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       在眾多的化學(xué)元素中，氫是最輕的。它是元素周期表中的第1個(gè)元素（原子序數(shù)為1，原子量為1），故又可稱其為1號元素。氫是一種無色、無臭和無味的氣體。怎樣知道它是最輕的呢？我們不妨來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，大家都知道，用肥皂水和竹管可以吹出一個(gè)個(gè)透明的肥皂泡。如果我們用金屬鋅和鹽酸發(fā)生反應(yīng)，就會產(chǎn)生氫氣。把氫氣通入肥皂水中，也會吹出肥皂泡，充滿氫氣的肥皂泡和普通的（充滿空氣）肥皂泡有一點(diǎn)不同，那就是充滿氫氣的肥皂泡在空氣中上升得更高。這就是因?yàn)闅錃馓貏e輕，它只是空氣質(zhì)量的1／29。

       人們利用氫氣特別輕這個(gè)特性，用它來充氣球和飛艇，例如曾經(jīng)號稱世界上最大的飛艇勞斯?安極立司號的里面充填的就是氫氣。1924年10月，勞斯?安極立司號飛艇從德國出發(fā)，航行了81個(gè)小時(shí)，航程8000多公里，最后到達(dá)美國。因?yàn)闅錃馊菀字鸷捅ǎ懿话踩?，現(xiàn)在已經(jīng)用比氫重4倍的氦代替。氦是惰性氣體，不會著火?，F(xiàn)在，人們只利用氫氣球進(jìn)行高空氣象探測；在節(jié)日里放飛五彩繽紛的氫氣球以點(diǎn)綴節(jié)日氣氛。

       氫氣球?yàn)槭裁磿?？這是因?yàn)闅錃饽芎涂諝庵械难鯕獍l(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，化合成水。爆炸就是劇烈的伴隨光和聲音的化學(xué)反應(yīng)。純凈的氫氣（即不混雜空氣時(shí)）是可以安全貯存的。

       除了氧以外，氫氣還能與許多非金屬元素化合，如生成硫化氫，也可以與金屬元素化合，生成金屬氫化物，例如氫與金屬鈉化合，形成了氫化鈉。

       氫是宇宙中蘊(yùn)藏量最豐富的化學(xué)元素。繁星燦爛的銀河系，包括太陽和它的行星，就是在120～150億年前由蘊(yùn)藏量最豐富的氫元素逐漸演變而來的。即在高于7×10（6次方）K（絕對溫度）時(shí)，氫的原子核發(fā)生聚變反應(yīng)，變成氦的原子核，然后再由氦原子核變?yōu)樘荚雍撕脱踉雍?，以至于其他許許多多的化學(xué)元素。因此，氫往往被認(rèn)為是化學(xué)元素的起源。

       盡管氫在宇宙間的含量特別多，但它在地殼中的蘊(yùn)藏量并不很豐富，按其豐度只能排行第9位。在地球上氫主要以化合物的形式（如水、碳?xì)浠衔铩⑻妓衔铮┐嬖?。游離狀態(tài)的氫氣比較集中的地方有兩處：一處是在火山爆發(fā)時(shí)噴出的氣體中；另一處是天然氣中。在大氣中，氫氣含量少于1／10（6次方），大多是各種有機(jī)化合物（包括動、植物體的腐敗產(chǎn)物）分解所產(chǎn)生的。

       在當(dāng)今世界上，能源成為人類關(guān)注的重大問題。縱觀世界能源狀況，所利用的主要是石油、煤炭和天然氣。它們的蘊(yùn)藏量畢竟有限，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，將被逐漸耗盡，有面臨枯竭的危險(xiǎn)。石油、煤炭和天然氣的燃燒產(chǎn)物給自然界帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染，還給地球帶來溫室效應(yīng)，影響生態(tài)平衡。

       為擺脫世界性的能源危機(jī)，科學(xué)家們開始探索氫能源。氫作為能源的優(yōu)點(diǎn)有：（1）氫的儲量豐富，僅利用海水產(chǎn)生的氫氣所能提供的能量將比地球上所有化石燃料大9000倍；（2）氫氣燃燒以后生成水，它對環(huán)境不造成任何污染，因此氫有“無污染能源”的美稱；（3）從廣義的角度來說，氫能還包括氫的兩種同位素（氘和氚）發(fā)生核聚變以后釋放的能量，它比氫釋放的能量要大得多。

       由于氫氣是一種無污染的能源，所以首先在汽車行業(yè)中試用。氫發(fā)動機(jī)汽車是1970年開始研制的，從1980年起，日本的研制工作一直領(lǐng)先于歐美。1982年，國際氫能源協(xié)會在美國洛杉磯召開國際氫汽車行車距離比賽，日本武藏工業(yè)大學(xué)研究小組制造的“武藏5號”氫發(fā)動機(jī)汽車，用80升液氫，行駛了400公里。1990年，武藏大學(xué)在日產(chǎn)汽車公司協(xié)助下，推出了以氫為燃料，時(shí)速可達(dá)125公里的新型汽車?，F(xiàn)在，美國和德國也正在研制使用氫氣為燃料的小型客車。

       現(xiàn)在，各國還在研究將氫氣用作飛機(jī)燃料。1988年4月，前蘇聯(lián)的一架圖154噴氣式客機(jī)，采用液氫和天然氣組成的混合燃料，成功地進(jìn)行了一次飛行試驗(yàn)，雖然只飛行了21分鐘，但卻是一次有益的嘗試。1990年，前蘇聯(lián)便在國際航空航天技術(shù)博覽會上展示了第一架以氫為動力的飛機(jī)。

       氫一共有三種同位素，它們是氫、氘（dāo，又名重氫）和氚（chuān，又名超重氫）。這三種同位素的原子核含有相同的質(zhì)子數(shù)，都是1，但是所含的中子數(shù)卻不相同。氫原子核中不含中子，氘原子核含有1個(gè)中子，氚原子核含有2個(gè)中子，因此它們的質(zhì)量數(shù)分別是1、2和3。在天然的氫氣中，氫占99．984％；氘只占0．016％；氚的含量更少，氚大部分是由宇宙射線中的中子和質(zhì)子轟擊上層大氣中的氮而形成的。

       氘和氧的化合物稱為重水，在原子核反應(yīng)堆中用作減速劑。這是因?yàn)橹厮苁购朔磻?yīng)產(chǎn)生的中子減速，受控制的中子再去引發(fā)其他鈾原子裂變，使原子核反應(yīng)才能持續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)堆才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。否則裂變失控將發(fā)生原子爆炸。

       近年來，氘和氚已經(jīng)成為引人注目的元素，這是因?yàn)樗鼈兊脑雍嗽诟邷叵驴梢跃酆掀饋恚⒎懦龃罅康臒崮?。通常把這一反應(yīng)稱為熱核反應(yīng)，它放出的熱能比原子核裂變反應(yīng)（即原子彈和原子核反應(yīng)堆所發(fā)生的反應(yīng)）大10倍。

       在地球上，第一次利用熱核反應(yīng)的是氫彈。氫彈里面其實(shí)沒有氫，里面裝的是氘和一顆原子彈。當(dāng)原子彈爆炸后，它所產(chǎn)生的能量把氘加熱到非常高的溫度，從而引發(fā)了熱核反應(yīng)。

       現(xiàn)在，科學(xué)家正在積極地研究能夠人為控制的熱核反應(yīng)，希望它能夠把熱量慢慢地釋放出來，稱為“受控?zé)岷朔磻?yīng)”。