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Okt 05

Wasserstoff

NMR- Daten

Isotop 1H Natürliche Häufigkeit (%)  99.9885
Spin 1/2 Magnetisches Moment μ/μN  4.837353570
Magnetogyrisches Verhältnis
γ/107rad s-1T-1
 26.7522128 Frequenzverhältniss
Ξ/%
 100.000000
Standard SiMe4 Probenbedingungen  CDCl3, φ=1%
Empfindlichkeit relativ zu 1H  1.000 Empfindlichkeit relativ zu 13C  5.87*103
Larmor Frequenzen (MHZ) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
300.130 400.130 500.130 600.130
16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
700.130 750.130 800.130 850.130
21.1416 22.3160 23.4904
900.130 950.130 1000.130

Übersichten zur 1H- chemischen Verschiebung

Erwartungsbereich allgemein / detailliert (eng.)


Isotop  2H Spin  1
Natürliche Häufigkeit(%)  0.0115 Magnetisches Moment μ/μN  1.21260077
Magnetogyrisches Verhältnis
γ/107rad s-1T-1
 4.10662791 Quadrupol Moment
Q/fm2
 0.2860
Frequenzverhältnis
Ξ/%
 15.350609 Standard  (CD3)4Si
Probenbedingungen  neat Linienweitenfaktor
l/fm4
 0.41
Empfindlichkeit relativ zu 1H  1.11*10-6 Empfindlichkeit relativ zu 13C  6.52*10-3
Larmor Frequenzen (MHZ) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
 46.072  61.422  76.773  92.1214
16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
 107.474  115.150  122.825  130.500
21.1416 22.3160 23.4904
 138.175 145.851  153.526

Die chemischen Verschiebungen des Deuteriums sind ähnlich dem des 1H- Kernes, nur mit viel schlechterer Auflösung. (Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/Deuterium_NMR – letzte Prüfung 18.1.2015)


Isotop  3H Natürliche Häufigkeit (%)  –
Spin 1/2 Magnetisches Moment μ/μN  5.159714367
Magnetogyrisches Verhältnis
γ/107rad s-1T-1
 28.5349779 Frequenzverhältnis
Ξ/%
 106.663974
Standard  Me4Si-t1 Probenbedingungen
Empfindlichkeit relativ zu 1H  – rEmpfindlichkeit relativ zu 13C  –
Larmor Frequenzen (MHZ) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
 320.131  426.795  533.459  640.123
16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
 746.786  800.118  853.450  906.782
21.1416 22.3160 23.4904
 960.114  1013.446  1066.778

Tritium ist der einzige Kern mit einer höheren Empfindlichkeit als der 1H- Kern. Er ist ein 1/2-Spin Kern mit den gleichen chemischen Verschiebungen wie 1H. (Quelle: http://chem.ch.huji.ac.il/nmr/techniques/1d/row1/h.html, zuletzt besucht am 18.1.2015)
Beispiel Tryptophan

Tryptophan- Tritium NMR

Position3H-chem. VerschiebungAktivität (%)Substitutionsgrad (%)1H chem. Verschiebung
α3,9512414,68
β3,3523473,12 / 3,18
δ17,3217577,13
ζ27,756207,26
η27,2211376,94
ζ37,2811376,83
ε37,5514477,28
Quellen:
S. G. Rosenberg, Yu. A. Zolotarev, and N. F. Myasoedov , Amino Acids (1991) 3:95-104

“BioMagResBank”, Eldon L. Ulrich; Hideo Akutsu; Jurgen F. Doreleijers; Yoko Harano; Yannis E. Ioannidis; Jundong Lin; Miron Livny; Steve Mading; Dimitri Maziuk; Zachary Miller; Eiichi Nakatani; Christopher F. Schulte; David E. Tolmie; R. Kent Wenger; Hongyang Yao; John L. Markley; Nucleic Acids Research 36, D402-D408 (2008) doi: 10.1093/nar/gkm957

http://www.bmrb.wisc.edu/ zuletzt aufgerufen im Januar 2014


Historisches

1766 entdeckte Cavendish den Wasserstoff. Er erhielt ihn durch Auflösen von Metallen, wie Zink oder Eisen in Mineralsäuren. Er veröffentlichte sein Ergebnisse unter dem Titel „Experiments on factitious air“. 1781 erkannte ebenfalls Cavendish die Natur des Wassers als binäre Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff.

Allgemeine Eigenschaften

Wasserstoff ist bei Raumtemperatur ein träges Gas. So ist es möglich, das eine brennende Kerze in einem mit Wasserstoff gefüllten Gefäß erlischt. Bei erhöhter Temperatur jedoch reagiert es mit einer Vielzahl von Elementen. So reagiert es mit Sauerstoff unter explosionsartigen Erscheinungen. Andererseits kann mit auch das Wesen der Verbrennung als Vereinigung von Sauerstoff mit anderen Elementen durch sogenannte umgekehrte Flammen gut mit Hilfe von Wasserstoff demonstrieren. Man füllt dazu ein oben offenes Gefäß mit Wasserstoff und entzündet den überschüssigen Wasserstoff am oberen Ende zur Vermeidung der Knallgasbildung. Dann führt man durch ein zweites Rohr Sauerstoff zu. Man tut dies so, das man am oberen (brennenden Ende) beginnt und dann das Rohr langsam in das Gefäß absenkt. Dabei beobachtet man nun, wie der Sauerstoff im Wasserstoff „brennt“.

Vorkommen

Wasserstoff ist ein nahezu universal vorkommendes Element (Wasser, Eiweiße, Proteine …). Jedoch findet man es in atomarer Form nur in den oberen Schichten der Atmosphäre und auf der Sonne.

Darstellung

Im Labor kann man Wasserstoff durch die Umsetzung von Schwefelsäure mit Zink im sogenannten Kipp’schen Apparat gewinnen.

Technisch gewinnt man Wasserstoff auf verschiedene Art und Weise:

aus Wassergas, welches durch die Umsetzung von Wasserdampf mit glühendem Koks beruht
aus der fraktionierten Verflüssigung von Kokereigas
Elektrolyse von Wasser

Verwendung

Wasserstoff findet vielseitige Anwendungen. Dazu zählt u.a.

  • Anwendung als Energiespeicher
  • Reduktionsmittel z. B. bei Verhüttung von Erzen
  • Kohlehydrierung
  • Kühlmittel
  • Lebensmittelzusatzstoff E 949 (Treibgas…)

physikalisch- chemische Daten

Ordnungszahl: 1 rel. Atommasse: 1.0 Oxydationszahl: 1
Elekronenkonfiguration:

1s1

reagiert nicht mit Luft

reagiert nicht mit Wasser

1.Ionisierungsenergie in kJ*mol-1: 1310
Elektronenaffinität in kJ*mol-1: -67.4 Elektronegativität: 2.2 Atomradius (quantenchemischer Wert für das freie Atom) in 10-10m: 0.79
kovalenter Radius in 10-10m: 0,37 Ionenradius(-1)in 10-10m: 2.08 elektr. Leitfähigkeit in MS/m bei 293K: —
Kristallstruktur: hexagonal Schmelzpunkt: 14K Siedepunkt: 20.3K
Dichte in g*cm-3 bei 298K : 0.0899 Spez. Wärmekapazität in Jg-1K-1: 14.306

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