Wasserstoff
Erstes Element im Periodensystem. Unter normalen Bedingungen ist es ein farbloses, geruchloses und fades Gas, das von zweiatomigen Molekülen, H2, gebildet wird. Das Wasserstoffatom, Symbol H, wird von einem Kern mit einer Einheit positiver Ladung und einem Elektron gebildet. Seine Ordnungszahl ist 1 und sein Atomgewicht 1,00797 g / mol. Es ist eine der Hauptverbindungen von Wasser und allen organischen Stoffen und nicht nur auf der Erde, sondern im gesamten Universum weit verbreitet. Es gibt drei Wasserstoffisotope: Protium, Masse 1, in mehr als 99,985% des natürlichen Elements gefunden; Deuterium, Masse 2, in der Natur in 0,015% ungefähr gefunden, und Tritium, Masse 3, die in kleinen Mengen in der Natur erscheint, aber künstlich durch verschiedene Kernreaktionen erzeugt werden kann.
Verwendungen: Die wichtigste Verwendung von Wasserstoff ist die Ammoniaksynthese. Die Verwendung von Wasserstoff nimmt bei der Kraftstoffveredelung, wie dem Abbau durch Wasserstoff (Hydrocracken), und bei der Schwefelelimination rasch zu. Bei der katalytischen Hydrierung ungesättigter Pflanzenöle werden große Mengen Wasserstoff verbraucht, um festes Fett zu erhalten. Hydrierung wird bei der Herstellung von organischen chemischen Produkten verwendet. Riesige Mengen Wasserstoff werden als Raketentreibstoff in Kombination mit Sauerstoff oder Fluor und als Raketentreibstoff verwendet, der durch Kernenergie angetrieben wird.
Wasserstoff kann in Verbrennungsmotoren verbrannt werden. Wasserstoffbrennstoffzellen werden als eine Möglichkeit zur Stromversorgung untersucht, und es wird an Wasserstoff als einem möglichen zukünftigen Hauptbrennstoff geforscht. Zum Beispiel kann es in und aus Strom aus Biokraftstoffen, aus und in Erdgas und Dieselkraftstoff umgewandelt werden, theoretisch ohne Emissionen von CO2 oder giftigen Chemikalien.
Eigenschaften: Gewöhnlicher Wasserstoff hat ein Molekulargewicht von 2,01594 g. Als Gas hat es eine Dichte von 0,071 g/ l bei 0ºC und 1 atm. Seine relative Dichte im Vergleich zu der der Luft beträgt 0,0695. Wasserstoff ist der brennbarste aller bekannten Stoffe. Wasserstoff ist in organischen Lösungsmitteln etwas besser löslich als in Wasser. Viele Metalle absorbieren Wasserstoff. Die Wasserstoffabsorption durch Stahl kann zu sprödem Stahl führen, was zu Ausfällen in der chemischen Prozessausrüstung führt. Bei normaler Temperatur ist Wasserstoff eine nicht sehr reaktive Substanz, es sei denn, er wurde irgendwie aktiviert; zum Beispiel durch einen geeigneten Katalysator. Bei hohen Temperaturen ist es sehr reaktiv.
Obwohl es im Allgemeinen zweiatomig ist, dissoziiert molekularer Wasserstoff bei hohen Temperaturen in freie Atome. Atomarer Wasserstoff ist selbst bei Umgebungstemperatur ein starkes Reduktionsmittel. Es reagiert mit den Oxiden und Chloriden vieler Metalle wie Silber, Kupfer, Blei, Wismut und Quecksilber, um freie Metalle zu erzeugen. Es reduziert einige Salze in ihren metallischen Zustand, wie Nitrate, Nitrite und Natrium- und Kaliumcyanid. Es reagiert mit einer Reihe von Elementen, Metallen und Nichtmetallen, um Hydride wie NAH, KH, H2S und PH3 zu erzeugen. Atomarer Wasserstoff erzeugt Wasserstoffperoxid, H2O2, mit Sauerstoff.
