Warum bilden beim Element Wasserstoff immer zwei Atome ein Element Molekül?

Warum bilden beim Element Wasserstoff immer zwei Atome ein Element Molekül?

Das tut es fast immer.

Ein gewöhnliches Wasserstoffatom (¹H) bezeichnet das Paar aus einem Elektron und einem Proton. Elektron und Proton ziehen sich an und diesen Zusammenschluss bezeichnet man als elementaren Wasserstoff.

Treffen 2 Wasserstoffatome aufeinander, stoßen sich jeweils beide Elektronen gegenseitig ab, sowie beide Protonen. Wenn man aber ein einzelnes Elektron betrachtet, dann ist es nun in der Situation, dass es die Anziehungskraft von einem zusätzlichen Proton spürt. Nährt man 2 Wasserstoffatome aneinander an, dann wird sich das Elektron in einem Atom etwas auf das andere Atom zubewegen und das Elektron im anderen Atom ebenfalls etwas. Die Elektronen konzentrieren sich in einem Bereich zwischen beiden Protonen. Allerdings können sich beide Atome auch nicht zu nahe kommen, da dann die Abstoßung der 2 Protonen zu groß wird. Es gibt also einen bestimmten Gleichgewichtsabstand zwischen beiden Atomen der mit einem Energiegewinn daher kommt und diesen Zusammenschluss bezeichnet man dann als Wasserstoff-Molekül H₂.

Da jedes Wasserstoffatom nur ein einziges Elektron besitzt, können von einem Atom also nicht mehrere kovalente Bindungen gleichzeitig ausgehen. Das kannst du dir ein bisschen vorstellen, wie wenn du eine Gruppe von Menschen hast, die alle nur einen einzigen Arm besitzen. Sie können sich jeweils die Hand geben und ein Paar bilden, aber sie könnten alle zusammen kein Netzwerk durchs Händchen-halten aufbauen.

Tatsächlich gibt es aber das sogenannte Trihydrogeniumkation H₃+. Hier hast du einfach drei Protonen, die sich 2 Elektronen teilen. Eine gerichtete Bindung hast du hier auch nicht, die 2 Elektronen sind praktisch wie ein diffuser Klebstoff zwischen den 3 Protonen, die sich ohne die Elektronen aber abstoßen würden. Dieses Teilchen ist auf der Erde aber sehr instabil, aber kommt dafür häufig im interstellaren Raum vor.

Manchmal fangen diese Teile noch ein weiteres Elektron auf und dann bildet sich sogar dreiatomiger Wasserstoff H₃, aber dieser ist noch viel instabiler und zerfällt lieber wieder.

Weil WasserstoffAtome nur ein Elektron besitzen und es für sie energetisch günstiger ist, ein Elektronenpaar mit einem auf zwei Atome vergrößerten Aufenthaltsraum zu bilden, als 2× einzelne Elektronen in zwei getrennten Atomen.