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Anorganische Chemie (Subject) / Wasserstoff (Lesson)
- Darstellung von Wasserstoff Chemische WasserspaltungMit C: 131,4 kJ + H2O (g) + C CO + H2 (800-1000 °C)„Wassergas“ oder „Synthesegas“Dann: H2O (g) + CO H2 + CO2 Kohlenoxid-KonvertierungHerstellung aus Kohlenwasserstoffen206,2 kJ + CH4 + H2O (g) CO + 3 H2„Spaltgas”Mit Nickel-Katalysator: 800 °C „Steam Reforming”Ohne Katalysator: 1200 – 1500 °CBrennstoffzelleOxidation am Minuspol: H2 (g) + 2 H2O (l) 2 H3O+ (aq) + 2 e-Reduktion am Pluspol: ½ O2 (g) + 2 H3O+ (aq) + 2 e- 3 H2O (l)
- Verbindungen des Wasserstoffs-allgemein Mit (fast) allen Elementen EHn ; je nach EN von E mit positiv oder negativ polarisiertem H an-Nomenklatur:Wortstamm des Elements +an: AsH3 Arsan, InH3 Indan, B2H6 Diboran Rationelle Nomenklatur:HG I – V: Hydride H in Formel und Namen hinten; AsH3 ArsentrihydridFormal negativ polarisierter HHG VI – VII: Hydrogenid H in Formel und Namen vorne; H2S DihydrogensulfidFormal positiv polarisierter H Protonenaddukte Endung –oniumPH4+ Phosphonium, H2F+ Fluor, NH4+ Ammonium Hydridaddukte Endung (früher: –anat BH4- Boranat)heute: Hydridoborat
- Kovalente Wasserstoffverbindungen Isolierte Moleküle (z.B. H2S, PH3, CH4, etc.) oder polymere Strukturen, z.B. (BeH2)x :Anionische Wasserstoffbrücke (EN (H) > EN (Be)) Oder (HF)6 bzw. (HF)x :Kationische Wasserstoffbrücke (EN (H) < EN (F)) Wasserstoffbrückenbindung: X – H ∙ ∙ ∙ Y Starke H-Brücken: X, Y = F, O, N Schwache H-Brücken: X, Y = Cl, S, P, Br, I, C Darstellungen:a) Hydrogenolyse (techn. NH3, Metallhydride): 1/x Ex + n/2 H2 EHnb) Protolyse: MnE + nHA nMA + EHn (z.B. Mg2Si (zu SiH4; Magnesiumsilicid, CaCl2)c) Hydridolyse: EXn + nHA EHn +nX- (z.B. GeCl4 + 4 LiH GeH4 + 4 LiCl)
- Metallartige Wasserstoffverbindungen H in Metallstrukturen eingelagert „Einlagerungsverbindungen“„Interstitielle Verbindung“Besetzung von Oktaeder- und Tetraederlücken in CCP (cubic close packing) undHCP (hexagonal close packing)Häufig CaF2-Struktur (allg MH2)!Phasenbreite: gibt die Grenzen an, zwischen denen das Mengenverhältnis der verschiedenen Metalle (hier Ti und H!) variieren kann, z.B. TiH1,0-2,0Bei Lanthanoiden: MH3 (La-Nd): alles Tetrader- und Oktaederlücken besetzt!Alle elektrisch leitend metallischer Charakter der Bindung!
- Salzartige Wasserstoffverbindungen 1. Salzartige WasserstoffverbindungenMetallhydridverbindung SalzstrukturLiH bis CsH (allg. M+H-): NaCl-Struktur MgH2: Rutil-Struktur CaH2, SrH2 und BaH2: CaF2-Struktur r(H-) „frei“: ca. 200 pmr(H-) im Gitter: 104-140 pmr(H) in kovalenten H-Verbindungen: 37 pm
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