Wasserstoff ist ein Element, das nicht im natürlichen Gleichgewicht vorkommt. Wasserstoff ist das Element mit der geringsten Dichte. Die Erdanziehungskraft reicht nicht aus, um das Wasserstoffmolekül H₂ bei den auf der Erde herschenden Temperaturen in der Atmoshäre zu halten. Wasserstoff entweicht in den Weltraum.

Wasserstoff ist sehr rektionsfähig. Wasserstoff kommt in der Natur deshalb nur in Verbindungen vor. Wasserstoff besitzt sowohl reduzierende als auch oxidierende Wirkung, wobei die reduzierende Wirkung energeitsch bevorzugt ist. Daher findet man Wasserstoff in seine Verbindungen fast immer formal positiv geladen. Durch den hohen Anteil an Sauerstoff in der Atmosphäre des Gases Sauerstoff O₂, mit seiner stark oxidierenden Wirkung kommt es deshalb zu heftigen Reaktionen unter Bildung der stabilen Verbindung Wasser H₂O, das weite teile der Erde bedeckt.

Um elementaren Wasserstoff aus seinen Verbindungen freizusetzen, muss man entsprechend viel Energie aufwenden.

Ein experimentell einfacher Weg, aus der Verbindung Wasser die Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff freizusetzen, ist die Darstellung mit der Hofmann-Elektrolyse V26, V42. Will man die Gase nicht trennen, reicht eine Elektrolyse mit dem Knallgascoulombmeter V43. Um zu zeigen, dass in dem Gemisch aus zwei Volumenteilen Wasserstoff mit einem Volumenteil Sauerstoff die Energie als chemische Energie gespeichert sind, kann die bekannte Knallgas-Probe V36, V41 durchgeführt werden.

Experimentell wesentlich aufwendiger ist die thermoelektrische Spaltung von Wasserdampf am Platin-Glühdraht oder die Thermolyse durch einen kontinuierlichen elektrischen Funken.

Man kann aber auch Wasserstoff durch chemische Reaktionen mit unedlen Metallen herstellen. Hier wird zunächst Energie zur Herstellung der unedlen Metalle aufgebracht, z.B. Magnesium mittels Schmelzflusselektrolyse oder durch die Reduktion von Eisenoxid durch Kohle. Anschließend wird dann nochmal Energie aufgewendet, um Wasserdampf zu erzeugen und das unedle Metall zum Glühen zu bringen. Durch die Reaktion des Wasserdampfs mit dem glühenden Metall (Mg V17)wird ein Teil der Energie zur Bildung der Metalloxide zurückgewonnen und als Wärme abgestrahlt, ein anderer Teil ist dann in dem elementaren Wasserstoff gespeichert.

Sind die unedlen Elemente sehr reaktiv, d.h. es wurde bereits zur Herstellung der Metalle besonders viel Energie aufgewendet, dann reicht bereits der Kontakt der reaktiven, unedlen Metalle mit Wasser, um Wasserstoff zu erzeugen; z.B. Calcium V20, Lithium, Natrium, Kalium V18. Die gleichen Apparaturen lassen sich auch für nicht ganz so reaktive Metalle verwenden, wenn man statt Wasser verdünnte Säuren oder evtl. auch verdünnte Laugen V327_2 nimmt.

Anmerkungen:

1. Bei der Verwendung von Calcium sollte man leicht angesäuertes Wasser nehmen, um die Bildung von unlöslichem Calciumhydroxid zu vermeiden
2. Der Umgang mit Natrium und Kalium ist Schülerinnen und Schülern laut RiSU ausdrücklich nicht erlaubt, da hiervon häufig Unfälle im Schulunterricht ausgegangen sind. Dr Umgang mit Lithium ist aber wegen der geringeren Reaktivität bei beachtung der Sicherheitsvorschriften erlaubt.
3. Um auch für den Lehrer den Umgang mit Natrium und Kalium ungefährlicher zu gestalten, können die Reaktionen, statt mit Wasser mit Ethanol oder 2-Propanol durchgeführt werden.

