Wasserstoff

Wasserstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol H (für lateinisch Hydrogenium „Wasserbildner“) und der Ordnungszahl 1. Im Periodensystem steht das Element Wasserstoff in der 1. Periode und in der 1. IUPAC-Gruppe.

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Wasserstoff, H, 1
Elementkategorie Nichtmetalle
Gruppe, Periode, Block 1, 1, s
Aussehen farbloses Gas (H2)
CAS-Nummer
EG-Nummer 215-605-7
ECHA-InfoCard 100.014.187
Massenanteil an der Erdhülle 0,9 % (9. Rang)
Atomar
Atommasse 1,008 (1,00784–1,00811) u
Atomradius (berechnet) 25 (53) pm
Kovalenter Radius 31 pm
Van-der-Waals-Radius 120 pm
Elektronenkonfiguration 1s1
1. Ionisierungsenergie 13.59843449(8) eV1312.05 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand gasförmig (H2)
Dichte gasförmig 0,0899 kg · m−3 bei 273 K
flüssig 0,0709 kg/l bei 20,324 K
Magnetismus diamagnetisch (χm = −2,2 · 10−9)
Schmelzpunkt 14,01 K (−259,14 °C)
Siedepunkt 21,15 K (−252 °C)
Molares Volumen (fest) 11,42 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie 0,90 kJ·mol−1
Schmelzenthalpie 0,558 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit 1270 m·s−1 bei 298,15 K
Spezifische Wärmekapazität 14304 J·kg−1·K−1
Wärmeleitfähigkeit 0,1805 W·m−1·K−1
Chemisch
Oxidationszustände +1, 0, −1
Normalpotential 0 V
Elektronegativität 2,2 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
1H 99,9885(70) % Stabil
2H (D) 0,0115(70) % Stabil
3H (T) 10−15 % 12,33 a β 0,019 3He
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
  Spin-
Quanten-
zahl I
γ in
rad·T−1·s−1
Er (1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
1H 1/2 +26,752 · 107 1,00 200,11
2H 1 0+4,107 · 107 9,65 · 10−3 030,72
3H 1/2 +28,535 · 107 1,21 213,32
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert

Gefahr

H- und P-Sätze H: 220280
P: 210377381403
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Wasserstoff ist mit einem Massenanteil von etwa 70 % das häufigste chemische Element im Universum, jedoch nicht auf der Erde, wo sein Massenanteil an der Erdhülle nur 0,87 % beträgt.

Der Großteil des Wasserstoffs auf der Erde ist im Wasser gebunden, der Verbindung mit Sauerstoff, deren Masse zu 11 % aus Wasserstoff besteht. Wasserstoff kommt gebunden an andere Elemente in sämtlichen Pflanzen und lebenden Organismen vor. Wasserstoff ist ein fester Bestandteil fast aller organischen chemischen Substanzen.

Wasserstoff ist das chemische Element mit der geringsten Atommasse. Sein häufigstes Isotop, Protium, ist das einzige stabile Isotop ohne ein Neutron. Es besteht nur aus nur einem Proton und einem Elektron. Es existieren zwei weitere natürlich vorkommende Wasserstoffisotope, von denen das nicht-radioaktive Deuterium 0,0156 % des natürlichen Wasserstoffs ausmacht, während das in den oberen Schichten der Atmosphäre gebildete radioaktive Tritium nur in kleinsten Mengen vorkommt.

Unter Bedingungen, die normalerweise auf der Erde herrschen (siehe Normalbedingungen), liegt das gasförmige Element Wasserstoff nicht als atomarer Wasserstoff mit dem Symbol H vor, sondern als molekularer Wasserstoff mit dem Symbol H2, als ein farb- und geruchloses Gas. Wenn z. B bei Redoxreaktionen Wasserstoff neu gebildet wird, tritt das Element vorübergehend atomar als H auf und wird als naszierender Wasserstoff bezeichnet. In dieser reaktiven Form reagiert Wasserstoff besonders gut mit anderen Verbindungen oder Elementen.

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