1 H Wasserstoff 1.008
Nichtmetall s-block Period 1 Group 1

Wasserstoff

H · Element 1 · Alkali metals

The simplest atom there is — one proton, one electron — and about 90% of every atom in the universe.

ZUSTAND BEI 20°C gasförmig
ATOMMASSE 1.008 u
ELECTRON CONFIGURATION 1s¹

Struktur

Das wasserstoff-Atom

Kein Diagramm aus Punkten auf Schalen – eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.

Orbitalwolke

Gemessene Werte

Eigenschaftenübersicht

Jeder Balken zeigt, wo wasserstoff bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.

Physikalisch

Dichte 8.99e-5 g/cm³ 0%
Schmelzpunkt 14 K 1%
Siedepunkt 20.3 K 1%
Spezifische Wärme 14.304 J/g·K
Wärmeleitfähigkeit 0.18 W/m·K 11%

Atomar

Atomradius 53 pm 3%
Kovalenzradius 31 pm
Van-der-Waals-Radius 120 pm

Elektronisch

Elektronegativität 2.2 78%
Ionisierungsenergie 1312.2 kJ/mol 94%
Elektronenaffinität 72.4 kJ/mol 57%

Vorkommen

Häufigkeit in der Erdkruste 1400 mg/kg 91%

Identität

SymbolH
Ordnungszahl1
Atommasse1.008 u
KategorieNichtmetall
Blocks
Kristallstrukturhexagonal
Oxidationsstufen-1, +1
Entdeckung1766
Entdeckt vonHenry Cavendish

Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Mit ~ gekennzeichnete Werte sind vorhergesagt und nicht gemessen.

Größe, maßstabsgetreu

How big is a wasserstoff atom?

Radius 53 pm — that is 0.053 nm, so about 9434 million of them side by side would span a millimetre.

Temperaturbereich

Solid, liquid, gas — and when

Wasserstoff is liquid over a 6 K window, from 14 K to 20 K.

Position

Position in der Tabelle

Wasserstoff sits in period 1, group 1. Everything in group 1 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER NICHTMETALLE

All nichtmetalle

Die Geschichte

Was wasserstoff ist und wie wir es entdeckt haben

Das Grundelement des Universums

Wasserstoff ist das einfachste und häufigste Element im Universum und macht etwa 75 % der gesamten normalen Materie aus. Mit nur einem Proton und einem Elektron dient es als grundlegender Baustein, aus dem im Inneren von Sternen alle anderen Elemente entstehen.

Physikalische Eigenschaften

Unter Standardbedingungen liegt Wasserstoff als farbloses, geruchloses, geschmackloses zweiatomiges Gas (H₂) vor. Es ist das leichteste Element und hat eine 14-mal geringere Dichte als Luft, wodurch mit Wasserstoff gefüllte Ballons schnell aufsteigen. Das Element wird bei extrem kalten -253°C (-423°F) flüssig und bei -259°C (-434°F) fest.

Chemische Eigenschaften

Wasserstoff zeigt ein einzigartiges chemisches Verhalten und wirkt je nach Reaktionsbedingungen sowohl als Reduktionsmittel als auch als Oxidationsmittel. Mit Nichtmetallen bildet er leicht kovalente Bindungen und mit reaktiven Metallen ionische Verbindungen. Die H-H-Bindungsenergie von 436 kJ/mol macht H₂ relativ stabil, sodass für die meisten Reaktionen Aktivierungsenergie erforderlich ist.

Isotopenvarianten

Protium (¹H): 99.985% Häufigkeit – der „normale“ Wasserstoff ohne Neutronen

Deuterium (²H oder D): 0.015% Häufigkeit – „schwerer Wasserstoff“ mit einem Neutron, verwendet bei der Kernfusion

Tritium (³H oder T): Spurenmengen – radioaktiv mit zwei Neutronen, Halbwertszeit von 12.3 Jahren

Anwendungen

Wofür wasserstoff verwendet wird

Revolutionäre industrielle Anwendungen

🚀 Raumfahrt- und Energietechnologien

  • Raketentreibstoff: Flüssiger Wasserstoff treibt das Space Launch System der NASA und die Oberstufen der SpaceX Starship an und bietet den höchsten spezifischen Impuls (Wirkungsgrad) aller chemischen Treibstoffe
  • Brennstoffzellen: Die Fahrzeuge Toyota Mirai und Hyundai NEXO verwenden Wasserstoff-Brennstoffzellen, die H₂ + O₂ → H₂O + Elektrizität ohne Emissionen umwandeln
  • Speicherung grüner Energie: Überschüssige erneuerbare Energie spaltet Wasser durch Elektrolyse, um Wasserstoff für die spätere Stromerzeugung herzustellen

