Wasserstoff Eigenschaften – das leichteste Element erklärt

Wasserstoff ist das erste und leichteste Element des Periodensystems mit dem Symbol H und der Ordnungszahl 1. Ein Wasserstoffatom besitzt nur ein Proton und ein Elektron, deshalb ist es so klein und leicht wie kein anderes Atom. In der Natur kommt Wasserstoff fast nie als einzelnes Atom vor, sondern meist als zweiatomiges Molekül H2 oder gebunden in Verbindungen wie Wasser.

Die wichtigsten Wasserstoff Eigenschaften lassen sich schnell zusammenfassen: Er ist farblos, geruchlos, geschmacklos und ungiftig. Mit einer Dichte von nur etwa 0,09 Gramm pro Liter ist er rund vierzehnmal leichter als Luft, weshalb wasserstoffgefüllte Ballons nach oben steigen. Gleichzeitig ist Wasserstoff sehr brennbar und reagiert mit Sauerstoff heftig zu Wasser.

Wasserstoff ist das häufigste Element im gesamten Universum und macht dort den größten Teil der Masse aus, etwa in Sternen wie unserer Sonne. Auf der Erde kommt er dagegen fast ausschließlich gebunden vor, vor allem im Wasser, das zu etwa elf Prozent seiner Masse aus Wasserstoff besteht.

Ein häufiger Fehler ist die Verwechslung der Knallgasprobe mit der Glimmspanprobe für Sauerstoff. Bei Wasserstoff hörst du ein kurzes, pfeifendes Knallgeräusch, bei Sauerstoff dagegen flammt ein glimmender Holzspan sofort wieder hell auf, ohne dass es knallt. Beide Nachweise gehören zu unterschiedlichen Gasen und dürfen nicht durcheinandergebracht werden.

Ein zweiter Fehler ist die Annahme, Wasserstoff sei giftig oder ätzend. Reiner Wasserstoff ist ungiftig, das eigentliche Risiko liegt allein in seiner hohen Brennbarkeit und der Explosionsgefahr in Mischung mit Luft, dem sogenannten Knallgas.

Ein dritter Fehler ist, Wasserstoff mit Helium zu verwechseln, weil beide Gase leichter als Luft sind und in Ballons steigen. Helium ist jedoch ein reaktionsträges Edelgas ohne Brandgefahr, während Wasserstoff hochentzündlich ist, weshalb moderne Ballons und Zeppeline heute mit Helium statt mit Wasserstoff gefüllt werden.

Auch wenn du reinem Wasserstoff im Alltag selten begegnest, spielt er in der Technik eine wachsende Rolle. In Brennstoffzellen reagiert Wasserstoff kontrolliert mit Sauerstoff aus der Luft zu Wasser, dabei wird die freiwerdende Energie direkt in elektrischen Strom umgewandelt, ohne Verbrennung und ohne klimaschädliche Abgase. Wasserstoffbusse und einzelne Pkw-Modelle nutzen diese Technik bereits heute.

In der Industrie wird Wasserstoff in riesigen Mengen zur Herstellung von Ammoniak für Düngemittel benötigt, außerdem zur Härtung von Fetten bei der Margarineherstellung. Auch als Raketentreibstoff kommt flüssiger Wasserstoff zum Einsatz, weil er bei der Verbrennung mit Sauerstoff sehr viel Energie pro Kilogramm freisetzt.

Wasserstoff bildet mit Luft in einem weiten Mischungsverhältnis das hochexplosive Knallgas, das schon durch einen kleinen Funken gezündet werden kann. Deshalb dürfen Versuche mit Wasserstoff im Unterricht nur in kleinen Mengen und unter Aufsicht der Lehrkraft durchgeführt werden, offene Flammen in der Nähe größerer Wasserstoffmengen sind strikt verboten.

Da Wasserstoff geruchlos ist, kann ein Leck nicht durch den Geruch bemerkt werden, weshalb in der Industrie empfindliche Gassensoren zur Überwachung eingesetzt werden. Reagenzgläser mit Wasserstoff sollten nach der Knallgasprobe nicht direkt am Gesicht gehalten werden, da das Geräusch überraschend laut sein kann.