Okt. 12

Bor

NMR- Daten

Isotop  10B Spin  3
Natürliche Häufigkeit (%)  19.9 Magnetisches Moment μ/μN  2.0792055
Magnetogyrisches Verhältnis
γ/107rad s-1T-1		  2.8746786 Quadrupolmoment
Q/fm2		  8.459
Frequenzverhältnis  10.743658 Standard  BF3*Et2O
Probenbedingungen  CDCl3 Lineweitenfaktor
l/fm4		  14
Empfindlichkeit relativ zu 1H  3.95*10-3 Empfindlichkeit relativ zu 13C  23.2
Larmor Frequenzen (MHZ) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
7.04925 T 9.39798 T 11.7467 T 14.0954 T
 32.245 MHz  42.989 MHz  53.732  MHz  64.476 MHz
16.4442 T 17.6185 T 18.7929 T 19.9673 T
 75.220 MHz  80.591 MHz  85.963 MHz  91.335 MHz
21.1416 T 22.3160 T 23.4904 T
 96.707 MHz  102.079 MHz  107.451 MHz
Isotop  11B Spin  3/2
Natürliche Häufigkeit (%)  80.1 Magnetisches Moment μ/μN 3.4710308
Magnetogyrisches Verhältnis
γ/107rad s-1T-1		  8.5847044 Quadrupolmoment
Q/fm2		  4.059
Frequenzverhältnis
Ξ/%		 32.083974 Standard  BF3*Et2O
Probenbedingungen  CDCl3 Line-width factor
l/fm4		  22
Empfindlichkeit relativ zu 1H  0,132 Empfindlichkeit relativ zu 13C  7.77*102
Larmor Frequenzeen (MHZ) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
7.04925 T 9.39798 T 11.7467 T 14.0954 T
 96.294 MHz  128.378 MHz  160.462 MHz  192.546 MHz
16.4442 T 17.6185 T 18.7929 T 19.9673 T
 224.630 MHz  240.672 MHz  256.714 MHz  272.755 MHz
21.1416 T 22.3160 T 23.4904 T
 288.797 MHz  304.839 MHz  320.881 MHz

chemische Verschiebungen

Historisches

Bor wurde 1808 von Davy, Thenard und Guy-Lussac entdeckt.

Allgemeine Eigenschaften

Bor ähnelt in seinen Eigenschaften in vielerlei Hinsicht dem Silizium. Amorphes Bor entzündet sich beim Erhitzen an der Luft bei 700°C und Verbrennt zu Dibortrioxid.Oberhalb von 900°C bindet es Stickstoff unter Bildung von Bornitrid BN. Auch mit Chlor, Brom und Schwefel vereinigt sich amorphes Bor in der Hitze zu den entsprechenden binären Verbindungen.

Vorkommen

In der Natur kommt Bor hauptsächlich in Form der Borsäure (H3BO4) und des Borax (Tinkal, Natriumtetraborat) sowie in Form von Borosilikaten vor.

Darstellung

Bor kann man aus Dibortrioxid durch Erhitzen mit Magnesium als amorphes Bor (bekannt auch als Moissansches Bor) gewonnen werden.
Kristallisiertes (oder glasiges) Bor mit hoher Reinheit (>99,9%) erhält man durch Reduktion von Borhalogeniden (BCl3, BBr3) an Wolfam- oder Tantaldrähten.

Verwendung

Elementares Bor findet Anwendung als Additiv für Raketentreibstoffe, als Legierungsbestandteil, in Zündern für Airbags, in Stealth-Bombern (kristallines Bor) und in kerntechnischen Anlagen (hier vor allen das Isotop 10B, wegen seines hohen Wirkungsquerschnittes für Neutronen) zur Neutronenabschirmung und in Steuerstäben.

Die Verbindungen des Bor’s haben eine noch viel breitere Anwendungsvielfalt, so sind z. B. Perborate als Waschmittelzusatz im Handel, bekannt sind auch Bor-Silikatgläser u.v.m.

