氢
氢(hydrogen)是一种化学元素,原子序数为1,元素符号H。
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。
分布
宇宙中,氢原子的数目是最多的,比其他元素原子数目的100倍还多。
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,但由于酸体众多,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
碲球工业生产中利用高温下的水煤气变换制取:
碲球实验室中使用锌和稀硫酸反应制取:
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。
锑星上,可以通过对绝大多数带有H(如Hs、He)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:
物理性质
状态:常温下为无色气体
熔点:-259℃
沸点:-253℃
密度:0.07 g/cm³(-252℃)
相对原子质量:1.00794
同位素:氢有三种天然同位素,分别是1H(最常见)、2H(D)和3H(T),其他同位素如4H、5H为人造同位素,氢的同位素中只有1H和2H是稳定的核素。
化学性质
可燃性
氢气可以在氧气中燃烧,放出大量热,生成淡蓝色火焰:
还原性
氢气在酒精灯加热下即可还原氧化铁和氧化铜:
氧化性
氢气在高温高压条件下可以氧化金属钠,产生氢化钠:
超理性质[1]
1.同素异形体
单原子氢
单原子氢的化学式为H,不稳定有强烈的还原性。常温下为灰色固体,80℃以上会变为氢气。
可对氢气发功制得:
三原子氢
三原子氢虽然碲球人可制得,但在超理环境下才稳定,在非超理环境下会放出电子成为三氢阳离子。
三原子氢的化学式为H3,受热分解成氢气。
可以在液氨中和碱金属反应,产生三氢化物,如钠和三原子氢反应:
三原子氢和臭氧混合后经过光照即可爆炸,产生氢氧自由基:
十八聚氢
十八聚氢的化学式为H18,是由氢气或氢气和三原子氢的混合物在钅及钅忝合金的催化下聚合得到的。用氢气制得的十八聚氢为α型,α-H18内各原子由氢键和超氢键链接,因此熔点较高,其熔点为-7.5℃,沸点为47℃,而用氢气和三原子氢混合物制得的十八聚氢为β型,之间只有超氢键链接,熔点为15℃,沸点为51℃。
四聚氢
H4,黄色气体,味道极其浓烈。熔点:8K,沸点:28.67K,易溶于水。点燃放热是氢气的89800倍,但是生成物不是水,是剧毒的脱碳甲醛。
极臭氢
H20,粉红色气体,味道臭不可闻,极易溶于水,在空气中剧烈反应生成超水。
2.互化物
氢氢酸
超强酸,超理课本有介绍。
二氢
HH,由二氢妇女所发现。
三氢
HHH,由二氢妇女所发现。
其他
氕化氘、氕化氚、氘化氚、氚氮氚、氘氘氚等。
用途
1.用作无污染燃料;
2.作还原剂,用于冶金;
3.填充气球;
4.在超理反应中,提供字母H,且不引入杂质,是常用的超理试剂。
元素周期表 | ||||||||||||||||
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参考资料
- ↑ 《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.