最輕的氣體-氫
化學(xué)先生 / 2019-05-17
氫是元素周期表中的第一號(hào)元素，它的原子是元素中最小的一個(gè)。由于它又輕又小，所以跑得最快，如果人們讓每種元素的原子進(jìn)行一場(chǎng)別開(kāi)生面的賽跑運(yùn)動(dòng)，那么冠軍非氫原子莫屬。
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氫氣是最輕的氣體，在0℃和一個(gè)大氣壓下，每升氫氣只有0.09克，它神奇的無(wú)機(jī)物質(zhì)的“體重”還不到空氣的1/14，它的這種特點(diǎn)，很早就引起了人們的興趣。在1780年時(shí)，法國(guó)一名化學(xué)家便把氫氣充入豬的膀胱中，制成了世界上第一個(gè)、也是最原始的氫氣球，它冉冉地飛向了高空?，F(xiàn)在，人們是在橡膠薄膜中充入氫氣，大量制造氫氣球。
在地球上和地球大氣中只存在極稀少的游離狀態(tài)氫。在地殼里，如果按重量計(jì)算，氫只占總重量的1％，而如果按原子百分?jǐn)?shù)計(jì)算，則占17％。氫在自然界中分布很廣，水便是氫的“倉(cāng)庫(kù)”一一水中含11％的氫;泥土中約有1.5％的氫;石試管中裝著的氫氣油、天然氣、動(dòng)植物體中也含氫。在空氣中，氫氣倒不多，約占總體積的千萬(wàn)分之五。在整個(gè)宇宙中，按原子百分?jǐn)?shù)來(lái)說(shuō)，氫卻是最多的元素。據(jù)研究，在太陽(yáng)的大氣中，按原子百分?jǐn)?shù)計(jì)算，氫占81.75％。在宇宙空間中，氫原子的數(shù)目比其他所有元素原子的總和約大100倍。
氫是重要工業(yè)原料，如生產(chǎn)合成氨和甲醇，也用來(lái)提煉石油，氫化有機(jī)物質(zhì)作為收縮氣體，用在氧氫焰熔接器和火箭燃料中。在高溫下用氫將金屬氧化物還原以制取金屬較之其他方法，產(chǎn)品的性質(zhì)更易控制，同時(shí)金屬的純度也高，廣泛用于鎢、鉬、鉆、鐵等金屬粉末和儲(chǔ)、硅的生產(chǎn)。
由于氫氣很輕，人們利用它來(lái)制作氫氣球(注意:目前出于安全考慮一般用氨氣作為原料制造氫氣球)。氫氣與氧氣化合時(shí)，能放出大量的熱，被利用來(lái)進(jìn)行切割金屬。
利用氫的同位素氘和氚的原子核聚變時(shí)產(chǎn)生的能量能生產(chǎn)殺傷和破壞性極強(qiáng)的氫彈，其威力比原子彈大得多。
現(xiàn)在，氫氣還作為一種可替代性的未來(lái)的清潔能源，用于汽車(chē)等的燃料。為此，美國(guó)于2002年還提出了“國(guó)家氫動(dòng)力計(jì)劃”，但是由于技術(shù)還不成熟還沒(méi)有進(jìn)行大批的工業(yè)化應(yīng)用。2003年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，使用氫燃料會(huì)使大氣層中的氫增加約4-8倍，認(rèn)為可能會(huì)讓同溫層的上端更冷、云層更多，還會(huì)加劇奧氧洞的擴(kuò)大。但是一些因素也可抵消這種影響，如使用氯氯甲烷的減少土壤的吸收，以及燃料電池的新技術(shù)的開(kāi)發(fā)等。
氫是由英國(guó)化學(xué)家卡文迪許在1766年發(fā)現(xiàn)，稱(chēng)之為可燃空氣，并證明它在空氣中燃燒生成水。1787年法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫證明氫是一種單質(zhì)并命名。在地球上氫主要以化和態(tài)存在于水和有機(jī)物中，有三種同位素:氕、氘、氟。
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