Allgemeine Daten

Ordnungszahl: 5 rel. Atommasse: 10,81 Oxydationszahl: 3
Elekronenkonfiguration:
1s22s2p1		 reagiert nicht mit Luft

reagiert nicht mit Wasser

 1.Ionisierungsenergie: 800,6 kJ*mol-1
Elektronenaffinität: -31,8 kJ*mol-1 Elektronegativität: 2,04 Atomradius: 1,17 (quantenchemischer Wert für das freie Atom) in 10-10m
kovalenter Radius: 0,88 10-10m Ionenradius: 0,2 10-10m elektr. Leitfähigkeit: — MS/m bei 293K
Kristallstruktur: trigonal (rhomboedrisch) Schmelzpunkt: 2300 K Siedepunkt: 4275 K
Dichte: 2,34 g*cm-3 bei 298K Spez. Wärmekapazität: 1,02 Jg-1K-1
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Okt. 07

Beryllium

NMR-Daten

Isotop  9Be Spin  3/2
Natürliche Häufigkeit(%)  100 Magnetisches Moment μ/μN  -1.520136
Magnetogyrisches Verhältnis γ/107rad s-1T-1  -3.759666 Quadrupolmoment Q/fm2  5.288
Frequenzverhältnis Ξ/%  14.051813 Standard  BeSO4
Probenbedingungen  D2O, 0.43m Linenweitenfaktor l/fm4  37
Empfindlichkeit relativ zu 1H  1.39*10-2 Empfindlichkeit relativ zu 13C  81.5
Larmorfrequenzen (MHZ) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
 42.174  56.226  70.277  84.329
16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
 98.381  105.407  112.433  119.459
21.1416 22.3160 23.4904
 126.485  133.510  140.536

Historisches

Beryllium wurde 1828 unabhängig voneinander durch Friedrich Wöhler und A. A. Bussy dargestellt. Seine Entdeckung geht jedoch auf das Jahr 1798 zurück. In diesem Jahr wurde es durch L. Vauquelin als Bestandteil des Minerals Beryll entdeckt. Vauquelin bezeichnet es ursprünglich als Glucinium, wegen des süßlichen Geschmackes einiger seiner Verbindungen. In Frankreich wurde diese Bezeichnung bis 1957 beibehaltenen. (Quelle: Wikipedia)
Der heutigen Name Beryllium geht auf das Mineral Beryll zurück, welches schon seit dem Altertum bekannt war. Interessant ist auch, das sich von Beryll das Wort Brille ableitet. Grund hierfür ist, das Beryll durchsichtig ist und in Reliquienschreinen zur Sichtbarmachung seines Inhaltes verwendet wurde. Der Name Beryll wurde dann auch auf durchsichtiges Glas übertragen, und so kam die Brille zu ihrem Namen.

Allgemeine Eigenschaften

Beryllium ist stahlgraues, sehr hartes Metall, welches bei normalen Temperaturen spröde, bei Rotglut dehnbar ist. An der Luft ist Beryllium bis etwa 600°C beständig.
Beryllium und Berylliumsalze sind sehr toxisch. Inhalation von Dämpfen (Element- und Verbindungsstäube) führen zu schweren und irreparablen Lungenschäden (Berylliosis). Der Krankheitsverlauf endet meist tödlich. Bei chronischen Expositionen können auch Haut- und Schleimhautveränderungen, Milzvergrößerungen und Leberschäden auftreten.

Vorkommen

Beryllium kommt in verschiedenen Mineralien vor, wie dem Beryll AlBe3(Si6O18) und dem Chrysoberyl Al2BeO4
Interessant ist, das Beryllium sowohl kationisch (Berylliumsilicate) als auch anionisch (Beryllate) vorkommen kann.

Darstellung

Beryllium kann sowohl chemisch als auch eletrochemisch gewonnen werden. Auf chemischen Wege gewinnt man Beryllium durch Reduktion von Berylliumdifluorid mit Magnesium.
Die Schmelzflußelektrolyse erfolgt bei 350°C mit einer Mischung aus Berylliumdichlorid und Kochsalz. Dabei scheidet sich Beryllium als sogenannter Berylliumflitter an der Kathode (Nickelkorb) ab. Dieser Flitter wird aus der Schmelze gezogen, gewaschen und anschließend gesintert.

Verwendung

Angewandt wird Beryllium in Kupferlegierungen zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit und Bruchfestigkeit. Auf Grund seines niedrigen Neutroneneinfangquerschnittes kommt Berllyium als Konstruktionsmaterial in Kernreaktoren zum Einsatz. Weiterhin wird es als Neutronenquelle verwendet und zur Herstellung von Röntgenstrahlaustrittsfenstern.
Seit 2010 gehört Beryllium zu den strategisch bedeutsamen Grundmaterialien in der EU.

