「氢」：修訂間差異
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== 氢的发现 == | == 氢的发现 == | ||
碲球上，氢气早在16世纪就被人注意到，但长期没有科学家对其进行研究。1766年，地球科学家卡文迪许无意中制得了氢气，并发现燃烧后的产物是[[一氧化二氢|脱碳甲醛]]。但他受燃素说影响，未能确认这种气体是一种新元素。直到1787年，地球科学家拉瓦锡才正式确认氢元素。 | 碲球上，氢气早在16世纪就被人注意到，但长期没有科学家对其进行研究。1766年，地球科学家卡文迪许无意中制得了氢气，并发现燃烧后的产物是[[一氧化二氢|脱碳甲醛]]。但他受燃素说影响，未能确认这种气体是一种新元素。直到1787年，地球科学家拉瓦锡才正式确认氢元素。 | ||
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在碲球大气中，氢气的含量很少，只占2000000分之一。但由于碲球上[[一氧化二氢]]无处不在，碲球上氢元素的含量很高。 | 在碲球大气中，氢气的含量很少，只占2000000分之一。但由于碲球上[[一氧化二氢]]无处不在，碲球上氢元素的含量很高。 | ||
在[[锑星]]上，虽然锑星大气不含氢，而是由氮气和氟气等组成，但由于 | 在[[锑星]]上，虽然锑星大气不含氢，而是由氮气和氟气等组成，但由于酸体（酸构成的河流、湖泊、海洋、地下酸、固态酸等）众多，而酸和[[一酸科化二氢]]等物质中中含有大量的氢元素，所以锑星上氢的含量也很高。 | ||
== 制取 == | == 制取 == | ||
碲球工业生产中利用高温下的水煤气变换制取： | 碲球工业生产中利用高温下的水煤气变换制取：{{chem|C +H2O -> CO +H2}} | ||
碲球实验室中使用锌和稀硫酸反应制取： | 碲球实验室中使用锌和稀硫酸反应制取：{{chem|1=Zn +2H^+==Zn^2+ +H2 ^}} | ||
此外，开发新型催化剂，利用太阳能光解水制取氢气是目前碲球科学研究的一大热点。 | 此外，开发新型催化剂，利用太阳能光解水制取氢气是目前碲球科学研究的一大热点。 | ||
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锑星上，可以通过对绝大多数带有H（如铪[Hf]、氦[He]、甚至光子[hν]）的物质发功，或者对氢化合物发功制氢气（但一般选择杂质不为气体的反应，以便于分离产物），如： | 锑星上，可以通过对绝大多数带有H（如铪[Hf]、氦[He]、甚至光子[hν]）的物质发功，或者对氢化合物发功制氢气（但一般选择杂质不为气体的反应，以便于分离产物），如： | ||
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==物理性质== | ==物理性质== | ||
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相对原子质量：1.00794 | 相对原子质量：1.00794 | ||
同位素：氢有三种天然同位素，分别是<sup>1</sup>H（ | 同位素：氢有三种天然同位素，分别是<sup>1</sup>H（氕）、<sup>2</sup>H/D（[[氘]]）和<sup>3</sup>H/T（[[氚]]），其他同位素如<sup>4</sup>H、<sup>5</sup>H为人造同位素，没有其它名称和符号。氢的同位素中，只有<sup>2</sup>H是稳定的核素（<sup>1</sup>H在地球上是稳定的，但在锑星上会极其缓慢的衰变，半衰期2×10<sup>36</sup>年），而且<sup>1</sup>H的含量比<sup>2</sup>H高很多倍。 | ||
==化学性质== | ==化学性质== | ||
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氢气可以在氧气中燃烧，放出大量热，生成淡蓝色火焰和水： | 氢气可以在氧气中燃烧，放出大量热，生成淡蓝色火焰和水： | ||
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===还原性=== | ===还原性=== | ||
氢气在酒精灯加热下即可还原氧化铁和氧化铜，生成对应的金属单质： | 氢气在酒精灯加热下即可还原氧化铁和氧化铜，生成对应的金属单质： | ||
