Der Hauptunterschied zwischen molekularem und metallischem Wasserstoff besteht darin, dass molekularer Wasserstoff gasförmige Eigenschaften hat, während metallischer Wasserstoff ähnliche metallische Eigenschaften wie Alkalimetalle hat.
Wasserstoff ist das erste chemische Element im Periodensystem der Elemente. Es tritt üblicherweise im gasförmigen Zustand als Diwasserstoffmolekül auf. In diesem Zustand wird Wasserstoff als molekularer Wasserstoff bezeichnet, da er in molekularer Form vorliegt. Neben dem gasförmigen Zustand kann Wasserstoff in flüssigem, festem, matschigem und metallischem Zustand auftreten.
Was ist molekularer Wasserstoff?
Der Begriff molekularer Wasserstoff bezieht sich auf den gasförmigen Zustand von Diwasserstoff. Es ist der natürlich vorkommende Zustand von Wasserstoff. Die chemische Formel von molekularem Wasserstoff ist H2und hat zwei Wasserstoffatome, die an eine einzige kovalente Bindung zwischen ihnen gebunden sind. Das Molekulargewicht dieser chemischen Spezies beträgt 2,01 g/mol.
Wenn man die Eigenschaften von molekularem Wasserstoff betrachtet, ist er farblos, geruchlos, geschmacklos, ungiftig und leicht entzündlich. Außerdem ist es eine nichtmetallische Form von Wasserstoff. Darüber hinaus bildet Wasserstoffgas leicht kovalente Bindungen mit anderen nichtmetallischen chemischen Elementen, und sie können auch mit metallischen Elementen reagieren. Daher kann Wasserstoff in jedem Molekül als molekularer Wasserstoff bezeichnet werden.
Abbildung 01: Oxidation von molekularem Wasserstoff
Wasserstoffgas kommt natürlicherweise in unserer Atmosphäre vor (hauptsächlich in der oberen Atmosphäre), aber in sehr geringen Mengen. Wir können Wasserstoffgas jedoch künstlich über die Reaktion zwischen Säuren und Metallen erzeugen, bei der Wasserstoffgas als Nebenprodukt entsteht. In der Produktion im industriellen Maßstab wird Wasserstoffgas jedoch hauptsächlich aus Erdgas hergestellt. Seltener wird es auch durch Elektrolyse von Wasser hergestellt.
Wasserstoffgas ist leicht entzündlich. Es kann mit Sauerstoffgas reagieren und dabei Wasser und Wärme erzeugen. Reine Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme strahlt UV-Licht aus. Darüber hinaus kann Wasserstoffgas mit fast allen oxidierenden Materialien reagieren. Beispielsweise kann es bei Raumtemperatur spontan und heftig mit Chlorgas reagieren und dabei Chlorwasserstoff bilden.
Was ist metallischer Wasserstoff?
Metallischer Wasserstoff ist eine Wasserstoffphase, die Eigenschaften eines typischen Metalls hat. Daher kann diese Art von Wasserstoff als elektrischer Leiter wirken. Das Konzept des metallischen Wasserstoffs kam erstmals 1935 auf die Bühne, nachdem Eugene Wigner und Hillard Bell Huntington das Konzept des metallischen Wasserstoffs auf theoretischem Hintergrund vorhergesagt hatten.
Abbildung 02: Metallischer Wasserstoff in Jupiter
Wenn man die Eigenschaften von metallischem Wasserstoff betrachtet, kann er unter hohen Druck- und Temperaturbedingungen als Flüssigkeit existieren. Hier muss der Druck mehr als 25 Gpa betragen, wo es eine Volumenphase gibt, die ein Gitter aus Protonen und delokalisierten Elektronen enthält. Nach Vermutungen von Forschern kommt metallischer Wasserstoff im Inneren von Planeten wie Jupiter und Saturn vor. Darüber hinaus ist gemäß den Theorien auch flüssiger metallischer Wasserstoff ein möglicher Zustand. Abgesehen davon wird vermutet, dass metallischer Wasserstoff supraleitende Eigenschaften besitzt.
Was ist der Unterschied zwischen molekularem und metallischem Wasserstoff?
Der Hauptunterschied zwischen molekularem und metallischem Wasserstoff besteht darin, dass molekularer Wasserstoff gasförmige Eigenschaften hat, während metallischer Wasserstoff ähnliche metallische Eigenschaften wie Alkalimetalle hat. Darüber hinaus besteht molekularer Wasserstoff aus Diwasserstoffmolekülen, während metallischer Wasserstoff aus einem Protonengitter und delokalisierten Elektronen besteht.
Darüber hinaus besteht ein weiterer Unterschied zwischen molekularem und metallischem Wasserstoff darin, dass molekularer Wasserstoff im gasförmigen Zustand auftritt, während metallischer Wasserstoff im metallischen Zustand auftritt.
Zusammenfassung – Molekularer vs. metallischer Wasserstoff
Molekularer Wasserstoff kommt normalerweise im gasförmigen Zustand vor. Anders als im gasförmigen Zustand kann Wasserstoff im flüssigen Zustand, im festen Zustand, im matschigen Zustand und im metallischen Zustand auftreten. Der Hauptunterschied zwischen molekularem und metallischem Wasserstoff besteht darin, dass molekularer Wasserstoff gasförmige Eigenschaften hat, während metallischer Wasserstoff ähnliche metallische Eigenschaften wie Alkalimetalle hat.
