Das allererste Element

Am 19. Dezember 2012 veröffentlicht von Wolf-Moritz Winterfeldt

Wasserstoff! Das erste Element des Periodensystems. Es ist einer der wichtigsten Bestandteile aller Materie und ohne ihn, würde es ein sehr wichtiges Molekül, dass wir sehr gut kennen und zum Überleben benötigen, nicht geben: Wasser. Aber nicht nur dort taucht der Wasserstoff auf.  In der Industrie taucht er in der organischen Chemie auf. Diese Kohlenwasserstoffe bestehen, wie der Name schon sagt, hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff und bilden das Grundgerüst vieler verschiedener Stoffklassen und den Grundbaustein der organischen Chemie. Durch Kohlenwasserstoffe können sehr viele Dinge hergestellt werden, wie Kunststoffe (Teflon, PVC) oder Geruchs- und Geschmacksstoffe. Zudem taucht der Wasserstoff auch in Zuckern, Proteinen und Fetten auf, die wir beispielsweise durch unsere Nahrung zu uns nehmen.

Aber Wasserstoff birgt auch einige Gefahren. In dem richtigen Mischungsverhältnis mit Sauerstoff wird es zu einem leicht entzündlichen und explosiv reagierenden Gasgemisch. Ein einschneidendes Unglück mit Wasserstoff ist die Hindenburg, ein Luftschiff, dass Wasserstoff als Füllgas besaß, was sich entzündet hat und dafür sorgte, dass dieses Luftschiff abstürzte.

Dennoch forscht man immer weiter in dem Bereich des Wasserstoffs und versucht, ihn als neue und vor allem saubere Energiequelle zu nutzen. Diese Forschung hätte dann z.B. Verwendung für Motoren in der Autoindustrie. Aber wie kommt man an den so nützlichen und lebensnotwendigen Stoff?

Eine Möglichkeit zur Bildung von Wasserstoff stellt der Hoffman’sche Wasserzersetzungsapperat dar. Diese Apparatur ermöglich uns, mit Hilfe einer elektrischen Spannung  Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu zersetzen. Dies ge-schieht durch zwei Reaktionen innerhalb der Apparatur, die durch die angelegte Spannung erzwungen werden. Zudem muss neben Wasser auch etwas Schwefelsäure hinzugefügt werden, um die Reaktion in Gang zu bringen.

Wird die Spannung an der Apparatur angelegt, so bildet sich an einer Platinelektrode aufgrund des elek-trischen Feldes ein Elektronen-mangel, wodurch sie positiv geladen wird. Diese Elektrode nennt man Anode. An der zweiten Platinelek-trode haben wir einen Elektronen-überschuss, der für eine negative Ladung sorgt. Diese Elektrode nennt man Kathode. Aufgrund der hinzugefügten Schwefelsäure befinden sich Hydronium-Ionen im Wasser. Diese bestehen aus den gleichen Bestandteilen wie Wasser, haben allerdings ein zusätzliches Wasserstoff-Atom gebunden, wodurch diese Hydronium-Ionen positiv geladen sind. Da an der Kathode sich jetzt Elektronen gesammelt haben, reagieren die Hydronium-Ionen mit den Elektronen und bilden den gesuchten Wasserstoff und Wasser. Das Wassermolekül gelangt nun an die Anode und geht dort ebenfalls in Reaktion. Dabei entsteht wieder das Hydronium-Ion und Sauerstoff. Anhand der Reaktionsgleichung sehen wir auch, dass sich beide Reaktionen aufgrund der Produkte immer wieder wiederholen. Somit haben wir einen Art Kettenreaktion, die solange weiterläuft, bis das Hydronium-Ion oder das Wasser aufgebraucht sind. Das e steht für die Elektronen:

Der Hoffman'sche Wasserzersetzungsapperat
Dadurch, dass diese Reaktionen räumlich voneinander getrennt ablaufen, können Wasserstoff und Sauerstoff in den jeweiligen Bereichen aufgefangen und entnommen werden. Anhand der gesamten Reaktionsgleichung sieht man auch, dass mehr Wasserstoff als Sauerstoff gebildet wird. Dies liegt daran, das Wasser aus zwei Wasserstoff und einem Sauerstoff besteht.

Somit ist die Hoffman’sche Wasserzersetzungsapparatur eine Möglichkeit, Wasserstoff ohne großen Aufwand und Kosten herzustellen. Der Vorteil ist, dass auch Sauerstoff gebildet wird, der ebenfalls weiterverwendet werden kann.

Ich hoffe, euch hat diese Art Beitrag gefallen und ihr habt Lust bekommen, mehr von der Chemie zu erfahren. Falls ihr neugierig geworden seid, dann behaltet meinen Blog im Auge.

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