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Kompaktlexikon der Biologie: Wasserstoff

Wasserstoff, Hydrogenium, chemisches Symbol H, chemisches Element mit der Ordnungszahl 1. W. liegt bei Zimmertemperatur in Form des molekularen Diwasserstoffs H2 vor, der ein brennbares, farb-, geruch- und geschmackloses Gas ist. Aufgrund der geringen Molekülmasse und der damit zusammenhängenden hohen mittleren Teilchengeschwindigkeit, besitzt W. ein ausgezeichnetes Diffusions- und Wärmeleitvermögen und verhält sich in gasförmigem Zustand weitgehend wie ein ideales Gas. In Wasser u.a. Lösungsmitteln ist W. wenig löslich. Typisch für W. ist die Ausbildung kovalenter Bindungen zu den Elementen mittlerer und hoher Elektronegativität. Diwasserstoff ist infolge der hohen Bindungsenergie relativ reaktionsträge. Daher bedürfen entsprechende Umsetzungen normalerweise einer Aktivierung durch Wärme oder Strahlungsenergie bzw. der Anwesenheit eines Katalysators.

Im Universum ist W. das verbreitetste Element. Am Aufbau der Erdkruste ist er nach Sauerstoff und Silicium als das dritthäufigste Element beteiligt. In elementarer Form kommt W. in geringen Mengen als Bestandteil von Erdgasen, vulkanischen Gasen oder Ähnlichem vor, bildet jedoch den Hauptanteil in den oberen Schichten der Atmosphäre. In riesigen Mengen liegt W. gebunden an Sauerstoff als Wasser vor. Darüber hinaus ist W. Bestandteil der Kohlenwasserstoffe der Erdgase und des Erdöls sowie zahlloser organischer Verbindungen.

W. kommt in allen Biomolekülen, an Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Sauerstoff (O) oder Schwefel (S) gebunden, vor. Die Abspaltung von W. ist gleichbedeutend mit Oxidation. Der biologische Prozess, durch den in atmenden Zellen Wasserstoff mit Sauerstoff verbunden wird, ist die Elektronentransportkette der Atmungskette. In ihr wird der als Knallgasreaktion normalerweise explosionsartig ablaufende Prozess in kleine Schritte zerlegt und zur Gewinnung von chemischer Energie in Form von ATP (Adenosinphosphate) genutzt. An den meisten biologischen Reaktionen nimmt W. als Proton H+ + e- teil. Die Coenzyme NADH und NADPH fungieren als Überträger von H+ und 2 e- (äquivalent zu einem Hydridion). Reaktionen, die H2 einbeziehen sind selten (Wasserstoff oxidierende Bakterien).

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Redaktion:
Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
Dr. Barbara Dinkelaker
Dr. Daniel Dreesmann

Wissenschaftliche Fachberater:
Professor Dr. Helmut König, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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