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'''氫''',[[化學元素]]之首也,[[化學符號|符號]]為'''H''',[[原子序數]]為1。氫常呈氣態,曰氫氣。色味咸無,乃極易燃之雙原子[[氣體]],誠為最輕矣,蓋世含量最高之[[物質|物]]也。[[水]]、眾[[有機化合物]]及活物咸其原子之倉廩。極導熱,與[[氧]]化合則成[[水]]。零[[攝氏度]]及一[[大氣壓]]下,每升氫氣才重零點零九克——誠為同體[[空氣]]重量之十四點五份之一。 |
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'''氫'''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。 |
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常溫下,氫惰也,可以[[催化劑]]活之。處高温,則為活者。除[[稀有氣體]]元素,幾近凡為元素者咸可與之成[[化合物]]。 |
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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[[水]]得之,惟價昂甚耳。 |
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諸氫之中,以[[同位素|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。 |
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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。 |
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*有曰氫源於[[希臘語]]中之「{{lang|el|hydro}}{{lang|el|gens}}」,{{lang|el|hydro}}為水之意,{{lang|el|gens}}意謂「造成」,全意「生水之物」矣。 |
*有曰氫源於[[希臘語]]中之「{{lang|el|hydro}}{{lang|el|gens}}」,{{lang|el|hydro}}為水之意,{{lang|el|gens}}意謂「造成」,全意「生水之物」矣。 |
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*中文原稱「氫氣」為「輕氣」,「氫」屬後造之形聲字也。 |
*中文原稱「氫氣」為「輕氣」,「氫」屬後造之形聲字也。 |
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==分布== |
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游離態氫於[[地球]]與[[大氣]]中者甚 |
游離態氫於[[地球]]與[[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[[空氣|氣]]中之氫氣基稀,乃體積二百萬之一。 |
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==製備== |
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* [http://intl.sciencemag.org/cgi/content/abstract/300/5626/1740 氫經濟對環境之潛在影響](英文) |
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* [http://idic.tier.org.tw/TFCF/data/name/name_1.htm 台北市燃料電池基金會:氫能] |
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[[zh-min-nan:H (goân-sò͘)]] |
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[[zh-yue:氫]] |
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二〇〇七年一〇月二九日 (一) 〇九時一〇分審
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總體特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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名稱, 代號, 序號 | 氫、H、1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
系列 | 非金屬 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
族, 週期, 元素分區 | 一族, 一, 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 帕(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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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核磁公振特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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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 |
氫者(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,亦可由電解水得之,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置鐵於稀硫酸,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。
- 日語及朝鮮語循希臘語原義,曰「水素」。
分布
游離態氫於地球與大氣中者甚稀。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。唯氣中之氫氣基稀,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,價廉也。以天然氣為原料,升温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,氧亦隨之生也。
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:
法 | 本論 | 適用原料氣 | 製得之氫氣純度 | 宜格 |
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高壓催化法 | 氫與氧起催化反應以去氧 | 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 | 小 |
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 | 大 |
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 | 大 |
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 | 小 |
同位素
元素之眾,惟氫之同位素多名耳。其如氕者(piē,ㄆㄧㄝ)(1H)、氘者(dāo,ㄉㄠ)(2H,D,重氫)、氚者(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,可產氨與甲醇,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成金屬,較其它方法更易控其性質,金屬之純並高矣。廣用於鎢、鉬、鈷、鐵等金屬粉末與鍺、硅之產。
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)之原子核聚變時,所生之能可製極具殺傷力及破壞性之氫彈,其量大於原子彈。
時亦可為將作汽車之可替代性然料。美國於二〇〇二年亦提「國家氫氣動力計劃」。惟技術未熟,未被廣用於工業。二〇〇三年科學家發之,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。惟一些因素亦可抵之影,其如減用氯氟甲烷、土壤之吸收、及闢燃料電池新技等。
另見
它典
- (英文) 洛斯阿拉莫斯國家實驗室 —— Chaplin/篡室一
- (英文) WebElements.com —— Chaplin/篡室一
- (英文) EnvironmentalChemistry.com —— Chaplin/篡室一
- (英文) 核磁共振 —— Chaplin/篡室一