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氫

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氫的特性






氫 - 氦


氫
鋰



圖片參考：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/H-TableImage.png/250px-H-TableImage.png

元素周期表

總體特性

名稱, 符號, 序號
氫、H、1

系列
非金屬

族, 周期, 元素分區
1族, 1, s

密度、硬度
0.0899 kg/m3(273K)、NA

顏色和外表
無色

圖片參考：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/94/H%2C1.jpg/125px-H%2C1.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）pm

共價半徑
37 pm

范德華半徑
120 pm

價電子排布
1s1

電子在每能級的排布
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 K （-259.125 °C）

沸點
20.268 K （-252.882 °C）

摩爾體積
11.42×10-6m3/mol

汽化熱
0.44936 kJ/mol

熔化熱
0.05868 kJ/mol

蒸氣壓
209 帕（23K）

聲速
1270 m/s（293.15K）

其他性質

電負性
2.2（鮑林標度）

比熱
14304 J/(kg·K)

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秒
中子釋放
2.910
3H

5H
人造
8.01930×10-23秒
中子釋放
?
4H

6H
人造
3.26500×10-22秒
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

在沒有特別注明的情況下使用的是
國際標準基準單位單位和標準氣溫和氣壓
氫是一種化學元素，化學符號為H，原子序數是1，在元素周期表中位於第一位。它的原子是所有原子中最細小的。氫通常的單質形態是氫氣。它是無色無味無臭，極易燃燒的雙原子的氣體，氫氣是最輕的氣體。它是宇宙中含量最高的物質。氫原子存在於水, 所有有機化合物和活生物中。導熱能力特別強，跟氧化合成水。在0攝氏度和一個大氣壓下，每升氫氣只有0.09克重——僅相當於同體積空氣重量的14.5分之一。
在常溫下，氫比較不活潑，但可用催化劑活化。在高溫下氫非常活潑。除稀有氣體元素外，幾乎所有的元素都能與氫生成化合物。





目錄[隱藏]

1 發現
2 名稱由來
3 分佈
4 製備

4.1 蒸氣重組法
4.2 電解
5 純化
6 同位素
7 用途
8 參見
9 外部連接



[編輯] 發現
16世紀末期，瑞士化學家巴拉採爾斯把鐵放在硫酸中，鐵片頓時和硫酸發生激烈的化學反應，放出許多氣泡——氫氣。但直到1766年，氫才被英國科學家亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)確定為化學元素，當時稱為可燃空氣，並證明它在空氣中的氧氣中燃燒生成水。(一說：1783年)1787年法國化學家拉瓦錫 (Antoine Lavoisier)證明氫是一種單質並給它命名。

[編輯] 名稱由來

希腊語 hydro(水) gens(造成)，意即「產生水」的物質。
中文原稱「氫氣」為「輕氣」，「氫」屬爾後新造的形聲字。
日語及朝鮮語循希臘語原義，稱為「水素」，

[編輯] 分佈
在地球上和地球大氣中只存在極稀少的游離狀態氫。在地殼里，如果按重量計算，氫只占總重量的1%，而如果按原子百分數計算，則占17%。氫在自然界中分佈很廣，水便是氫的「倉庫」——水中含11%的氫；泥土中約有1.5%的氫；石油、天然氣、動植物體也含氫。在空氣中，氫氣倒不多，約占總體積的兩百萬分之一。在整個宇宙中，按原子百分數來說，氫卻是最多的元素。據研究，在太陽的大氣中，按原子百分數計算，氫占93%。在宇宙空間中，氫原子的數目比其他所有元素原子的總和約大100倍。

[編輯] 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。

[編輯] 蒸氣重組法
蒸氣重組法是工業上最廣為應用的。它使用了低碳素的碳氫化合物。
過程為：

CnHm + n H2O → n CO + (m/2 + n) H2

CO + H2O → CO2 + H2（水煤氣變換反應）
這是放熱過程。
其中蒸氣甲烷重組（SMR）是最常用也最便宜的生產方法。它使用天然氣為原料。在700–1100°C，以金屬為催化劑，水蒸氣與甲烷反應產生一氧化碳和氫氣：CH4+H2O→ CO + 3 H2。

[編輯] 電解
加入少量酸到純水令水導電，再進行電解，可得氫和氧。

[編輯] 純化
隨著半導體工業、精細化工和光電纖維工業的發展，產生了對高純氫的需求。例如，半導體生產工藝需要使用99.999%以上的高純氫。但是目前工業上各種制氫方法所得到的氫氣純度不高，為滿足工業上對各種高純氫的需求，必須對氫氣進行進一步的純化。氫氣的純化方法大致可分為兩類（物理法和化學法），六種方法。
氫氣的純化方法：



