
In ein zur Hälfte mit Wasser gefülltes Reagenzglas gibt man ein halberbsengroßes Stückchen Calcium. Das entweichende Gas wird mit einem Reagenzglas aufgefangen und die Knallgasprobe durchgeführt.
Nach negativem Ausfall der Knallgasprobe wird Wasserstoff in einen mit der Mündung nach unten ins Stativ eingespannten Standzylinder geleitet. Dann wird eine auf einem gebogenen Draht befestigte brennende Kerze eingeführt. Sobald die Kerze erlischt, sofort herausziehen und wieder einführen.Wesentlich leichter als mit Magnesium kann Wasser mit den Metallen Calcium oder Natrium zersetzt werden. Wegen der hohen Preise dieser Metalle kommen diese Reaktionen für eine technische Wasserstoffgewinnung nicht in Frage. Das wichtigste Nichtmetall, mit dem eine Wasserzersetzung durchgeführt werden kann, ist der Kohlenstoff.
| 131 kJ + H2O + C | ![]() |
H2 + CO |
| Wasser + Kohlenstoff | Wasserstoff + Kohlenmonoxid |
Die Reaktion verläuft endotherm und bietet eine Möglichkeit zur großtechnischen Wasserstoffgewinnung. Da das gleichzeitig entstehende Kohlenmonoxid ebenfalls ein Gas ist, muß hier nach der oben formulierten Reaktion noch die Trennung der Gase Wasserstoff und Kohlenmonoxid durchgeführt werden.
Ein Wasserstoffmolekül besteht aus 2 Atomen: H2
Wasserstoff: leichtestes Gas, farblos, geruchlos, brennbar
Schutzwand! Schutzbrille! Mündung nicht auf Schutzwand oder Personen richten! Die Mündungen der drei Zylinder werden nacheinander an die Gasflamme geführt.
Knallgas: allgemein Gemisch eines brennbaren Gases mit Luft oder Sauerstoff.
Gewinnung von Wasserstoff: durch Zersetzung von Wasser mit Metallen oder Kohlenstoff möglich.
Verwendung: großtechische Synthesen, Verarbeitung von Erdöl, Schweißen, Schneiden.Mit einer Dichte von 0,09 g/l ist Wasserstoff das leichteste Gas. Wasserstoffmoleküle bestehen aus zwei sehr fest miteinander verbundenen Wasserstoffatomen. Aus dem tiefen Siedepunkt des Wasserstoffes von -253°C kann geschlossen werden, dass zwischen einzelnen Wasserstoffmolekülen nur geringe »Anziehungskräfte« im Sinne des Dalton-Modells bestehen.
Auf der geringen Masse des Wasserstoffs beruht seine hohe Diffusionsgeschwindigkeit. Deshalb sind besondere Maßnahmen zur Abdichtung von Leitungen und Apparaturen notwendig, wenn Wasserstoff bei chemischen Prozessen verwendet wird.
Ein Gemisch von Wasserstoff und Luft ist, wie die sog. »Knallgasprobe« (Versuch
) zeigt, innerhalb eines weiten Bereiches explosiv (Tabelle 12, Kapitel 13); es stellt ein gefährliches Knallgasgemisch dar. Darum wurde Wasserstoff als Traggas für Luftschiffe und Ballons von dem zwar etwas schwereren, aber unbrennbaren Gas Helium verdrängt. Eine brennende Kerze erlischt beim Einführen in einen Wasserstoffbehälter, gleichzeitig entzündet sich mit einem dumpfen Knall der Wasserstoff und brennt am Zylinderrand weiter. Beim Herausziehen der Kerze fängt der Docht erneut Feuer und geht beim nochmaligen Einschieben in die Wasserstoffatmosphäre wieder aus.
Im Gegensatz zu Sauerstoff ist Wasserstoff ein brennbares Gas, das die Verbrennung nicht unterhält.
Bei der Verbrennung von 1 mol Wasserstoff (2 g = 22,4 l) werden 285 kJ frei.
Dazu ein interessanter Vergleich:
1 kg flüssiger Wasserstoff liefert eine Wärme von ca. 121000 kJ.
1 kg flüssiges Benzin liefert eine Wärme von ca. 42000 kJ.
Zur Unterscheidung von Sauerstoff ist Wasserstoff in rote Stahlflaschen abgefüllt. Rote Stahlflaschen enthalten brennbare Gase.
In großem Umfang wird heute Wasserstoff gewonnen durch Zersetzung von Säuren mittels des elektrischen Stroms, als Nebenprodukt bei technischen Synthesen und bei der Verarbeitung von Erdöl. Z. Zt. werden in der Bundesrepublik Deutschland etwa 900 Millionen m3 Wasserstoff pro Jahr erzeugt.
Diese riesigen Wasserstoffmengen finden bei chemischen Großsynthesen, in den Erdölraffinerien (z. B. Entschwefeln) und bei der Fetthärtung (Margarineherstellung) Verwendung. Klein sind dagegen die Mengen, die beim autogenen Schweißen und Schneiden verbraucht werden. Beim Verbrennen von Wasserstoff mit Sauerstoff im sog. Knallgasgebläse erzielt man Temperaturen von über 2000°C, so dass Eisen und Stahl geschmolzen werden können. Richtet man einen Überschuß von Sauerstoff auf das hocherhitzte Metall, so verbrennt das Eisen und kann vom Gasstrahl weggeblasen werden. An Stelle von Wasserstoff wird heute meist Acetylen mit Sauerstoff zum Schweißen verwendet.