氢-第1章

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氢是一种化学元素，化学符号为H，原子序数是1，在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最小的。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。
目录

简介
物理属性
其他性质
氢的同位素氢…4
氢…5
氢…6
氢…7
图表
备注
发现
分布
制备工业制法
其他制法
纯化
用途
最轻的气体——氢气
发现者
不用汽油的汽车
气球的妙用
飞人之死
制氢电力来源简介
物理属性
其他性质
氢的同位素　氢…4　
氢…5　
氢…6　
氢…7　
图表　
备注
发现
分布
制备　工业制法　
其他制法
纯化
用途最轻的气体——氢气发现者不用汽油的汽车气球的妙用飞人之死制氢电力来源　


　　
简介
　　氢　（qīng）　　　氢是一种化学元素，化学符号为H，原子序数是1，在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最小的。氢＇1＇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。它是宇宙中含量最高的物质。　氢原子存在于水；　所有有机化合物和活生物中。导热能力特别强，跟氧化合成水。在0℃和一个大气压下，每升氢气只有0。09克——仅相当于同体积空气质量的14。5分之一。（实际比空气轻14。38倍）　　　元素在太阳中的含量：（％）　75　地壳中含量：（％）1。5　　　在常温下，氢气比较不活泼，但可用催化剂活化。单个存在的氢原子则有极强的还原性。在高温下氢非常活泼。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。　　　名称；　符号；　序号：氢、H、1氢结构示意图　　（氢气的化学式：H2）　　　系列：非金属　　　原子体积：（立方厘米/摩尔）　　　14。4　　　氧化态：　　　Main　H＋1　　　Other　H0；　H…1　　　族；　周期；　元素分区：1族；　1；　s　　　电离能　（kJ　/mol）　　　M　…　M＋　1312　　　密度、硬度：0。0899　kg/m3（273K）、NA　　　热导率：　W/（m·K）　　　180。5　　　化学键能：　（kJ　/mol）　　　H…H　454　　　H…F　566　　　H…Cl　431　　　H…Br　366　　　H…I　299　　　晶胞参数：　　　a　=　470　pm　　　b　=　470　pm　　　c　=　340　pm　　　α　=　90°　　　β　=　90°　　　γ　=　120°　　　颜色和外表：无色　　　声音在其中的传播速率：（m/S）　　　1310　　　Image：H；1。jpg　　　大气含量：0。0001　％　　　地壳含量：0。88　％　　　原子属性　　　原子量：1。00794　原子量单位氢　内部示意图　　原子半径：（计算值）　25（53）pm　　　共价半径：37　pm　　　范德华半径：120　pm　　　价电子排布：1s1　　　电子在每能级的排布：1　　　氧化价（氧化物）：1（两性的）　　　晶体结构：六角形
＇编辑本段＇物理属性
　　物质状态　气态　　　核内质子数：1　　　核外电子数：1　　　核电核数：1　　　质子质量：1。673E…27　　　质子相对质量：1。007　　　所属周期：1　　　所属族数：IA　　　摩尔质量：1g/mol　　　氢化物：无　　　氧化物：H2O　　　最高价氧化物：H2O　　　外围电子排布：1s1　　　核外电子排布：1　　　颜色和状态：无色气体　　　原子半径：0。79　　　常见化合价：＋1；…1　　　熔点：14。025　K　（…259。125　°C）　　　沸点：20。268　K　（…252。882　°C）　　　摩尔体积：22。4L/mol　　　汽化热：0。44936　kJ/mol　　　熔化热：0。05868　kJ/mol　　　蒸气压：209　帕斯卡（23K）　　　声速：1270　m/s（293。15K）
＇编辑本段＇其他性质
　　电负性：2。2（鲍林标度）　　　比热：14304　J/（kg·K）　　　电导率：无数据　　　热导率：0。1815　W/（m·K）　　　电离能：1312　kJ/mol　　　最稳定的同位素　　　同位素　丰度　半衰期　衰变模式　衰变能量　　　MeV　衰变产物　　　1H　99。985　％　稳定　　　2H　0。015　％　稳定　　　3H　10…15　％　/　　　人造　12。32年　β衰变　0。019　3He　　　4H　人造　9。93696×10…23秒　中子释放　2。910　3H　　　5H　人造　8。01930×10…23秒　中子释放　？　4H　　　6H　人造　3。26500×10…22秒　三粒中子　　　释放　？　3H　　　7H　人造　无数据　中子释放？　？　6H？　　　核磁公振特性　　　1H　2H　3H　　　核自旋　1/2　1　1/2　　　灵敏度　1　0。00965　1。21方法　基本原理　适用原料气　制得的氢气纯度（％）　适用规格　　　高压催化法　氢与氧发生催化反应而除去氧　　　含氧的氢气，主要为电解法制得的氢气　99。999　小　　　金属氢化物分离法　先使氢与金属形成金属氢化物后，加热或减压使其分解　氢含量较低的气体　》99。9999　中小　　　高压吸附法　吸附剂选择吸附杂质　任何含氢气体　99。999　大　　　低温分离法　低温下使气体冷凝　　　任何含氢气体　90~98　大　　　钯合金薄膜扩散法　钯合金薄膜对氢有选择渗透性，而其他气体不能透过　氢含量较低的气体　》99。9999　中小　　　聚合物薄膜扩散法　气体通过薄膜的扩散速率不同　　　炼油厂废气　92~98　小

