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Diwaterstof
Wasserstoff
Strukturformel und Molekülmodell
Strukturformel von Wasserstoff
Der weiße Tank ist für flüssigen Wasserstoff, der schwarze für Wasserstoff unter einem Druck von 350 bar
Allgemeines
IUPAC-NameWasserstoff
Andere NamenWasserstoffgas, molekularer Wasserstoff
Molmasse2,01588 G/Maulwurf
LÄCHELN
[HH]
in Chile
1/H2/h1H
CAS-Nummer1333-74-0
EG-Nummer215-605-7
PubChem783
Warnungen und Sicherheitsvorkehrungen
BrennbarDruckhalter
Achtung
H-SätzeH220
EUH-SätzeNein
P-SätzeP210
EG-Indexnummer001-001-00-9
UN-Nummer1049 (Gas unter Druck)
ADR-KlasseGefahrenklasse 2.1
Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustandgasförmig
Farbefarblos
Dichte8,988 × 10−5 g/cm³
Schmelzpunkt−259.14°C
Siedepunkt−252,87°C
Selbstentzündungstemperatur571 °C
Löslichkeit im Wasser0,019 g/l
Unlöslich inWasser
Geometrie und Kristallstruktur
Dipolmoment0 d
Wenn nicht anders angegeben normale Bedingungen gebraucht (298.15k oder 25 °C, 1 Bar).
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Wasserstoff oder molekularer Wasserstoff (H2) ist das wichtigste einfache Sache des Elements Wasserstoff. Es ist farblos, geruchlos, geschmacklos und bei normalem Druck und Temperatur hochentzündlich Gas. Es wird auch Wasserstoffgas oder einfach Wasserstoff erwähnt. Es kommt nur sehr niedrig Konzentrationen (0,5 ppm) in dem Atmosphäre der Erde vor dem. Aufgrund seiner extrem geringen Dichte entweicht es langsam aber sicher in den Weltraum.

Physikalische Eigenschaften

Wasserstoffgas ist das leichteste Gas und hat einen Siedepunkt von nur 20,28 bei Normaldruck k und einen Schmelzpunkt von 14,01 K.

Unter normalen Umständen ist Diwasserstoff eine Mischung aus zwei verschiedenen Spezies Moleküle die sich in der . voneinander unterscheiden Spinne dass die Atomkerne haben.[1] Diese beiden Formen werden ortho- und Parawasserstoff erwähnt (nicht zu verwechseln mit Isotope). Bei Normaltemperatur und -druck besteht Diwasserstoff zu 25 % aus der para- und zu 75 % aus der ortho-Form.[2]Die Orthoform ist instabil (befindet sich in a aufgeregter Zustand) und kann daher nicht in Reinform hergestellt werden. Die beiden Formen haben ungleiche Energieniveaus und daher leicht unterschiedliche physikalische Eigenschaften. Beispielsweise liegen die Schmelz- und Siedepunkte von Parawasserstoff etwa 0,1 K niedriger als die von Orthowasserstoff (das sogenannte normale Aussehen).[3]

Chemische Eigenschaften

Wasserstoff kann mit Sauerstoff kombiniert werden Wasser Formen. Dabei wird Energie (286 kJ/mol) freigesetzt.

Daher ist eine Mischung aus Wasserstoffgas und Sauerstoffgas im Volumenverhältnis 2:1, auch bekannt als known Knallgas, explosiv.

Wasserstoffgas reagiert heftig mit dichlor und Difluor, wo bzw. Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff geprägt sein.

Toxikologie und Sicherheit

Wasserstoffgas ist sehr leicht brennbar und Verbrennungen ab Konzentrationen von mindestens 4% (UEG) bis maximal 75% (UEL) in der Luft.[4] So verbrannt 6. Mai1937 das Hindenburg unter anderem weil der Wasserstoff im in Luftschiff fing Feuer. Es war jedoch die Außenhaut, die die anfängliche Zündung und die hohe Geschwindigkeit des Feuers verursachte.[5] (Die Hindenburg ist nicht explodiert.) Trotzdem ist die erforderliche Zündenergie für Wasserstoff gering (0,02 mJ). Im Vergleich zu Methan (0,29 mJ) ist dies um den Faktor 10 kleiner. In der Nähe von Wasserstoff wegen der geringen erforderlichen Zündenergie: keine offenen Flammen, keine Funken und kein Rauchen. Für Installationen wird empfohlen, a elektrische Masse bewerben.

