeschwindigkeit so hoch, als dass er ständig aus der Atmosphäre in den freien Weltraum entweicht. Da diese Wasserstoffabgabe mit einer H-Neubildung (Vulkanische Aktivitäten!) in einem Gleichgewicht steht, hält sich seine Konzentration in der Atmosphäre recht konstant. Chemisch gebunden liegt H vor allem in Form des Oxids (H2O, Wasser) und der Kohlenwasserstoffe (CxHy) vor. Sein Anteil in der Biosphäre ist etwa so hoch wie der Kohlenstoff. Weitere natürliche Vorkommen stellen Ammoniak (NH3) und Schwefelwasserstoff (H2S) dar. Weitreichende grundlegende Bedeutung für alles Leben hat das Wasser. Es ist das Reaktionsmedium aller Stoffwechselvorgänge und "Transportmittel" für Nährstoffe und Abfallstoffe in einem Organismus. Ohne Wasser wäre irdisches Leben nicht denkbar; es ist mit aller Wahrscheinlichkeit ein Hauptfaktor, der für die Entstehung organischen Lebens auf einem Planeten vorhanden sein muß, ganz gleich welche Bedingungen ansonsten auch vorliegen: Dies darf aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften vermutet werden, so hat Wasser beispielsweise seine größte Dichte bei 4°C, was zur Folge hat, daß große Seen niemals bis zum Grund gefriren. Darüberhinaus ist es ein Lösungsmittel für viele (polare) Stoffe, wie etwa Salze, Säuren, Laugen und organische (polare) Verbindungen. Daraus gründet auch die Vielfältigkeit seiner Verwendungsmöglichkeiten (siehe auch unter Sauerstoff). VERWENDUNG: Wasserstoff hat als leichtestes aller Elemente den stärksten Auftrieb. Daher wurde es als Füllgas für Luftschiffe verwendet, wobei es wegen seiner Brennbarkeit aber auch katastrophale Unfälle (z.B. Hindenburg, 1936 über New York) gab. Eine Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme erzeugt Temperaturen von über 2500°C, weswegen es als Schweißgas überall dort eingesetzt wird, wo Acetylen-Flammen nicht heiß genug sind. Deuterium, ein Wasserstoff-Isotop mit einem Neutron im Kern wird zusammen mit Lithium-6 als Kernwaffen-Sprengstoff (Wasserstoffbombe) verwendet. Wasserstoffkerne fusionieren oberhalb von 1.500.000°C zu He-Kernen, wobei eine immense Energie (Fusionsenergie) frei wird. Natürlich geschieht dies in den Sonnen. Die kontrollierte Kernfusion ist heute immer noch Zukunftsmusik, obgleich Wissenschaftler weltweit an einer Technik arbeiten, um diese nutzbar zu machen (Kernfusionsreaktoren). CHEMIE: Der Wasserstoff bildet mit praktisch allen Elementen außer den Edelgasen Verbindungen. Mit den extrem elektropositiven Metallen (Alkali-, Erdalkalimetalle, Europium, Ytterbium) bildet er salzartige Hydride (MHy), in welchem er anionisch in der Oxidationsstufe -1 vorliegt. Mit den weniger elektropositiven Elementen bildet er kovalente, mittel- bis leichtflüchte Hydride, in welchem er den elektronegativen Teil darstellt. In Verbindungen mit elektronegativen Elementen (EN>2,2, die Nichtmetalle) bildet er Hydride mit der Oxidationsstufe +1. Solcher Wasserstoff vermag in wäßriger Lösung Hydronium-Ionen (H3O+) zu bilden, welche das saure Prinzip darstellen. Selbst mit dem elektronegativsten Element, dem Fluor, werden jedoch keine Wasserstoff-Kationen gebildet (H+), da dies bedeuten würde, daß freie Protonen (also eine unendlich große positive Ladung auf unendlich kleinstem Raum) existieren müßten. BESONDERES: Stellung im PSE: Wasserstoff und Helium bilden zusammen die erste Periode im PSE. Da ihre - einzige - Elektronenschale bereits mit der Aufnahme zweier Elektronen abgesättigt ist, haben die beiden Elemente in vielerlei Hinsicht besondere Eigenschaften. Den Wasserstoff zu der Gruppe der Alkalimetalle zu rechnen, oder ihn gar (wie es manche Wissenschaftler aufgrund einzelner Eigenschaften auch tun) zu den Halogenen zu stellen, ist mit Sicherheit falsch. Am Sinnvollsten ist es wohl, die beiden komplett aus dem übrigen PSE auszuklammern, und sie oben gesondert aufzuführen. ANMERKUNG DES AUTORS: Man könnte Wasserstoff und Helium zusammen als eine eigene Gruppe betrachten, die zugleich auch die erste Periode des Systems ist: Damit würde man dann einerseits den Gemeinsamkeiten von Wasserstoff und Helium untereinander, und andererseits deren Unterschiede zu den Alkalielementen (bzw. Halogenen) und den Edelgasen gerecht werden. In Bezug auf ihre Bedeutung bei der Entstehung des Universums, bezeichne ich die beiden Elemente auch als PROTO-ELEMENTE, da alle übrigen Elemente aus ihnen durch die progressive Kernfusion in den Sonnen gebildet wurden.
		Atommasse (u)	1,007975978
		Elektronegativität	2,21	Allred-Rochow
			2,20	Pauling
		Oxidationsstufen
		Ladung	Teilchenradius (pm)
Hydrogenium		-4	--
hydor (gr)=Wasser gennan (gr)=bilden		-3	--
Eigenschaften		-2	--
Schmelzpunkt °C	-259	-1	154
Siedepunkt °C	-252	0	30	Atomradius
Dichte fest (g/cm³)	0,0763	+1	~10^-5
Dichte Gas (g/L)	0,084	+2	--
		+3	--
		+4	--
		+5	--
		+6	--
		+7	--
		+8	--

	Häufigkeit Weltall			Häufigkeit Erde
	pro 10⁶ Si-Atome	*410¹⁰**		in mg/kg Kruste	8.800
	Rang	1		Rang	9	Info Kernfusion
Entdeckt von:	Cavendish		Unser Universum besteht zu ca. 90% aus Wasserstoff; von den verbleibenden 10% sind wiederum 9% Helium. Die übrigen Elemente haben zusammen einen Anteil von etwa 1% (!).
Wann?	1766