氢的同位素
　　在自然界中存在的同位素有：　氕　（氢1）、氘　（氢2；　重氢）、氚　（氢3；　超重氢）　　　以人工方法合成的同位素有：　氢4、氢5、氢6、氢7　　　氕指同位素…氢；这里是特指的　　　氢，可以泛指氢这种元素　即原子核中只有一个质子的元素，　包括氕氘氚；同时也可以指氢气。　　　氘的元素符号为Ｄ，氚的元素符号为Ｔ。　　　最稳定的同位素　　　同位素　　　丰度　　　半衰期　　　衰变模式　　　衰变能量　　　MeV　　　衰变产物　　　1H　　　99。985　％　稳定　　　2H　　　0。015　％　稳定　　　3H　　　10…15　％　/　　　人造　　　12。32年　β衰变　　　0。019　3He＇来源请求＇　　　4H　　　人造　9。93696×10…23秒　中子释放　　　2。910　3H　　　5H　　　人造　8。01930×10…23秒　中子释放　？　4H　　　6H　　　人造　3。26500×10…22秒　三粒中子　　　释放　？　3H　　　7H　　　人造　无数据　中子释放？　？　6H？　　　核磁共振特性　　　1H　2H　3H　　　核自旋　　　1/2　1　1/2　　　灵敏度　1　0。00965　1。21
氢…4
　　氢4…是氢的同位素之一，它包含了质子和三个中子。在实验室里，是用氘的原子核来轰炸氚的原子核，来合成一个氢4的原子核。在这过程中，氚的原子核会从氘的原子核上吸收一个中子。氢4的质量为4。0279121U，半衰期为9。93696x10…22秒。
氢…5
　　氢…5是氢的同位素之一，它的原子核包含了四个中子和一个质子，在实验室里用一个氚的原子核来轰炸氚，这让氚吸收两个氚原子核的质子而形成了氢5。氢5的半衰期非常短，只有8。01930×10…22秒。
氢…6
　　氢…6不稳定的氢同位素之一，它包含了一个质子和五个中子，半衰期为3×10…22秒　。
氢…7
　　氢…7不稳定的氢同位素之一，它包含了一个质子和六个中子。
图表
　　符号　Z（p）　　N（n）　　原子质量单位　（u）　　半衰期　　原子核自旋　　丰度　　丰度的变化率　　
1H　1　0　1。00782503207（10）　稳定　＇》2。8×1023　年＇　1/2＋　0。999885（70）　0。999816…0。999974　
2H　1　1　2。0141017778（4）　稳定　1＋　0。000115（70）　0。000026…0。000184　
3H　1　2　3。0160492777（25）　12。32（2）　年　1/2＋　
　
　
4H　1　3　4。02781（11）　1。39（10）×10…22　s　＇4。6（9）　MeV＇　2…　
　
　
5H　1　4　5。03531（11）　》9。1×10…22　s　？　（1/2＋）　
　
　
6H　1　5　6。04494（28）　2。90（70）×10…22　s　＇1。6（4）　MeV＇　2…#　
　
　
7H　1　6　7。05275（108）#　2。3（6）×10…23#　s　＇20（5）#　MeV＇　1/2＋#　
　
　