🏭 Chemische Produktion

  • Ammoniakproduktion (Haber-Verfahren): N₂ + 3H₂ → 2NH₃ bei 450°C und 200 Atmosphären; jährlich werden 175 Millionen Tonnen für Düngemittel hergestellt
  • Methanolsynthese: CO + 2H₂ → CH₃OH mithilfe von Kupfer-Zink-Katalysatoren bei 250°C zur Herstellung von Kunststoffen und Treibstoffen
  • Hydrierung: Umwandlung ungesättigter Fette in gesättigte Fette bei der Herstellung von Margarine und Backfett mithilfe von Nickel-Katalysatoren
  • Hydrocracken: Aufspaltung schwerer Erdölmoleküle in Benzin und Diesel mithilfe von Wasserstoff bei 400°C und einem Druck von über 100 Atmosphären

🔬 Fortschrittliche Technologien

  • Halbleiterherstellung: Hochreiner Wasserstoff erzeugt reduzierende Atmosphären für die Herstellung von Siliciumchips
  • Floatglasverfahren: Eine Wasserstoff-Stickstoff-Atmosphäre verhindert die Oxidation bei der Herstellung von Fensterglas
  • Metallverarbeitung: Wasserstoff reduziert Metalloxide zu reinen Metallen: CuO + H₂ → Cu + H₂O
  • Schweißen: Atomarer Wasserstoff erreicht beim Wasserstoff-AtomsSchweißen durch die Rekombination von H-Atomen an der Schweißstelle 4000°C

Handhabung

Sicherheit

Umfassende Sicherheitsinformationen

⚠️ Hauptgefahren

ENTZÜNDBARES GAS – EXTREME BRANDGEFAHR

  • Entzündungsbereich: 4-75% in Luft (der größte Bereich aller Gase)
  • Selbstentzündungstemperatur: 500°C (932°F)
  • Flammengeschwindigkeit: Bis zu 3.46 m/s – extrem schnelles Brennen
  • Unsichtbare Flamme: Wasserstoff verbrennt bei Tageslicht mit einer nahezu unsichtbaren blassblauen Flamme

🛡️ OSHA-Expositionsgrenzwerte

  • Keine festgelegten Expositionsgrenzwerte – Wasserstoff ist physiologisch inert
  • Erstickungsgefahr: Konzentrationen >25% können Sauerstoff verdrängen
  • Einfaches Erstickungsmittel: In engen Räumen durch Sauerstoffverdrängung gefährlich

🧤 Persönliche Schutzausrüstung

  • Augenschutz: Schutzbrille oder Gesichtsschutz für flüssigen Wasserstoff
  • Hautschutz: Wärmeisolierte Handschuhe für kryogenen flüssigen Wasserstoff
  • Atemschutz: Umluftunabhängiges Atemschutzgerät bei Konzentrationen >10%
  • Kleidung: Locker sitzend, um elektrostatische Aufladung zu verhindern; keine synthetischen Materialien

📦 Lagerungsanforderungen

  • Gaslagerung: Stahlflaschen bei einem Druck von 150-200 bar
  • Flüssiglagerung: Doppelwandige, vakuumisolierte Dewargefäße bei -253°C
  • Standort: Gut belüftete Bereiche, fern von Zündquellen
  • Erdung: Alle Geräte müssen geerdet werden, um statische Entladungen zu verhindern
  • Detektion: Wasserstoffsensoren erforderlich (katalytische Perlen- oder Wärmeleitfähigkeitstypen)

🚨 Notfallmaßnahmen

Gasleck:

  • Bereich sofort evakuieren – Wasserstoff steigt auf und sammelt sich in Deckenhöhe
  • Alle Zündquellen innerhalb von 50 Fuß beseitigen
  • Bereich von oben nach unten belüften
  • Nur funkenfreie Werkzeuge verwenden

Brand:

  • Wasserstoffflammen NICHT löschen, außer die Quelle kann abgestellt werden
  • Umliegende Geräte mit Sprühwasser kühlen
  • Sofort zurückziehen, wenn sich das Geräusch oder die Farbe des Behälters verändert

Kryogener Kontakt:

  • Behandlung von Erfrierungen: betroffenen Bereich langsam mit lauwarmem Wasser erwärmen
  • Erfrorene Bereiche nicht reiben
  • Bei schwerem Kontakt sofort ärztliche Hilfe suchen

Schnelle Antworten

Wasserstoff: häufige Fragen

What is Wasserstoff?

Wasserstoff (symbol H) is element 1 on the periodic table, a nichtmetall in period 1, group 1. The simplest atom there is — one proton, one electron — and about 90% of every atom in the universe. At room temperature it is a gas.

What is the electron configuration of Wasserstoff?

Wasserstoff's ground-state electron configuration is 1s¹, giving 1 occupied shell holding 1 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Wasserstoff?

Wasserstoff melts at 14 K (-259.1 °C) and boils at 20.3 K (-252.9 °C).

What is the atomic mass of Wasserstoff?

The standard atomic weight of Wasserstoff is 1.008 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Wasserstoff?

Wasserstoff is a gas at room temperature; its density is about 0.09 g/L at 0 °C and 1 atm — roughly lighter than air.

What is the electronegativity of Wasserstoff?

Wasserstoff has a Pauling electronegativity of 2.2. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered Wasserstoff, and when?

Wasserstoff was discovered in 1766 by Henry Cavendish. It is named after greek hydro + genes, "water-former".

How common is Wasserstoff on Earth?

Wasserstoff makes up about 0.14% of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.