Wasserstoff

* 3 Leuchtgas.

(Hydrogenium) H, chemisch einfacher gasförmiger Körper, findet sich im freien Zustand in sehr geringer Menge in der Atmosphäre, in den von Vulkanen ausgestoßenen Gasen, auch in den Gasen, welche den Erdölquellen entströmen, und im verdichteten Zustand in den Meteoriten. Es tritt auch bei der Zersetzung vieler organischer Stoffe durch Gärung und trockne Destillation [* 2] auf und findet sich daher in den Darmgasen, in der ausgeatmeten Luft und im Leuchtgas. [* 3]

Viel weiter verbreitet sind Wasserstoffverbindungen, namentlich die Verbindung mit Sauerstoff, das Wasser (welches 11,11 Proz. Wasserstoff enthält), die Stickstoffverbindung, das Ammoniak, Kohlenstoffverbindungen, die zahlreichen natürlich vorkommenden Kohlenwasserstoffe (Erdöl, [* 4] Sumpfgas). Mit Sauerstoff und Kohlenstoff, oft auch mit Stickstoff verbunden, ist Wasserstoff ein Bestandteil aller organischen Körper. Zur Darstellung von reinem Wasserstoff zersetzt man Wasser durch den elektrischen Strom oder durch Natrium, welches sich des Sauerstoffs des Wassers bemächtigt, so daß der Wasserstoff frei wird, oder durch Erhitzen von Zink mit Kalilauge oder durch Übergießen von reinem Zink mit reiner verdünnter Schwefelsäure. [* 5] Im letztern Fall wird die Entwickelung sehr beschleunigt, wenn man Platinblech oder einige Tropfen Platinchloridlösung zu dem Zink bringt.

Größere Mengen Wasserstoff gewinnt man aus Eisen, [* 6] besser aus Zink und gewöhnlicher verdünnter Schwefelsäure, wobei schwefelsaures Eisenoxydul, resp. schwefelsaures Zinkoxyd als Nebenprodukte erhalten werden. Dies Gas kann mit Arsen-, Phosphor- und Schwefelwasserstoff, bei Anwendung von Eisen mit übelriechenden Kohlenwasserstoffen verunreinigt sein und muß durch geeignete Waschflüssigkeiten gereinigt werden. Leitet man Wasserdampf über glühendes Eisen, so entstehen Eisenoxyduloxyd und Wasserstoff. Am vorteilhaftesten erhitzt man Ätzkalk mit Koks oder Anthracit in einer Retorte und leitet das entweichende Gemisch von Wasserstoff und Kohlensaure durch Kalkmilch, um die Kohlensäure zu beseitigen.

Wasserstoffsäuren - Wa

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Über das in der Retorte bleibende Gemisch von kohlensaurem Kalk und Kohle wird überhitzter Wasserdampf geleitet und dadurch Ätzkalk regeneriert, so daß man ohne weiteres von neuem Wasserstoff erhalten kann, solange noch Kohle vorhanden ist. Am bequemsten und besonders zum Füllen von Luftballons erhält man Wasserstoff durch Erhitzen von Ätzkalk mit Zinkstaub. Die Mischung kann in verlöteten Blechbüchsen [* 7] vorrätig gehalten werden, wenn man den Ätzkalk bei 300° scharf getrocknet hatte. Die Gasentwickelung erfolgt bei Rotglut. Wasserstoff ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas, wird durch sehr starken Druck und bei sehr niedriger Temperatur zu einer stahlblauen Flüssigkeit verdichtet, ist der leichteste aller Körper, spez. Gew. 0,069 (1 Lit. wiegt ¶

0,0896 g) und besitzt auch das kleinste Atomgewicht, welches daher = 1 angenommen wird. Er ist in Wasser weniger löslich als Sauerstoff, sehr leicht entzündlich, verbrennt mit schwach leuchtender, äußerst heißer Flamme, [* 9] in welcher Platindraht weißglühend wird und intensives Licht [* 10] ausstrahlt, zu Wasser. Wasserstoff entzündet sich auch, wenn er auf Platinschwamm strömt, und ein Gemisch mit Sauerstoff oder Luft explodiert sehr heftig (s. Knallgas). Man darf deshalb aus Entwickelungsapparaten ausströmenden Wasserstoff nicht entzünden, bevor die Luft vollständig ausgetrieben ist.

Führt man eine kleine Wasserstoffflamme in eine an beiden Seiten offene, senkrecht stehende Glasröhre, so entstehen Töne, deren Höhe von der Länge und Weite des Rohrs über der Flamme abhängig ist (chemische Harmonika), und die man also durch Heben und Senken des Rohrs beliebig variieren kann. Bei gewöhnlicher Temperatur ist Wasserstoff ziemlich indifferent, er verbindet sich auch mit Chlor im Dunkeln nicht, im zerstreuten Tageslicht nur langsam, im direkten Sonnenlicht dagegen unter heftiger Explosion.

* 11 Chlorwasserstoff.

Mehrere Metalle absorbieren große Mengen Wasserstoff, ohne den metallischen Habitus zu verlieren, so daß die Verbindung wie eine Legierung des Metalls mit metallischem Hydrogenium zu betrachten ist. Sie geben diesen Wasserstoff nur beim Erhitzen im luftleeren Raum wieder ab. Bei Rotglut sind Platin, Palladium, Eisen für Wasserstoff durchdringlich. Viele Metalloxyde werden beim Erhitzen, manche schon bei gewöhnlicher Temperatur, durch Wasserstoff unter Wasserbildung vollständig reduziert; viele Schwefelmetalle und Chlormetalle werden unter Bildung von Schwefelwasserstoff und Chlorwasserstoff [* 11] durch Wasserstoff reduziert.

