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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