Atomarer Wasserstoff reagiert mit organischen Verbindungen zu einer komplexen Mischung von Produkten; mit Etilen, C2H4, zum Beispiel sind die Produkte Ethan, C2H6 und Butan, C4H10. Die Wärme, die freigesetzt wird, wenn die Wasserstoffatome rekombinieren, um die Wasserstoffmoleküle zu bilden, wird verwendet, um hohe Temperaturen beim atomaren Wasserstoffschweißen zu erhalten. Wasserstoff reagiert mit Sauerstoff zu Wasser und diese Reaktion ist bei Umgebungstemperatur außerordentlich langsam; Aber wenn es durch einen Katalysator wie Platin oder einen elektrischen Funken beschleunigt wird, wird es mit explosiver Gewalt hergestellt.
Gesundheitliche Auswirkungen von Wasserstoff
Auswirkungen der Wasserstoffexposition: Feuer: Extrem entzündlich. Viele Reaktionen können Feuer oder Explosion verursachen. Explosion: Gas/Luft-Gemische sind explosiv. Expositionswege: Die Substanz kann durch Einatmen in den Körper aufgenommen werden. Einatmen: Hohe Konzentrationen dieses Gases können eine sauerstoffarme Umgebung verursachen. Personen, die eine solche Atmosphäre einatmen, können Symptome wie Kopfschmerzen, Ohrensausen, Schwindel, Benommenheit, Bewusstlosigkeit, Übelkeit, Erbrechen und Depressionen aller Sinne haben. Die Haut eines Opfers kann eine blaue Farbe haben. Unter bestimmten Umständen kann der Tod eintreten. Es ist nicht zu erwarten, dass Wasserstoff Mutagenität, Embryotoxizität, Teratogenität oder Reproduktionstoxizität verursacht. Bereits bestehende Atemwegserkrankungen können durch Überexposition gegenüber Wasserstoff verschlimmert werden. Inhalationsrisiko: Bei Verlust des Containments wird sehr schnell eine schädliche Konzentration dieses Gases in der Luft erreicht.
Physikalische Gefahren: Das Gas vermischt sich gut mit Luft, explosive Gemische bilden sich leicht. Das Gas ist leichter als Luft.
Chemische Gefahren: Erhitzen kann heftige Verbrennung oder Explosion verursachen. Reagiert heftig mit Luft, Sauerstoff, Halogenen und starken Oxidationsmitteln, was zu Brand- und Explosionsgefahr führt. Metallkatalysatoren wie Platin und Nickel verstärken diese Reaktionen erheblich.
Hohe Konzentrationen in der Luft verursachen einen Sauerstoffmangel mit dem Risiko der Bewusstlosigkeit oder des Todes. Überprüfen Sie den Sauerstoffgehalt, bevor Sie den Bereich betreten. Kein Geruch Warnung, wenn toxische Konzentrationen vorhanden sind. Messen wasserstoff konzentrationen mit geeignet gas detektor (eine normale brennbare gas detektor ist nicht geeignet für die zweck).
Erste Hilfe: Feuer: Versorgung abschalten; wenn nicht möglich und keine Gefahr für die Umgebung, das Feuer selbst ausbrennen lassen; in anderen Fällen mit Wasserspray, Pulver, Kohlendioxid löschen. Explosion: Im Brandfall: Zylinder durch Besprühen mit Wasser kühl halten. Feuer aus geschützter Position bekämpfen. Einatmen: Frische Luft, Ruhe. Künstliche Beatmung kann erforderlich sein. Wenden Sie sich an einen Arzt. Haut: Wenden Sie sich an einen Arzt.
Umweltauswirkungen von Wasserstoff
Wasserstoff in der Umwelt: Wasserstoff bildet 0,15 % der Erdkruste, er ist der Hauptbestandteil von Wasser. In der Atmosphäre sind 0,5 ppm Wasserstoff H2 und unterschiedliche Anteile als Wasserdampf vorhanden. Wasserstoff ist auch ein majosr Bestandteil der Biomasse, constituing die 14 Gew.-%.
Umweltstabilität: Wasserstoff kommt natürlicherweise in der Atmosphäre vor. Das Gas wird in gut belüfteten Bereichen schnell abgeführt.
Wirkung auf Pflanzen oder Tiere: Jede Wirkung auf Tiere würde mit sauerstoffarmen Umgebungen zusammenhängen. Es werden keine nachteiligen Auswirkungen auf das Pflanzenleben erwartet, mit Ausnahme von Frost, der in Gegenwart schnell expandierender Gase entsteht.
Auswirkungen auf Wasserlebewesen: Derzeit liegen keine Erkenntnisse über die Auswirkungen von Wasserstoff auf Wasserlebewesen vor.
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