化学元素的奇妙之旅第一站
从今天起,我们将开始化学元素的奇妙之旅,讲述118种化学元素的前世今生。
今天,我们就来讲一讲最轻的元素——氢,氢的原子序数为1.008,它是气体,自生无色,沸点是-253 ,熔点是-259 ,介绍了它的基本信息,我们就来好好了解一下吧!
氢原子作为宇宙大爆炸后的最早形成的元素,结构就较为简单,只包含一个质子和一个核外电子。虽然在宇宙138亿年的历史中,无数恒星将氢核聚变为氦,但是,它依然占据宇宙的四分之三以上,同时,在化合物中,总是有它的身影,尤其是有机化合物中,几乎都含有氢氧根离子。
氢气是一种无色有高度易燃的气体,它通常与氧结合形成水(H2O),大量存在于地球上。氢原子在水分子间形成的弱键使其拥有较高的沸点,允许它在地球上存在而不被蒸发。在通常情况下,物质的固态密度更大,但水就是例外,它在0 以下时,氢键会断裂,与氧原子形成一种晶格结构的晶体类物质。但是,这种晶体存在缝隙,所以冰比水轻。
在生活中,重要的是碳氢化合物(烃),化石燃料(煤、石油、天然气等)就是烃类物质,是我们生产生活的重要能源。假如,没有氢,太阳就不会燃烧,发电变得比登天还难。
早在16世纪,医学家帕拉切尔苏斯就发现强酸与金属会发生置换反应,生成氢气。1671年,罗伯特波义耳也在一次实验中发现同样的现象。1766年,亨利卡文迪认为它是一种元素,他称它为燃素气体。1781年,卡文迪什把氧称为脱燃素气体。1873年,拉瓦锡正式将它称为氢(H,hydrogen),意为水的创造者。
因为氢气是最轻的,所以大多数人无法在地球上发现氢气单质,因为它飘离了大气层。
氢气比所有气体轻,所以它是第一种填充气球的气体,气体也被用于飞艇,飞艇是一种刚性的气球。但是,在1937年载满乘客兴登堡号(LZ 129)飞艇的意外撞击事件,终结了20世纪的齐柏林公司的飞艇旅行。
在火箭发射领域,燃料总是液氢液氧来发动引擎。在交通领域,氢气可以代替烃,成为清洁能源,因为氢气氧气反应只生成水蒸气;还可以做氢燃料电池。但是,还有许多问题需要克服:这种气体易燃,不安全;从烃中提取,会产生温室气体;电解水,既浪费水,又浪费电。
氢气,还有很多用处:生产氨肥,合成环己烷,甲醇(生产塑料),人造黄油,玻璃,硅片,核能发电,核武器(同位素氕氘氚)等。
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