Cde at Universität Düsseldorf

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Energieband 
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Wasserstoff
 Sonderstellung: 
​Ähnlichkeit zu: 1.HptGruppe, Kohlenstoff, Halogenide, 


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Besondere Eig von H
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Herstellung von elementare Wasserstoff aus Kohlenstoff? 

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Wasserstoff Wirtschaft 

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Gewinnung von Wasserstoff aus nicht fossilen Quellen 

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Isotope von H
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Ortho-/ Para Wasserstoff 

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Kovalente Hydride

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Wasserstoff Brücken 

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Wasserstoff versprödung 
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Anwendung für Edelgase 

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Cde

Energieband 
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Alle Atome in einem grossen Molekül bilden eine Einheit, daher gehören die Valenzelektronen nicht mehr allein zum Atom.

Alle Valenzelektronen bilden verschieden Energiebänder, die Elektronen mit gleichem Niveau bilden Energiebänder (vgl.MO Theorie).

Energetisch höchst liegende gefüllte Energieband heisst HOMO/ nächst höhere Energieband (Energetisch tiefste nicht besetzte Energieband) LUMO.

Bandlücke klein: Leiter
Bandlücke gross: Nichtleiter
Halbleiter Lücke zwischen 0.1/ 0.3eV
(Halbleiterlücke kann durch äußere Einflüsse wie Licht oder Wärme überwunden werden) 




Cde

Wasserstoff
 Sonderstellung: 
​Ähnlichkeit zu: 1.HptGruppe, Kohlenstoff, Halogenide, 


1.HptGruppe sind Metalle (gute Leitfähigkeit etc.) : H zeigt erst bei 1.8 Mbar 4400K metallische Eig.
1.Ionisierungsenergie ist deutlich höher
Trotzdem bildet H positive Ionen wie Alkalimetalle. (aber H+ nur in kondensiert Materie/ angelagert wie H3O+)

Kohlenstoff: H bildet kovalente Bdg. Aus wie C
EN 2,2 Pauling ( C 2,55)

Halogenide: H Ox Zahl - 1 und bildet mit Alkali-/Erdalkalimetallen salzartige Verbindungen. Allerdings hat H einen viel größeren Atomradius als F aber kleiner als Cl.
H ist leicht zu polarisieren (asst nicht zu Hal) 

 

Cde

Besondere Eig von H
Gute sekundäre Energiequelle
Sonderstellung PSE
Kernfusion ( Sonne)
2H  -> He + Strahlung 

Cde

Herstellung von elementare Wasserstoff aus Kohlenstoff? 
Erdgas, Erdöl
Steamreforming:
CnHm+ n H2O ->n CO+ (n+m/2) H2
700-830°C 40bar Ni Katalysator (schwefelfrei) 
Partielle Oxidation:
2CnH2n+2 + nO2 -> 2n CO +2(n+1)H2
Ohne Kat.
Thermisches Cracken:
CnH2n+2 -> CnH2n + H2
KWST unter Hitze gespalten

Kohle
Kohlevergasung:
C + H2O -> CO + H2
Koks wird mit Wasserdampf reduziert über 800°C

Reinigung von H2
Tieftemperatur kondensation
Druckwechseladsorbtion
H2 diffusion mit semipermeablen Membran 


Cde

Wasserstoff Wirtschaft 
Wasserstoff als Energieträger und die Idee Wasserstoff als erneuerbare Energie 

Cde

Gewinnung von Wasserstoff aus nicht fossilen Quellen 
Wasserelektrolyse:
Angesäuertes H20 mit Strom zersetzen
2 H20 -> 2 H2 + O2
Konventionelle Alkalielektrolyse 
Technische Elektrolyse von NaCl/H20




Cde

Isotope von H
Deuterium 2N
Tritium 3N (radioaktiv)

Austausch von H durch D:
Gewicht wird größer
Reaktionsträger -> Chem. Stabiler
(D20 in Reaktoren als Kühlwasser)

 



Cde

Ortho-/ Para Wasserstoff 
Gleicher kernspin = ortho
Entgegengesetzt = para (energieärmer)

Cde

Kovalente Hydride
Alle Wasserstoff Verbindungen mit nichtmetallen und Metallen mit ähnlicher EN wie Wasserstoff


Cde

Wasserstoff Brücken 
Sind schwächer als Atombindungen, aber sind die stärksten Wechselwirkungen

Kationische H Brücke:
WW zwischrn H part+ und E part-
H ist positiv polarisiert
2E/2Z Bindung

Anionische H Brücke:
Feste Brücke zwischen E und E mit H als Brücke
H ist negativ polarisiert
E können Be, B, Al sein
2E/3Z Bdg 

Cde

Wasserstoff versprödung 
Metall Hydride sind spröde -> Problem bei der H Wirtschaft, da Lebensdauer von Metallen stark geschwächt ist 

Cde

Anwendung für Edelgase 
Licht-, Schweiß-, inter- und Tieftemperaturtechnik 

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