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氫之性
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氫之排位
總體特性
名稱, 代號, 序號 氫、H、1
系列 非金屬
, 週期, 元素分區 一族, , s
密度硬度 0.0899 kg/m3(273K)、NA
颜色和外表 無色
H,1.jpg
大氣含量 10-4 %
地殼含量 0.88 %
原子屬性
原子量 1.00794 原子量單位
原子半徑 (計算值) 25(53)皮米
共價半徑 37 pm
范德華半徑 120 pm
價電子排怖 1s1
電子在每能級的排怖 1
氧化價(氧化物 1(兩性的)
晶體結構 六角形
物理屬性
物質狀態 氣態
熔點 14.025 開氏度 (-259.125 攝氏度
沸點 20.268 開氏度 (-252.882 攝氏度)
摩爾體積 11.42×10-6m3/mol
汽化熱 0.44936 千焦耳/摩爾
熔化熱 0.05868 千焦耳/摩爾
蒸氣熱 209 (23開氏度)
聲速 1270 米/秒(293.15開氏度)
其他性質
電負性 2.2(鮑林標度
比熱 14304 焦耳/千克開文氏
電導率 無數據
熱導率 0.1815 W/(m·K)
電離能 1312 kJ/mol
最穩定的同位素
同位素 豐度 半衰期 衰變模式 衰變能量
MeV
衰變產物
1H 99.985 % 穩定
2H 0.015 % 穩定
3H 10-15 % /
人造
12.32年 β衰變 0.019 3He
4H 人造 9.93696×10-23 中子釋放 2.910 3H
5H 人造 8.01930×10-23 中子釋放 ? 4H
6H 人造 3.26500×10-22 三粒中子
釋放
? 3H
7H 人造 無數據 中子釋放? ? 6H?
核磁公振特性
1H 2H 3H
核自旋 1/2 1 1/2
靈敏度 1 0.00965 1.21
無注者,乃以國際標準基準單位單位及標準氣温和氣壓默許之

者(化學符號︰H、原子序︰一),化學元素也。諸元素中,無有輕於其者。常態之下,二合為一,色味咸無,是為氫氣。六合之中,四有其三,可謂盈於宇宙也。天上諸恒星,壯盛之時,殆盡為是物耳。然於地球之上,所有甚稀,蓋因其過輕之故,幾盡逸於太虛耳。

若欲得之,當分解碳水化合物,甫成即用,免復逸去。諸若加氫裂化哈伯反應等,咸以此成。至若實驗室之內,難以上法,亦可由電解得之,惟價昂甚耳。

諸氫之中,以氫一為最,蓋其質子有一而無中子耳。若化離子,可正可負,多存乎水、有機物間。殆可盡化萬物,尤以酸鹼化學為甚,夫酸鹼反應者,氫陽離子之易處也,故無氫則莫成耳。

若以量子化學目之,尤為要耳。蓋諸中性原子之中,惟其可得薛丁格方程之解,誠為奇也。推及他物,遂得萬物之圖,可謂諸物之先耳。

發現[]

十六世紀末,瑞士化學家巴拉采爾斯於稀硫酸,鐵片即逝,出氣泡,即為氫氣也。然至一七六六年英國科學家亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)定之為化學元素,時謂“可燃空氣”,可於氧氣中燒而生水矣。一七八七年法蘭西化學家拉瓦錫(Antoine Lavoisier)證為單質,易其名氫也。

名稱之源[]

  • 有曰氫源於希臘語中之「hydrogens」,hydro為水之意,gens意謂「造成」,全意「生水之物」矣。
  • 中文原稱「氫氣」為「輕氣」,「氫」屬後造之形聲字也。
  • 日語朝鮮語循希臘語原義,曰「水素」。

分布[]

游離態氫於地球大氣中者甚稀。衡其比重,於地殼內僅百一,倘以原子之數記之,則為百之十七。氫盈與世,百倍於眾元素之和,以原子較為百之九三。水尤氫之倉廩,含氫百之十一;泥者,含氫百之一點五;而「石油」、「天然氣」者亦含氫。唯中之氫氣基稀,乃體積二百萬之一。

製備[]

工業以電解之法、烴裂解之法、烴蒸氣轉化之法、煉廠氣提取之法得之。

蒸氣重組法[]

蒸氣重組之法,多為用也,其法曰:

(水煤氣變換反應)

此乃放熱過程。

蒸氣甲烷重組之法(SMR)乃恆用,價廉。以天然氣作原料,升溫攝氏七百至千一百度間,以金屬催化之,水與甲烷反應,一氧化碳與氫氣得之矣:

電解[]

稍以酸佐水,通電而得氫,亦隨之生也。

純化[]

工業需極純氫也。然今所造之氫,雜他物其間,宜純化之。 氫氣之純化法:

本論 適用原料氣 製得之氫氣純度 宜格
高壓催化法 氫與催化反應以去氧 含氧之氫氣,主為電解法所產之氫氣 百之九十九點九九九
金屬氫化物分離法 先生氫與金屬為金屬氫化物,後加熱或减壓解之 氫含量較低之氫體 大於百之九十九點九九九 中小
高壓吸附法 吸附劑選吸附雜質 凡含氫氣體 百之九十九點九九九
低温分離法 低温下使氣體冷凝 凡含氫氣體 百之九十至九十八
鈀合金薄膜擴散法 鈀合金薄膜對氫有擇滲透性,而其他氫體則不能過之 氫含量較低之氣體 大於百之九十九點九九九 中小
聚合物薄膜擴散法 氣體通過薄膜之擴散速率不同 煉油廠廢氣 百之九十二至九十八

同位素[]

元素之眾,惟氫之同位素多名耳。其如者(piē,ㄆㄧㄝ)(1H)、者(dāo,ㄉㄠ)(2H,D,重氫)、者(chuān,ㄔㄨㄢ)(3H,T,超重氫)。

以人工之法合成同位素 4H、5H、6H、7H。

用途[]

氫乃工業原料之要,可產甲醇,亦作提煉石油,氫化有機物質作收縮氣體,用於氫氧焰熔接器與火箭燃料中。高溫下,以氫還金屬氧化物生金屬,在制其性質較越,金屬亦純矣。廣用於等金屬粉末與之產。

人等用製氫氣球,氫氣甚輕故耳。氫氣與氧氣化合,釋大熱,用之割金屬也。

氘與氚(氫之同位素)之原子核聚變,生能可製氫彈,其能大於原子彈

時亦可為將作汽車之可替代性然料。美國二〇〇二年亦提「國家氫氣動力計劃」。惟技術未熟,未廣用於工業。二〇〇三年科學家發之,用氫燃料可增大氣之氫四八倍,教同溫層上端更冷、雲層更多,亦擴臭氧洞。惟一些因素亦可抵之影,其如減用氯氟甲烷土壤之吸收、及闢燃料電池新術等。


另見[]

它典[]