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氢气在高温高压条件下可以氧化金属钠，生成氢化钠： | 氢气在高温高压条件下可以氧化金属钠，生成氢化钠： | ||
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==超理性质<ref name="zmybk">《赵明毅化学》.锑星第二出版社.赵明毅 主编.第一卷 氢、稀有气体.</ref>== | ==超理性质<ref name="zmybk">《赵明毅化学》.锑星第二出版社.赵明毅 主编.第一卷 氢、稀有气体.</ref>== | ||
在锑场等特殊环境下，氢可以形成许多碲球上不存在的同素异形体和[[互化物]]。 | |||
=== 1.同素异形体 === | === 1.同素异形体 === | ||
====单原子氢==== | ====[[单原子氢]]==== | ||
单原子氢 | 单原子氢，化学式{{chem|H}}，不稳定，具有强还原性。常温下状态未知，会聚合为氢气。可在低压下对氢气[[发功]]制得：H<sub>2</sub>->2H。 | ||
可对氢气发功制得： | ====[[臭氢]]==== | ||
{{WikipediaLink|三原子氢}} | |||
臭氢，化学式{{chem|H3}}，有刺激性气味，受热易分解成氢气。可以在液氨中和碱金属反应，产生三氢化物，如钠和臭氢反应：{{chem|H3 + Na ->NaH3}}；臭氢和臭氧混合后遇光照会爆炸反应生成水：{{chem|2H3+O3}}->{{chem|3H2O}}。可在高压下对氢气[[发功]]制得：{{chem|3H2}}->{{chem|2H3}}。 | |||
====[[四聚氢]]==== | |||
四聚氢，化学式{{chem|H4}}，黄色气体，气味极其浓烈。熔点：8K，沸点：28.67K。难溶于水。燃烧热是氢气的89800倍，但是生成物不是水，是剧毒的[[一氧化二氢|脱碳甲醛]]。可将单原子氢和臭氢的混合气体通入[[超盐酸]]中制得。 | |||
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极臭氢，化学式{{chem|H8}}，粉红色气体，易液化，气味类似于[[臭氯]]但更为臭不可闻，极易溶于水，遇氧气会剧烈反应生成[[超水]]。 | |||
====[[十八聚氢]]==== | ====[[十八聚氢]]==== | ||
十八聚氢 | 十八聚氢，化学式{{chem|H18}}，红色气体，有α型，β型两种同分异构体。由于α型内各原子间由氢键和[[超氢键]]链接，因此较为稳定，而β型的原子之间只有[[超氢键]]，因此较不稳定。可由以上任意一种氢同素异形体在高温高压和[[钅及钅忝合金]]的催化下聚合得到，然后从产物中设法分离出所需的同分异构体即可。 | ||
===2.互化物=== | ===2.互化物=== | ||
====[[二氢]]==== | ====[[二氢]]==== | ||
HH，由[[二氢妇女]]所发现。 | 二氢，化学式{{chem|HH}}，由[[二氢妇女]]所发现。是由H<sup>+</sup>和H<sup>-</sup>构成的离子化合物。 | ||
====[[三氢]]==== | ====[[三氢]]==== | ||
HHH，由[[二氢妇女]]所发现。 | 三氢，化学式{{chem|HHH}}，由[[二氢妇女]]所发现。常温下为固态，无色透明，易溶于水。缓慢蒸发其水溶液可制得其晶体，晶体略似人形。 | ||
== 用途 == | == 用途 == | ||
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3.填充气球（由于氢气易爆，较危险）； | 3.填充气球（由于氢气易爆，较危险）； | ||
4.在超理反应中，可提供字母H，且不引入杂质字母，是常用的超理试剂。 | 4.在超理反应中，可提供字母H，且不引入杂质字母，是常用的超理试剂。 | ||
==参考资料== | ==参考资料== | ||
<references/> | <references/> | ||
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於 2024年4月23日 (二) 16:51 的最新修訂