备注
　　画上#号的数据代表没有经过实验的证明，只是理论推测而已，而用括号括起来的代表数据不确定性。

发现
　　16世纪末期，瑞士化学家巴拉采尔斯把铁放在硫酸中，铁片顿时和硫酸发生激烈的化学反应，放出许多气泡——氢气。但直到1766年，氢才被英国科学家卡文迪许（Henry　Cavendish）确定为化学元素，当时称为可燃空气，并证明它在空气中燃烧生成水。（一说：1783年）1787年法国化学家拉瓦锡　（Antoine　Lavoisier）证明氢是一种单质并给它命名。

分布
　　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，如果按重量计算，氢只占总重量的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”——水中含11％的氢；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。
＇编辑本段＇制备
工业制法
　　C（s）＋H2O（g）=CO（g）＋H2（g）　　　CO（g）＋H2O（g）=（催化剂）CO2（g）＋H2（g）　　　实验室制法：锌与稀硫酸反应　Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑（若用盐酸，制得的氢气中可能会混有HCl气体，因为稀盐酸也有一定的挥发性）
其他制法
　　Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑（反应速度较慢）　　　Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑（反应速度太快）　　　2Al＋3H2SO4=Al2（SO4）3＋H2↑　　　Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑　　　Fe＋H2SO4=feSO4＋H2↑　　　Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑　　　Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑　　　Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑　　　Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑　　　2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑　　　工业法有电解法、烃裂解法、烃蒸气转化法、炼厂气提取法。

纯化
　　随着半导体工业、精细化工和光电纤维工业的发展，产生了对高纯氢的需求。例如，半导体生产工艺需要使用99。999％以上的高纯氢。但是目前工业上各种制氢方法所得到的氢气纯度不高，为满足工业上对各种高纯氢的需求，必须对氢气进行进一步的纯化。氢气的纯化方法大致可分为两类（物理法和化学法），　氢气提纯方法主要有低温吸附法，低温液化法，金属氢化物氢净化法；此外还有钯膜扩散法，中空纤维膜扩散法和变压吸附法等，六种方法。

用途
　　氢是重要工业原料，如生产合成氨和甲醇，也用来提炼石油，氢化有机物质作为收缩气体，用在氧氢焰熔接器和火箭燃料中。在高温下用氢将金属氧化物还原以制取金属较之其他方法，产品的性质更易控制，同时金属的纯度也高。广泛用于钨、钼、钴、铁等金属粉末和锗、硅的生产。　　　由于氢气很轻，人们利用它来制作氢气球。（注意：目前出于安全考虑，一般用氦气作为原料制造氢气球。）氢气与氧气化合时，放出大量的热，被利用来进行切割金属。　　　利用氢的同位素氘和氚的原子核聚变时产生的能量能生产杀伤和破坏性极强的氢弹，其威力比原子弹大得多。　　　现在，氢气还作为一种可替代性的未来的清洁能源，用于汽车等的燃料。为此，美国于2002年还提出了“国家氢动力计划”。但是由于技术还不成熟，还没有进行大批的工业化应用。2003年科学家发现，使用氢燃料会使大气层中的氢增加约4～8倍。认为可能会让同温层的上端更冷、云层更多，还会加剧臭氧洞的扩大。但是一些因素也可抵销这种