Allgemeine Daten

Ordnungszahl: 4 rel. Atommasse: 9,01218 Oxydationszahl: 2
Elekronenkonfiguration:1s22s2 reagiert nicht mit Luft
passiviert in Wasser		 1.Ionisierungsenergie: 900kJ*mol-1
Elektronenaffinität: 18,1 kJ*mol-1 Elektronegativität: 1,57 Atomradius: 1,40 (quantenchemischer Wert für das freie Atom) in 10-10m
kovalenter Radius: 0,89*10-10m Ionenradius: 0,34*10-10m elektr. Leitfähigkeit: 25,0 MS/m bei 293K
Kristallstruktur: hexagonal Schmelzpunkt: 1560 K Siedepunkt: 2745 K
Dichte: 1,85g*cm-3 bei 298K Spez. Wärmekapazität: 1,05 Jg-1K-1
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Okt. 06

Lithium

NMR- Daten

Isotop 6Li Spin  1
Natürliche Häufigkeit (%)  7.59 Magnetisches Moment μ/μN  1.1625637
Magnetogyrisches Verhältnis
γ/107rad s-1T-1		  3.9371709 Quadrupolmoment Q/fm2  -0.0808
Frequenzverhältnis Ξ/%  14.716086 Standard  LiCl
Probenbedingungen  D2O, 9.7m Linienweitenfaktor l/fm4  0.033
Empfindlichkeit relativ zu 1H  6.45*10-4 Empfindlichkeit relativ zu 13C  3.79
Larmorfrequenzen (MHz) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
Feldstärke 7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
Larmorfrequenz  44.167  58.883  73.600  88.316
Feldstärke 16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
Larmorfrequenz  103.032  110.390  117.748  125.106
Feldstärke 21.1416 22.3160 23.4904
Larmorfrequenz  132.464 139.822  147.180
Isotop  7Li Spin  3/2
Natürliche Häufigkeit (%)  92.41 Magnetisches Moment μ/μN  4.20407505
Magnetogyrisches Verhältnis γ/107rad s-1T-1  10.3977013 Quadrupolmoment Q/fm2  -4,01
Frequenzverhältnis Ξ/%  38.863797 Standard  LiCl
Probenbedingungen  D2O, 9.7m Linenweitenfaktor l/fm4  21
rEmpfindlichkeit relativ zu 1H  0.271 Empfindlichkeit relativ zu 13C  1.59*103
Larmor Frequenzies (MHZ) vs. Bruker Field Strengths (Tesla)
Feldstärke 7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
Larmorfrequenz  116.642  155.506  194.370  233.233
Feldstärke 16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
Larmorfrequenz  272.097  291.529  310.961  330.393
Feldstärke 21.1416 22.3160 23.4904
Larmorfrequenz  349.825  369.257  388.688

Historisches

Lithium wurde 1817 von Johann Arfwedson entdeckt. Bunsen und Matthiessen konnten Lithium erstmals 1855 durch Schmelzflußelektrolyse von Lithiumchlorid als freies Metall gewinnen.
Seinen Namen verdankt das Metall seiner Entdeckung in Gesteinen, dem Mineral Petalit (Lithos ist griechisch für Stein).

Allgemeine Eigenschaften

Lithium ist ein sehr reaktionsfreudiges Element. Metallisches Lthium ist silberweiss, sehr weich und das leichteste aller Metalle. Sein Dichte ist so gering, das es auf Petroleum schwimmt.
Mit Wasser reagiert es ähnlich heftig wie Natrium, jedoch schmilzt es im Gegensatz zum Natrium dabei nicht.
Flüchtige Lithiumsalze färben die Flamme eines Bunsenbrenners karminrot. Im optischen Spektrum beobachtet man dabei eine rote und eine orangefarbene Linie.
An feuchter Luft läuft Lithium schnell unter der Bildung von Oxiden und Nitriden an.

Vorkommen

Lithium kommt vor allem als Begleiter des Natrium und Kalium in silikatischen Gesteinen vor. Zu den silikatischen Mineralien gehören Spodumen LiAl(SiO3)2 oder auch als Triphan bekannt sowie Lepidolith bekannt auch als Lithionglimmer (K,Li){Al2(OH,F)[AlSi3O10]}. Aber auch Phosphate sind bekannt, wie Amblygonit (Lli,Na)Al(F,OH)[PO4] und Triphylin Li(FeII,MnII)[PO4].
Natürlich Lithium-Isotope sind 6Li mit 7,5% Häufigkeit und 7Li mit 92,5% Häufigkeit.