Auch die Umwandlung von Wasser durch Nichtmetalle ist möglich; z.B durch glühenden Kohlenstoff zu Kohlenstoffmonooxid und Wasserstoff (Wassergas-Produktion V22).

Die Reaktion von Metallen mit verdünnten Säuren kann man hervorragend benutzen, um die molaren Massen von Metallen zu bestimmen. Man benutzt dazu einen Gasentwickler mit Druckausgleich (Tauchung) und Gasvorrat 2a71flash.png.

Ebenso kann die Apparatur benutzt werden, um die aciden Alkohol-H Atomen im Ethanol zu bestimmen. Dazu wird erst Ether mit Natrium getrochnet bis keine Wasserstoffentwicklung mehr stattfindet. Dann verschließt man die Apparatur und lässt das Natrium mit einer etherischen Alkohol-Lösung bekannten Alkohol-Gehaltes reagieren. Das Lösemittel Ether verhindert die Bildung fester Alkoholat-Alkoholkristalle, die sonst dazu führen, dass immer zu wenig Wasserstoff gefunden wird. Eine Alternative ist die Reaktion von Ethanol mit unter Toluol geschmolzenem Natrium.

Mit der der gleichen Apparatur lassen sich auch Reaktionsgeschwindigkeit unter Bildung von Gasen bestimmen, z.B. der Zersetzung von Magnesium mit Salzsäure.

1. Wasserstoffentwicklung aus Magnesium und Essigsäure in Schülerübungen;
2. Präparation des Filmdöschen und Füllen mit Wasserstoff Bild 1, Bild 2, Bild 3, Bild 4
   
   
3. Magnesium reagiert mit Salzsäure zu Wasserstoff und Magnesiumchlorid zum Erlernen der Knallgasprobe;
   Knallgasprobe
   
4. Magnesium reagiert mit Salzsäure zu Wasserstoff und Magnesiumchlorid;
   Wasserstoff reduziert Kupfer(II)-oxid zu Kupfer und Wasser;
   Word-Dok.;
   
   
5. Hinweise zur Ermittlung der molaren Masse durch Substitution mit Wasserstoff;
   Word-doc; Erlebnisbericht Molare Masse und Hinführung zur experimentellen Bestimmung der molaren Masse von Magnesium.
6. Excel-Datei: Bewertungsschema für einen Test der Bestimmung der molaren Masse von Calcium. (Lehrerdemonstration, bei dem Mg durch Ca ersetzt ist).
   
   
7. Wasserdampf reagiert mit hoch erhitztem Magnesium (Zink oder Eisen) zu Wasserstoff und Zinkat bzw. Ferrat(II); HMTC
   
8. Hofmann-Elektrolyse mit Kaliumsulfat und Bromthymol als Indikator neutrale Ausgangslösung, Reaktion unter Bildung von Säure und Lauge, Rückkehr zur neutralen Lösung; HMTC

Experimentelle Schulchemie, Bd IV.88 V16 Wasserstoff aus Eisen durch Glühen mit Kupfersulfat-5-Hydrat
V17 Wasserstoff aus Magnesium mit Wasserdampf
V18 Alkalimetallen mit Wasser
V19 Quantitative Bestimmung der Reaktion von Natrium mit Wasser unter Bildung von Natriumhydroxid.
V20 Calcium reagiert mit Wasser ...
V21 amalgamierte Aluminium oder Magnesiumblech reagiert mit Wasser
V22 Wassergas (Wasserstoff und Kohlenstoffmonooxid aus Kohlenstoff mit Wasserdampf aus blauem Kupfersulfat
V23 Molare Masse von Magnesium durch Reaktion mit Salzsäure
V24 Unedle Metalle (Zn, Fe) reagieren mit festen Alkalihydroxiden unter Bildung von Wasserstoff und Zinkaten bzw. Ferraten
V25 Messung der Reaktionsgeschwindigkeit von Salzsäure oder Schwefelsäure mit Magnesium
V26 Hoffmann-Elektrolyse
V27 Wasserstoff unterhält die Verbrennung nicht (Kerze in mit Wasserstoff gefülltem Standylinder)
V28 Wasserstoff reduziert Metalloxide
V29 Wasserstoff in statu nascendi reduziert Methylenblau
V30 Wärmeleitfähigkeit von Wasserstoff
V31 Wasserstoff ist leichter als Luft
V32-35 Dichtebestimmung von Wasserstoff
V36 Knallgasreaktionen
V37 Knallgas mit Katalysator und Nachweis der gebildeten Radikale mit angesäuertem KI-Stärkepapier
V38 Wasserstoff brennt unter Zuhilfenahme von Platinasbest
V39 Knallgas-Seifenblasen
V40 Umgekehrte Verbrennung: Sauerstoffflamme in Wasserstoff
V41 Knallgas-Seifenblasen
V42 Knallgasentwicklung durch Hoffmannelektrolyse
V43 Knallgascoulombmeter
V44 Leuchtgas-Luft-Explosion in der Woulfschen Flasche
V45 Leuchtgas-Luft-Explosionen mit dem Kipp-Einsatz
V46 Bestimmung der Explosionsgrenze von Wasserstoff und Leuchtgas