Das Zündungstemperatur Wasserstoff (565°C) ist höher als Benzin (450°C).[6] Wenn es freigesetzt wird (es ist 14 mal leichter als Luft) steigt es auf, wodurch die Explosionsgefahr verringert wird. Bei Zimmertemperatur gleich at Energiewert es Volumen Wasserstoffgas ist etwa viermal größer als Benzin. Bei Raumtemperatur, gleich Masse Der Energiewert von Wasserstoffgas ist etwa dreimal so hoch wie der von Benzin.

Die Grenzwerte, zwischen denen ein Gemisch aus Wasserstoffgas und Luft brennbar ist, liegen zwischen 4 und 75 Volumenprozent. Die Temperatur für die spontane Selbstentzündung eines Wasserstoffgas-Luft-Gemisches beträgt 585°C. Folglich auf WasserstoffanlagenInstallationen ATEXVorschriften gelten.

Synthese und industrielle Produktion

sehen Wasserstoffproduktion für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Wasserstoff kann auf verschiedene Arten hergestellt werden:

Im Kontext jeder Zukunft Wasserstoffwirtschaft Es ist wichtig, zwischen Wasserstoffgas mit a . zu unterscheiden Fossil Basen- und Wasserstoffgas, das mit Hilfe von a verlängerbar Energiequelle hergestellt wird. Der überwiegende Teil des heute kommerziell verfügbaren Wasserstoffgases ist fossilen Ursprungs und kann daher nicht als erneuerbarer Kraftstoff eingestuft werden.

Anwendungen

Industrielle Anwendungen erfordern große Mengen an Wasserstoffgas in sogenannten Hydrierungsreaktionen, unter anderem in der Haber-Bosch-Verfahren in welchem Ammoniak produziert wird, es härten von Fette und Öle und die Herstellung von Methanol.

Andere Anwendungen, die Wasserstoffgas erfordern:

Treibstoff

Wasserstoff kann als Brennstoff dienen für Verbrennungsmotoren. BMW hat einen Benzinmotor entwickelt, der nur mit Wasserstoff betrieben wird. Im Juni 2008 wurde der erste Belgier Wasserstofftankstelle eröffnet[7] entlang des E19 im Hose reiben.[8] Es ist nur für die wenigen BMW Wasserstoffautos gedacht, die bereits in Belgien unterwegs sind. Diese Autos fahren mit deutschem Nummernschild, weil Wasserstoff damals in Belgien noch nicht als Kraftstoff anerkannt war.[9] In Pkw-Serien kommt Wasserstoff nur noch in Kombination mit Brennstoffzelle und Elektromotor zum Einsatz.

Eine andere Anwendung ist es Wasserstoffflugzeug.

Brennstoffzelle (Brennstoffzelle)

Brennstoffzellen sind gewöhnt an umweltfreundlich und ohne CO2-Emissionen elektrisch Energie produzieren. Allerdings muss zunächst Wasserstoffgas erzeugt werden, und dafür wird Energie benötigt. Zur Herstellung von 1 kg Wasserstoff werden 52 kWh elektrische Energie benötigt. Es versteht sich von selbst, dass diese Energie umweltschonend erzeugt werden muss, wenn Wasserstoff tatsächlich eine umweltfreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen sein soll. 1 kg Wasserstoff enthält 39 kWh Energie, gemessen am Brennwert (Höherer Heizwert). Wenn Wasserstoff verbrannt wird, kann er in a umgewandelt werden Kessel vollständig auf Wasserstoff verwendet werden. Bei Verwendung von Wasserstoff in a Brennstoffzelle es gilt der Heizwert (Unterer Heizwert) von 33 kWh. Davon sind ca. 50 % (je nach Anteil der von der Brennstoffzelle gelieferten Leistung) elektrische Energie, ca. 50 % Wärme. Die Wärme wird oft als Verlust angesehen, es sei denn, sie kann genutzt werden, wie z Wasserstoffauto im Winter.

Siehe auch

Externe Links

ZweiatomigChemisches Element

Wasserstoff (H2) · Stickstoff (Nein2) · Phosphor (P2) · Sauerstoff (Ö2) · Fluor (F2) · Chlor (Cl2) · Brom (Br2) · Jude (ICH2)

Kraftstoffe für Straßenfahrzeuge
Verfügbare Kraftstoffe an der Zapfsäule:Benzin · Diesel- · lpg · Wasserstoffgas · Biodiesel · E85 · HCNG · cng · Biogas · E5 · E10 · E15 · hE15 ·
Siehe auch:Biotreibstoff
Mediendateien zu diesem Thema finden Sie auf der Seite Wasserstoff auf Wikimedia Commons.