Darstellung

Auf Grund seines stark negativen Standardelektrodenpotentials von -3,045 Volt kann Lithium praktisch nur durch Schmelzflußelektrolyse gewonnen werden. Hierzu wird meist Lithiumchlorid unter Zusatz von Kaliumchlorid zur Herabsetzung der Schmelztemperatur verwendet. Als Anode dient dabei Graphit und die Zellspannung beträgt 6-6,5 V.

Verwendung

Lithium wird als Beimengung im Spurenbereich in der Metallurgie verwendet. Sein Zusatz erhöht die Härte und Beständigkeit der Legierung. Auch wird es zur Entschwefelung, Entkohlung und Desoxidation von Schmelzen eingesetzt.
Weiterhin findet Lithium in Form lithiumorganischer Verbindungen in der organischen Synthesechemie vielfältige Anwendung.
Daneben findet Lithium in Batterien Anwendung.
Das Lithiumcarbonat dient als Medikament  zur Regulierung von Manien und Stimmungsschwankungen.

Chemie des Lithiums

Lithium tritt wie alle Elemente der ersten Hauptgruppe stets einwertig auf. Einige Salze des Lithiums sind schwerlöslich, z.B. das Fluorid, Carbonat und Phosphat.
Leichtflüchtige Lithiumsalze färben die Flamme des Bunsenbrenners karminrot.

Reaktion mit Wasser:

Allgemeine Daten

Ordnungszahl: 3 rel. Atommasse: 6,941 Oxydationszahl: 1
Elekronenkonfiguration:

1s22s1

 reagiert mit Luft
reagiert mit Wasser		 1.Ionisierungsenergie: 520 kJ/mol
Elektronenaffinität: -570 kJ/mol Elektronegativität: 0,98 Atomradius: 2,05(quantenchemischer Wert für das freie Atom) in 10-10m
kovalenter Radius: 1,22 * 10-10m Ionenradius: 0,70 * 10-10m elektr. Leitfähigkeit: 10,8 MS/m bei 293K
Kristallstruktur: kubisch, raumzentriert Schmelzpunkt: 453,7 K Siedepunkt: 1615 K
Dichte: 0,535 g*cm-3 bei 298K Spez. Wärmekapazität: 3,6 Jg-1K-1
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Okt. 06

Helium

NMR- Daten

Isotop  3He Natürliche Häufigkeit (%)  1.37*10-4
Spin 1/2 Magnetisches Moment μ/μN -3.685154336
Magnetogyrisches Verhältnis
γ/107rad s-1T-1		  -20.3801587 Frequencerhältnis Ξ/%  76.179437
Standard  He Probenbedingungen  Gas
Empfindlichkeit relativ zu 1H  6.06*10-7 Empfindlichkeit relativ zu 13C  3.56*10-3
Larmor Frequenzen (MHZ) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
Feldstärke 7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
Larmorfrequenz  228.636  304.815  380.994  457.173
Feldstärke 16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
Larmorfrequenz  533.352  571.441  609.531  647.620
Feldstärke 21.1416 22.3160 23.4904
Larmorfrequenz  685.710  723.799  761.889

Da es keine Heliumverbindungen gibt, dient die 3He- NMR hauptsächlich zur Untersuchung von Absorptionsprozesse als auch von Heliumatomen innerhalb von Fullerenen (Beispiele). So liegt die chemische Verschiebung von Helium in C70 bei -28,8ppm (Quelle: Guan-Wu Wang, Xin-Hao Zhang, Huan Zhan, Qing-Xiang Guo and Yun-Dong Wu; J. Org. Chem., 2003, 68 (17), pp 6732–6738 und dortige Quellen)

Historisches

Entdeckt wurde Helium von Sir William Ramsey, Nils Langet und P.T.Cleve im Jahr 1895. Sie identifizierten das Edelgas als das Element, was beim Auflösen uranhaltiger Mineralien (Cleveit) in Säuren entweicht. Dieses Verhalten wurde schon von dem amerikanische Mineralogen und Chemiker William Francis Hillebrand beobachtet, auch er hatte ein neues Element vermutet, erntete aber nur Hohn und Spott.
Der Name Helium kommt aus dem griechischen und steht für helios – die Sonne. Helium wurde schon 30 Jahre vor seiner Entdeckung im Jahre 1895 durch die Astronomen P.J.C. Janssen und J.N. Lockyer unabhängig voneinander im Spektrum der Sonne nachgewiesen und als Element charakterisiert. Von ihnen bekam es auch den Namen Helium. Und sogar schon 1785 konnte H. Cavendish unbewusst den Edelgasanteil der Luft isolieren, der überwiegend Helium enthält.

