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氢是一种化学元素,在元素周期表中位于第一位。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭,极易燃烧的由双原子分子组成的气体,氢气是最轻的气体。
2017年1月,哈佛大学物理学家艾萨克·席维拉团队宣布,制造出了地球上最稀有、最珍贵的材料——金属氢,引起了许多人对高压物理的关注。然而2月22日,英媒报道,由于操作失误,这块唯一的金属氢消失了……
0.08342kg/m3,液体密度70.78kg/m3(-252.9℃,101.3kPa)
早在十六世纪瑞士的一名医生就发现了氢气。他说:“把铁屑投到硫酸里,就会产生气泡,像旋风一样腾空而起。”他还发现这种气体可以燃烧。然而他是一位著名的医生,病人很多,没有时间去做进一步的研究。
十七世纪时又有一位医生发现了氢气。但那时人们认为不管什么气体都不能单独存在,既不能收集,也不能进行测量。这位医生认为氢气与空气没有什么不同,很快就放弃了研究。
卡文迪什非常喜欢化学实验,有一次实验中,他不小心把一个铁片掉进了盐酸中,他正在为自己的粗心而懊恼时,却发现盐酸溶液中有气泡产生,这个情景一下子吸引了他。他又做了几次实验,把一定量的锌铁投到充足的盐酸和稀硫酸中(每次用的硫酸和盐酸的质量是不同的),发现所产生的气体量是固定不变的。这说明这种新的气体的产生与所用酸的种类没有关系,与酸的浓度也没有关系。
卡文迪什用排水法收集了新气体,他发现这种气体不能帮助蜡烛的燃烧,也不能帮助动
物的呼吸,如果把它和空气混合在一起,一遇火星就会爆炸。卡文迪什经过多次实验终于发现了这种新气体与普通空气混合后发生爆炸的极限。他在论文中写道:如果这种可燃性气体的含量在9
随后不久他测出了这种气体的比重,接着又发现这种气体燃烧后的产物是水,无疑这种气体就是氢气了。卡文迪什的研究已经比较细致,他只需对外界宣布他发现了一种氢元素并给它起一个名称就行了。但卡文迪什受了“燃素说”的影响,坚持认为水是一种元素,不承认自己无意中发现了一种新元素。
后来拉瓦锡听说了这件事,他重复了卡文迪什的实验,认为水不是一种元素而是氢和氧的化合物。在1787年,他正式提出“氢”是一种元素,因为氢燃烧后的产物是水,便用拉丁文把它命名为“水的生成者”。
2016年1月,英国爱丁堡大学科学家利用钻石对顶砧制造出某种极端高压状态,从而生成“第五状态氢”,即氢的固体金属状态。这种状态的氢通常存在于大型行星或太阳内核之中,分子分离成单原子,电子的行为特征像金属电子一样。
在地球上和地球大气中只存在极稀少的游离状态氢。在地壳里,如果按质量计算,氢只占总质量的1%,而如果按原子百分数计算,则占17%。氢在自然界中分布很广,水便是氢的“仓库”——氢在水中的质量分数为11%;泥土中约有1
5%的氢;石油、天然气、动植物体也含氢。在空气中,氢气倒不多,约占总体积的一千万分之五。在整个宇宙中,按原子百分数来说,氢却是最多的元素。据研究,在太阳的大气中,按原子百分数计算,氢占81
75%。在宇宙空间中,氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。
氢是原子序数为1的化学元素,化学符号为H (Hydrogenium),在元素周期表中位于第一位。其原子质量为1
00794u,是最轻的元素,也是宇宙中含量最多的元素,大约占据宇宙质量的75%。主星序恒星的主要成分都是等离子态的氢。而在地球上,自然条件形成的游离态的氢单质相对罕见。
氢最常见的同位素是氕(piē),含1个质子,不含中子。在离子化合物中,氢原子可以得一个电子成为氢阴离子(以 H