「氫」:各本之異

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==同位素==
==同位素==
於眾元素中,惟氫之同素擁不同之名。
於眾元素中,惟氫之同素具多名。


於自然界中所有之同位素: [[氕]](piē,ㄆㄧㄝ)(<sup><small>1</small></sup>H)、[[氘]](dāo,ㄉㄠ)(<sup><small>2</small></sup>H,D,重氫)、[[氚]](chuān,ㄔㄨㄢ)(<sup><small>3</small></sup>H,T,超重氫)
於自然界中所有之同位素[[氕]](piē,ㄆㄧㄝ)(<sup><small>1</small></sup>H)、[[氘]](dāo,ㄉㄠ)(<sup><small>2</small></sup>H,D,重氫)、[[氚]](chuān,ㄔㄨㄢ)(<sup><small>3</small></sup>H,T,超重氫)


以人工法合成之同位素: <sup><small>4</small></sup>H、<sup><small>5</small></sup>H、<sup><small>6</small></sup>H、<sup><small>7</small></sup>H。
以人工法合成之同位素: <sup><small>4</small></sup>H、<sup><small>5</small></sup>H、<sup><small>6</small></sup>H、<sup><small>7</small></sup>H。

二〇〇七年一〇月一三日 (六) 〇九時〇二分審

氫之特性
-
 


 
氫於元素周期表中之位
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
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
在没有特别注明的情况下使用的是
國際標準基準單位單位和標準氣温和氣壓

化學元素之一也,化學符號H原子序數乃1,位元素周期表之首。其原子乃眾原子中最小。氫常呈氣態,曰氫氣。其無色無味無臭,乃極易燃雙原子之氣體矣,誠為最輕之氣體,宇內含量最高之也。其原子存於,眾有機化合物及活生物中。其導熱能力極強,與化合則可成。零攝氏度及一大氣壓下,每升氫氣僅重零點零九克——誠為同體積空氣重量之十四點五份之一。

常溫下,氫較不活潑,然可用催化劑活化。高温下,其極活潑。除稀有氣體元素,幾近凡為元素咸可與之生成化合物

發現

十六世紀末,瑞士化學家巴拉采爾斯放稀硫酸中,鐵片即與硫酸生激烈反應,釋大量氣泡——氫氣。然至1766年,氫才被英國科學家亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)定為化學元素,時謂可燃空氣,並證其可在氧氣中燃燒且成水矣。(一說為1783年1787年法國化學家拉瓦錫(Antoine Lavoisier)證其為一單質,並易其名為氫也。

名稱由來

  • 有曰氫此詞源於希臘語中之「hydrogens」,hydro為水之意,gens意謂「造成」,意即「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,謂為「水素」。

分布

地球上及大氣內僅存甚少之游離態氫。在地殼裏,若按重量算之,氫僅佔總重量百份之一,而以原子百分數計算之,則佔百份之十七。大自然中,氫分布甚廣。以水可謂為氫之「倉」也,水中含氫百份之十一;泥中有氫約百份之一點五;而「石油」、「天然氣」與動植物體亦含氫也。空氣中,氫氣只為少數,約佔總體積二百萬份之一。整個宇宙而言,又以原子百分數言之,其為最多之元素矣。據研究,於太陽之大氣中,以原子百分數計算,氫佔百份之九十三。於宇內,氫原子之量比凡元素者之總和大約百倍。

製備

工業法有電解法、烴裂解法、烴蒸氣轉化法、煉廠氣提取法。

蒸氣重組法

蒸氣重組法,在工業上最廣為用之。乃用低碳素之碳氫化合物。

過程為:

(水煤氣變換反應)

此乃放熱過程。

而蒸氣甲烷重組(SMR)乃恆用,亦為最廉之產法。以天然氣作為原料。於攝氏七百至一千一百度間,又以金屬為催化劑,水蒸氣與甲烷反應生成一氧化碳與氫氣:

電解

放少量酸至純水使其導電,再電解以生成氫及

純化

對高純氫之需隨半導體工業、精細化工與光電纖維工業之發展以生。譬喻,半導體生產工藝需用百份之九十九點九九九以上之高純氫。惟現工業上眾製氫法所生胥為不純之氫氣,為愜工業上各種高純氫之需,務對氫氣施以進一步之純化。氫氣之純化法大致可分為兩類並六法,兩法則為物理法與化學法。

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 百分之九十九點九九九
金屬氫化物分離法 先使氫與金屬生成金屬氫化物,再加熱或减壓使其分解 氫含量較低之氫體 大於百分之九十九點九九九 中小
高壓吸附法 吸附劑選吸附雜質 凡含氫氣體 百分之九十九點九九九
低温分離法 低温下使氣體冷凝 凡含氫氣體 百分之九十至九十八
鈀合金薄膜擴散法 鈀合金薄膜對氫有選擇滲透性,而其他氫體則不能過之 氫含量較低之氣體 大於百分之九十九點九九九 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 百分之九十二至九十八

同位素

於眾元素中,惟氫之同素具多名。

於自然界中所有之同位素:(piē,ㄆㄧㄝ)(1H)、(dāo,ㄉㄠ)(2H,D,重氫)、(chuān,ㄔㄨㄢ)(3H,T,超重氫)

以人工法合成之同位素: 4H、5H、6H、7H。

用途

氫乃重要工業原料也,如生產合成甲醇,也用於提煉石油,氫化有機物質作為收縮氣體,用於氫氧焰熔接器與火箭燃料中。於高溫下,以氫還原金屬氧化物生成金屬,較其它方法更易控其性質,金屬之純度並高矣。廣用於等金屬粉末和之生產。

蓋因氫氣甚輕,人等用之製氫氣球。氫氣與氧氣化合時,釋大量熱,被用於切割金屬

用氫之同位素,氘與氚之原子核聚變時,產生之能量可產成極俱殺傷力及破壞性之氫彈,其威力比原子彈大得多。

現,氫氣亦可為一未來之可替代性,用作汽車之然料。美國2002年亦提出「國家氫氣動力計劃」矣。惟技術未算成熟,仍未被大量工業應用。2003年科學家發之,用氫然料會使大氣層中之氫加可四至八倍。認可讓同温層之上端更冷、雲層更多,亦擴臭氧洞。惟一些因素亦可抵銷這種影響,如減少用氯氟甲烷土壤之吸收、及燃料電池新技術之開發等。


另見

它典

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