Vorkommen

Helium findet man im Erdgas und mit 0,000524 Vol% in der Luft. Auch ist es als Zerfallsprodukt in den Mineralien radioaktiver Elemente enthalten.

Darstellung

Helium wird technisch vor allem aus den amerikanischen Erdgasen (Anteil etwa 1-8% Helium) durch Druckwaschung mit Wasser und Kalkmilch zur Entfernung des Kohlendioxides und anschließender stufenweiser Abkühlung auf -205°C mit 99% Reinheit als verbleibendes Gas gewonnen.

Verwendung

Helium wird als Kühlmittel für supraleitende Magneten eingesetzt. Da es nicht brennbar ist, eignet es sich auch als Füllgas für Luftschiffe. Aber auch als Ersatz von Stickstoff in der Atemluft von Tauchern findet Helium Anwendung, da sich so der Taucherkrankheit entgegenwirken lässt.

Allgemeine Daten

Ordnungszahl: 2 rel. Atommasse: 4,0026 Oxydationszahl: —
Elekronenkonfiguration:
1s2		 reagiert nicht mit Luft
reagiert nicht mit Wasser		 1.Ionisierungsenergie: 2374 kJ/mol
Elektronenaffinität: 21 kJ/mol Elektronegativität: — Atomradius (quantenchemischer Wert für das freie Atom) in 10-10m: 0,49
kovalenter Radius: — Ionenradius: — elektr. Leitfähigkeit: —
Kristallstruktur: hexagonal Schmelzpunkt: 0,95K Siedepunkt: 4,213K
Dichte: 0,1787 g*cm-3 am Fp Spez. Wärmekapazität:5,193 Jg-1K-1

weitere Eigenschaften

Helium besitzt eine Reihe interessanter Eigenschaften. So ist Helium das einzigste Element, welches nicht bei Atmosphärendruck ausgefroren werden kann. Dies gelingt erst bei einem Druck von 25,5bar. Bei der Verflüssigung von Helium erhält man das sogenannte Helium I. Kühlt man nun das Helium I bei Atmosphärendruck auf 2,18 Kelvin ab (Lambda- Punkt), so erhält man Helium II. Die Eigenschaften von diesem Helium II sind so aussergewöhnlich, das man diesen Zustand auch als superfluiden Aggregatzustand bezeichnet. Im Zustand der Superfluidität besitzt Helium II eine um 3 Zehnerpotenzen kleiner Viskosität als gasförmiger Wasserstoff. Die Wärmeleitfähigkeit übertrifft die von Kupfer bei Raumtemperatur ebenfalls um 3 Zehnerpotenzen. Durch enge Kapillaren, d.h. Kapillaren mit einem Durchmesser kleiner 1/100’stel Millimeter, fliesst superfluides Helium ohne Reibung hindurch!

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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)
Feldstärke 7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
Larmorfrequenz 300.130 400.130 500.130 600.130
Feldstärke 16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
Larmorfrequenz 700.130 750.130 800.130 850.130
Feldstärke 21.1416 22.3160 23.4904
Larmorfrequenz 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)
Feldstärke 7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
Larmorfrequenz  46.072  61.422  76.773  92.1214
Feldstärke 16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
Larmorfrequenz  107.474  115.150  122.825  130.500
Feldstärke 21.1416 22.3160 23.4904
Larmorfrequenz  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  – Empfindlichkeit relativ zu 13C  –
Larmor Frequenzen (MHz) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
Feldstärke 7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
Larmorfrequenz  320.131  426.795  533.459  640.123
Feldstärke 16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
Larmorfrequenz  746.786  800.118  853.450  906.782
Feldstärke 21.1416 22.3160 23.4904
Larmorfrequenz  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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Apr. 22

Bierdeckel

Robert Sputh erfand den Bierdeckel 1892.

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