氫的發(fā)現(xiàn)及用途
化學(xué)先生 / 2019-05-15
氫氣的發(fā)現(xiàn)
在18世紀(jì)末以前，雖然不少人做過(guò)制取氫氣的實(shí)驗(yàn)，所以實(shí)際上很難說(shuō)是誰(shuí)發(fā)現(xiàn)了氫，即使公認(rèn)對(duì)氫的發(fā)現(xiàn)和研究有過(guò)很大貢獻(xiàn)的卡文迪許本人也認(rèn)為氫的發(fā)現(xiàn)不只是他一個(gè)人的功勞。
但是在化學(xué)史上，人們把氫元素的發(fā)現(xiàn)與“發(fā)現(xiàn)和證明了水是氫和氧化合物而非元素”這兩項(xiàng)重大成就，主要?dú)w功于英國(guó)化學(xué)家和物理學(xué)家卡文迪許。因?yàn)樗亲钤绨褮錃馐占饋?lái)，并對(duì)它的性質(zhì)仔細(xì)加以研究的人。
.jpg "卡文迪什用來(lái)制造和收集氫的設(shè)備")
卡文迪什非常喜歡化學(xué)實(shí)驗(yàn)，在一次實(shí)驗(yàn)中，他不小心把一個(gè)鐵片掉進(jìn)了鹽酸中，他正在為自己的粗心而懊惱時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)鹽酸溶液中有氣泡產(chǎn)生。這個(gè)情景一下子吸引了他，剛才不愉快的心情全沒了。
他在努力地思考:這種氣泡是從哪兒來(lái)的呢?它原本是存在鐵片中的呢，還是存在于鹽酸中呢?他接著又做了幾次實(shí)驗(yàn)，把定量的鋅和鐵投到充足的鹽酸和稀硫酸中(每次用的硫酸和鹽酸的質(zhì)量不同)，
發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的氣體量是固定不變的。這說(shuō)明這種新的氣體的產(chǎn)生與所用酸的種類沒有關(guān)系，與酸的濃度也沒有關(guān)系。
卡文迪什用排水法收集了新氣體，他發(fā)現(xiàn)這種氣體不能幫助蠟燭的燃燒，也不能幫助動(dòng)物的呼吸，如果把它和空氣混合在一起，遇到火星就會(huì)爆炸?？ㄎ牡鲜彩俏皇终J(rèn)真的化學(xué)家，不久他測(cè)出了這種氣體的比重，接著又用純氧代替空氣進(jìn)行試驗(yàn)，不僅證明氫和氧能夠化合成水，而且確認(rèn)了大約2份體積的氫和1份體積的氧恰好化合成水，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果毫無(wú)疑義地證明了水是氫和氧的化合物。但卡文迪什受了虛假的“燃素說(shuō)”的欺騙、堅(jiān)持認(rèn)為水是一種元素，不承認(rèn)自己無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了一種新元素。
不過(guò)，雖然卡文迪許做了專門的研究，但對(duì)于點(diǎn)燃這種氣體為什么會(huì)爆炸，以及燃燒的產(chǎn)物是什么、卻沒有回答出來(lái)。
1776年，法國(guó)化學(xué)家馬柯也做了這樣的實(shí)驗(yàn)，依然沒有對(duì)最后的結(jié)果做仔細(xì)深入的研究。
1783年拉瓦錫重復(fù)了他們的實(shí)驗(yàn)，并用紅熱的槍筒分解了水蒸氣、明確提出正確的結(jié)論:水不是元素而是氧和氫的化合物、糾正了兩干多年來(lái)把水當(dāng)做元素的錯(cuò)誤概念。1787年、拉瓦錫給“可燃性空氣”確定了一個(gè)新的、正確的名稱——氫。意思是“產(chǎn)生水的物質(zhì)”。至此，氫才算被人們真正認(rèn)識(shí)。
氫氣概述
氫是無(wú)色、無(wú)嗅的可燃?xì)怏w。“體重”還不到空氣的十四分之ー，是已知最輕的氣體。
氫原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成，是最輕的和最簡(jiǎn)單的原子。
在環(huán)境溫度下，雖然氫相對(duì)而言不是十分活潑，但在高溫下，它可以和幾乎所有別的元素發(fā)生反應(yīng)。通常氫和氧在高溫下的反應(yīng)異常激烈升高溫度，氫可以還原金屬氧化物。
氫主要用途及應(yīng)用行業(yè)
氫氣的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，其中用量最大的是作為一種重要的石油化工原料，用于生產(chǎn)合成氨、甲醇以及石油煉制過(guò)程的加氫反應(yīng)。此外，在電子工業(yè)、治金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、精細(xì)化工合成、航空航天工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用也非常廣泛。
氫氣用量最大的用處是合成氨，世界上60％的氫是用在合成氨上，我國(guó)的比例更高。
為了改善環(huán)境的要求，目前對(duì)汽、柴油的質(zhì)量要求在不斷提高，煉油過(guò)程的加氫裂化和加氫精制過(guò)程，也需要應(yīng)用大量的氫氣，煉油廠重整等過(guò)程副產(chǎn)的氫氣是遠(yuǎn)不夠用的。
在航天領(lǐng)域主要應(yīng)用的是液氫，作為火箭推進(jìn)的主要然料。
除以上常規(guī)用途之外，目前越來(lái)越多的科研機(jī)構(gòu)在著力于研究氫能的開發(fā)和利用。以氫為能源的燃料電池有希望解決我們所面臨的幾乎每一個(gè)能源問(wèn)題。在住宅辦公室里，燃料電池會(huì)在電網(wǎng)無(wú)法辦到的時(shí)候使電燈保持明亮;由氫電池驅(qū)動(dòng)的汽車不會(huì)污染空氣;如果有一天，人類徹底放棄礦物燃料，以氫為基礎(chǔ)的能源將意味著全球變暖壓力的減輕，什么溫室現(xiàn)象、臭氧層破壞、厄爾尼諾現(xiàn)象等麻煩會(huì)立即減小到最低程度，甚至不會(huì)再出現(xiàn)。專家們樂觀的估計(jì)，不久的將來(lái)，燃料電池汽車將成為氫經(jīng)濟(jì)的主力軍。由于燃料電池技術(shù)新的發(fā)展，氫氣作為燃料電池的燃料，展現(xiàn)了極廣泛的和潛在的市場(chǎng)。如何從規(guī)劃及技術(shù)上準(zhǔn)備和迎接這一必然要到來(lái)的發(fā)展，將是一項(xiàng)極為重大的事情。
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