Besonders kräftig reduzierend wirkt Wasserstoff im Entstehungsmoment. So wird vielen Körpern Sauerstoff entzogen, wenn man sie mit verdünnter Schwefelsäure übergießt und Zink hinzufügt, oder wenn man sie in Wasser bringt und Natriumamalgam in dasselbe einträgt. Der Wasserstoff ist einwertig und bildet mit Sauerstoff das Wasser H₂O und Wasserstoffsuperoxyd H₂O₂ . Er dient zum Füllen der Luftballons, als Feuerzeug (Döbereinersche Zündmaschine), zur Bereitung von Knallgas und zu Beleuchtungszwecken, indem man billig bereiteten Wasserstoff mit Kohlenwasserstoffdämpfen mengt oder Platindraht in der Flamme erhitzt. Ein mit Kohlenoxyd gemischtes Wasserstoffgas, durch Einwirkung von Wasserdampf auf glühende Kohlen erhalten, dient als Heizmaterial (Wassergas). [* 12] Die Entwickelung brennbaren Gases bei Einwirkung verdünnter Säuren auf gewisse Metalle wurde schon im 16. Jahrh. von Paracelsus beobachtet, aber erst 1766 erkannte Cavendish den Wasserstoff (brennbare Luft) als eigentümliche Luftart.

Wasserstoff

verbindet sich nicht ohne weiteres mit Sauerstoff und wirkt nicht auf gelöste, reduzierbare Substanzen, wenn man ihn durch deren Lösung leitet. Sehr viel größere Reaktionsfähigkeit zeigt er im Entstehungszustand und nach Cooke in gleicher Weise bei Gegenwart von fein verteiltem Platin, welches bekanntlich auch die direkte Verbindung mit Sauerstoff veranlaßt. Ein auf elektrolytischem Wege mit Platinmohr überzogenes Platinblech bewirkt eine starke, 5–6 Sekunden andauernde Kontraktion von Knallgas, worauf Explosion erfolgt. Salpetersäure wird bei Gegenwart des präparierten Platinblechs von Wasserstoff leicht reduziert, verdünnte Salpetersäure beim Erwärmen zu salpetriger Säure und Ammoniak, Chlorwasser gibt Chlorwasserstoff, chlorsaures Kali gibt Chlorkalium. Stickoxyd wird je nach der Menge des vorhandenen Wasserstoffs zu Stickoxydul, Stickstoff, Hydroxylamin und Ammoniak reduziert.

Wasserstoff

(grch. Hydrogenium; chem. Zeichen H; Atomgewicht 1), chem. Element, das 1781 von Priestley entdeckt und dann von Cavendish in seinen Eigenschaften näher bestimmt wurde. Der Wasserstoff ist ein farbloses, geruch- und geschmackloses Gas von der Dichte 0,0692, das nach Versuchen von Pictet durch Abkühlen auf –150°, Zusammenpressen durch einen Druck von 650 Atmosphären und plötzliche Entspannung zu einer stahlblauen Flüssigkeit verdichtbar ist. An der Luft oder im Sauerstoff erhitzt, verbrennt der Wasserstoff mit matt leuchtender blauer Flamme zu Wasser. Im richtigen Verhältnis mit Luft oder Sauerstoff gemengt, explodiert er beim Entzünden äußerst heftig (s. Knallgas).

* 13 Sonne.

Dagegen kann der Wasserstoff die Verbrennung wie das Atmen nicht unterhalten. Auf der Erde kommt er in freiem Zustande nur selten und in geringer Menge vor, dagegen in großer Menge in Verbindungen, z. B. im Wasser und in den organischen Verbindungen. Auf der Sonne [* 13] und andern Fixsternen ist sein massenhaftes Vorkommen auf spektralanalytischem Wege erkannt worden. Man stellt den Wasserstoff entweder durch Zersetzen von Zink oder Eisen mit verdünnter Schwefelsäure, durch Überleiten von Wasserdampf über glühende Eisenkörnchen oder durch Elektrolyse [* 14] des Wassers dar. Für technische Zwecke gewinnt man ihn, indem man Wasserdampf über glühende Kohlen leitet: 2H₂O + C = 2H₂ + CO₂. Die entstandene Kohlensäure kann man durch Kalk absorbieren. Nach dem Verfahren von Tessié du Motay und Maréchal erhitzt man Kohle mit gelöschtem Kalk in eisernen Retorten:

C + Ca(OH)₂ + H₂O = CaCO₂ + 2H₂.

Da der Wasserstoff das leichteste Gas ist, verwendet man ihn zur Füllung von Luftballons. Auch bei der Döbereinerschen Zündmaschine (s. Feuerzeug) findet Wasserstoff Verwendung, ferner zur Erzeugung einer äußerst heißen Flamme, indem man ihn mit Luft oder Sauerstoff verbrennt (Knallgasgebläse). Der Wasserstoff ist ein einwertiges Element und zeigt vorzugsweise Verwandtschaft zu den elektronegativen Metalloiden, vermag sich aber auch mit gewissen Metallen zu Verbindungen zu vereinigen, die den Charakter von Legierungen besitzen. Aus Palladiumwasserstoff ließ Graham sogar Denkmünzen prägen. (S. Occlusionsvermögen.) Mit Sauerstoff verbindet sich der Wasserstoff zu Wasser, H₂O, und zu Wasserstoffsuperoxyd (s. d.).