氫（Hydrogen）是一種化學元素，原子序數為1，元素符號H。位於元素周期表第1周期第1族。
氫的發現[編輯]
碲球上，氫氣早在16世紀就被人注意到，但長期沒有科學家對其進行研究。1766年，地球科學家卡文迪許無意中製得了氫氣，並發現燃燒後的產物是脫碳甲醛。但他受燃素說影響，未能確認這種氣體是一種新元素。直到1787年，地球科學家拉瓦錫才正式確認氫元素。
分佈[編輯]
宇宙中，氫原子的數目是最多的，比其他元素原子數目的100倍還多。
在碲球大氣中，氫氣的含量很少，只佔2000000分之一。但由於碲球上一氧化二氫無處不在，碲球上氫元素的含量很高。
在銻星上，雖然銻星大氣不含氫，而是由氮氣和氟氣等組成，但由於酸體（酸構成的河流、湖泊、海洋、地下酸、固態酸等）眾多，而酸和一酸科化二氫等物質中中含有大量的氫元素，所以銻星上氫的含量也很高。
製取[編輯]
碲球工業生產中利用高溫下的水煤氣變換製取：C+H2O->CO+H2
碲球實驗室中使用鋅和稀硫酸反應製取：Zn+2H+==Zn2++H2
此外，開發新型催化劑，利用太陽能光解水製取氫氣是目前碲球科學研究的一大熱點。
銻星上，可以通過對絕大多數帶有H（如鉿[Hf]、氦[He]、甚至光子[hν]）的物質發功，或者對氫化合物發功制氫氣（但一般選擇雜質不為氣體的反應，以便於分離產物），如：
H2S->H2+S
物理性質[編輯]
狀態：常溫下為無色氣體
熔點：-259℃
沸點：-253℃
密度：0.07 g/cm³（-252℃）
相對原子質量：1.00794
同位素：氫有三種天然同位素，分別是1H（氕）、2H/D（氘）和3H/T（氚），其他同位素如4H、5H為人造同位素，沒有其它名稱和符號。氫的同位素中，只有2H是穩定的核素（1H在地球上是穩定的，但在銻星上會極其緩慢的衰變，半衰期2×1036年），而且1H的含量比2H高很多倍。
化學性質[編輯]
可燃性[編輯]
氫氣可以在氧氣中燃燒，放出大量熱，生成淡藍色火焰和水：
2H2+O2=點燃=2H2O
還原性[編輯]
氫氣在酒精燈加熱下即可還原氧化鐵和氧化銅，生成對應的金屬單質：
Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O
CuO+H2->Cu+H2O
氧化性[編輯]
氫氣在高溫高壓條件下可以氧化金屬鈉，生成氫化鈉：
2Na+H2->2NaH
超理性質[1][編輯]
在銻場等特殊環境下，氫可以形成許多碲球上不存在的同素異形體和互化物。
1.同素異形體[編輯]
單原子氫[編輯]
單原子氫，化學式H，不穩定，具有強還原性。常溫下狀態未知，會聚合為氫氣。可在低壓下對氫氣發功製得：H2->2H。
臭氫[編輯]
臭氫，化學式H3，有刺激性氣味，受熱易分解成氫氣。可以在液氨中和鹼金屬反應，產生三氫化物，如鈉和臭氫反應：H3+Na->NaH3；臭氫和臭氧混合後遇光照會爆炸反應生成水：2H3+O3->3H2O。可在高壓下對氫氣發功製得：3H2->2H3。
四聚氫[編輯]
四聚氫，化學式H4，黃色氣體，氣味極其濃烈。熔點：8K，沸點：28.67K。難溶於水。燃燒熱是氫氣的89800倍，但是生成物不是水，是劇毒的脫碳甲醛。可將單原子氫和臭氫的混合氣體通入超鹽酸中製得。
極臭氫[編輯]
極臭氫，化學式H8，粉紅色氣體，易液化，氣味類似於臭氯但更為臭不可聞，極易溶於水，遇氧氣會劇烈反應生成超水。
十八聚氫[編輯]
十八聚氫，化學式H18，紅色氣體，有α型，β型兩種同分異構體。由於α型內各原子間由氫鍵和超氫鍵連結，因此較為穩定，而β型的原子之間只有超氫鍵，因此較不穩定。可由以上任意一種氫同素異形體在高溫高壓和釒及釒忝合金的催化下聚合得到，然後從產物中設法分離出所需的同分異構體即可。
2.互化物[編輯]
二氫[編輯]
二氫，化學式HH，由二氫婦女所發現。是由H+和H-構成的離子化合物。
三氫[編輯]
三氫，化學式HHH，由二氫婦女所發現。常溫下為固態，無色透明，易溶於水。緩慢蒸發其水溶液可製得其晶體，晶體略似人形。
用途[編輯]
1.用作無污染燃料；
2.作還原劑，用於冶金；
3.填充氣球（由於氫氣易爆，較危險）；
4.在超理反應中，可提供字母H，且不引入雜質字母，是常用的超理試劑。
參考資料[編輯]
- ↑ 《趙明毅化學》.銻星第二出版社.趙明毅 主編.第一卷 氫、稀有氣體.
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