Kinttof -Wagner, Bd. I; V229,1 feuchte Eisenspäne werden durch Luft/Wasser oxidiert;
V230,2: Wasserdampf oxidiert hoch erhitztes Eisen (Ferrum rectum);
V231,1 "Umfüllen" von Wasserstoffgas von unten nach oben;
V231,2 Brennende Kerze taucht in einen Standzylinder mit reinem Wasserstoff und verlöscht, zündet wieder beim Herausnehmen;
234,1 Dichtebestimmung von Wasserstoff mit der Kintthof-Waage;
V233,1 Knallgasreaktion im dickwandigen Standzylinder mit Wasserstoff/Sauerstoff 2:1;
V233,3 Wasserstoff-Flammengase bilden kondensierbare Abgase in kalten Standzylindern;
V234,1 Wasserstoffflamme im Sauerstoffstrom bildet im gekühlten Kolben kondensiertes Wasser;
V236,1 Quantitative Umsetzung von Wasserstoff mit Kupferoxid;
V239,1 Knallgaseudiometer;
V118,1 Molare Masse von Wasser im beheitzten Kolbenprober;
V244,1 katalytische Zündung von strömendem Wasserstoff mit ausgeglühtem Pt-Asbest;
V244/2 Katalytische Zündung von Knallgas durch Pt-Asbest;
V245,4 feuchtes, angesäuertes Kaliumiodid-Stärke-Papier färbt sich schlagartig während einer Knallgasreaktion in einem Standzylinder blau (Radikalbildung von .O., .OH .OOH oder Ähnlichem);
V253,1 Reduktion von unedlen Metalloxiden mit Wasserstoff;
V256_1 Thermische Spaltung von Wasserdampf (elektrisch)
V327,1 Wasserstoff aus Zink mit verd. Salzsäure und Kupfersulfat (als Katalysator, Lokalelementbildung).
V327,2 Wasserstoff aus Aluminium mit Natronlauge, ca. w=10%

Bd. II V327,1 Nachweis von Kohlenstoff und Wasserstoff durch Oxidation mit Kupferoxid

Arendt -Dörmer, Rückschlagsicherung in Glasrohren 2-3 cm Stahlwolle (Nr. 000).
S.122 Verbrennung von Wasserstoff in Chlor; Vorsicht: Das Gasgemisch Chlor/Wasserstoff ist sehr lichtempfindlich und neigt bereits bei Sonnenlicht oder Magnesiumlicht zur Explosion.
S. 182 Vereinigung mit Schwefeldampf zu Schwefelwasserstoff

Flörke-Flohr, S. 190 V5.9 Wassergas durch Überleiten von Wasserdampf über Kohlentoff bei 1000°C;
S.191 quantitative elektrothermische Zersetzung von Methan am Lichtbogen
S.299 quantitative elektrothermische Zersetzung von Methan am Glühdraht

Keune -Filby, S. 86