方法
基本原理
適用原料氣
制得的氫氣純度（%）
適用規格

高壓催化法
氫與氧發生催化反應而除去氧
含氧的氫氣，主要為電解法制得的氫氣
99.999
小

金屬氫化物分離法
先使氫與金屬形成金屬氫化物後，加熱或減壓使其分解
氫含量較低的氣體
>99.9999
中小

高壓吸附法
吸附劑選擇吸附雜質
任何含氫氣體
99.999
大

低溫分離法
低溫下使氣體冷凝
任何含氫氣體
90~98
大

鈀合金薄膜擴散法
鈀合金薄膜對氫有選擇滲透性，而其他氣體不能透過
氫含量較低的氣體
>99.9999
中小

聚合物薄膜擴散法
氣體通過薄膜的擴散速率不同
煉油廠廢氣
92~98
小

[編輯] 同位素
在眾多元素中，只有氫的同素擁有不同名稱。
在自然界中存在的同位素有: 氕（piē，ㄆㄧㄝ）（1H）、氘（dāo，ㄉㄠ）（2H，D，重氫）、氚（chuān，ㄔㄨㄢ）（3H，T，超重氫）
以人工方法合成的同位素有: 4H、5H、6H、7H。

[編輯] 用途
氫是重要工業原料，如生產合成氨和甲醇，也用來提煉石油，氫化有機物質作為收縮氣體，用在氫氧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，產品的性質更易控制，同時金屬的純度也高。廣泛用於鎢、鉬、鈷、鐵等金屬粉末和鍺、硅的生產。
由於氫氣很輕，人們利用它來製作氫氣球。氫氣與氧氣化合時，放出大量的熱，被利用來進行切割金屬。
利用氫的同位素氘和氚的原子核聚變時產生的能量能生產殺傷和破壞性極強的氫彈，其威力比原子彈大得多。
現在，氫氣還作為一種可替代性的未來的清潔能源，用於汽車等的燃料。為此，美國於2002年還提出了「國家氫動力計劃」。但是由於技術還不成熟，還沒有進行大批的工業化應用。2003年科學家發現，使用氫燃料會使大氣層中的氫增加約4～8倍。認為可能會讓同溫層的上端更冷、雲層更多，還會加劇臭氧洞的擴大。但是一些因素也可抵銷這種影響，如使用氯氟甲烷的減少、土壤的吸收、以及燃料電池的新技術的開發等。

氫是一種化學元素，化學符號為H，原子序數是1，在元素周期表中位於第一位。它的原子是所有原子中最細小的。氫通常的單質形態是氫氣。它是無色無味無臭，極易燃燒的雙原子的氣體，氫氣是最輕的氣體。它是宇宙中含量最高的物質。氫原子存在於水, 所有有機化合物和活生物中。導熱能力特別強，跟氧化合成水。在0攝氏度和一個大氣壓下，每升氫氣只有0.09克重——僅相當於同體積空氣重量的14.5分之一。

在常溫下，氫比較不活潑，但可用催化劑活化。在高溫下氫非常活潑。除稀有氣體元素外，幾乎所有的元素都能與氫生成化合物。


在地球上和地球大氣中只存在極稀少的游離狀態氫。在地殼里，如果按重量計算，氫只占總重量的1%，而如果按原子百分數計算，則占17%。氫在自然界中分佈很廣，水便是氫的「倉庫」——水中含11%的氫；泥土中約有1.5%的氫；石油、天然氣、動植物體也含氫。在空氣中，氫氣倒不多，約占總體積的兩百萬分之一。在整個宇宙中，按原子百分數來說，氫卻是最多的元素。據研究，在太陽的大氣中，按原子百分數計算，氫占93%。在宇宙空間中，氫原子的數目比其他所有元素原子的總和約大100倍。

16世紀末期，瑞士化學家巴拉採爾斯把鐵放在硫酸中，鐵片頓時和硫酸發生激烈的化學反應，放出許多氣泡——氫氣。但直到1766年，氫才被英國科學家亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)確定為化學元素，當時稱為可燃空氣，並證明它在空氣中的氧氣中燃燒生成水。(一說：1783年)1787年法國化學家拉瓦錫 (Antoine Lavoisier)證明氫是一種單質並給它命名。

制成氫的工業法有電解法、烴裂解法、烴蒸氣轉化法、煉廠氣提取法。


蒸氣重組法是工業上最廣為應用的。它使用了低碳素的碳氫化合物。

過程為：

CnHm + n H2O → n CO + (m/2 + n) H2
CO + H2O → CO2 + H2（水煤氣變換反應）
這是放熱過程。

其中蒸氣甲烷重組（SMR）是最常用也最便宜的生產方法。它使用天然氣為原料。在700–1100°C，以金屬為催化劑，水蒸氣與甲烷反應產生一氧化碳和氫氣：CH4+H2O→ CO + 3 H2。

加入少量酸到純水令水導電，再進行電解，可得氫和氧。



隨著半導體工業、精細化工和光電纖維工業的發展，產生了對高純氫的需求。例如，半導體生產工藝需要使用99.999%以上的高純氫。但是目前工業上各種制氫方法所得到的氫氣純度不高，為滿足工業上對各種高純氫的需求，必須對氫氣進行進一步的純化。氫氣的純化方法大致可分為兩類（物理法和化學法），六種方法。

同位素
在眾多元素中，只有氫的同素擁有不同名稱。

在自然界中存在的同位素有: 氕（piē，ㄆㄧㄝ）（1H）、氘（dāo，ㄉㄠ）（2H，D，重氫）、氚（chuān，ㄔㄨㄢ）（3H，T，超重氫）

以人工方法合成的同位素有: 4H、5H、6H、7H


用途
氫是重要工業原料，如生產合成氨和甲醇，也用來提煉石油，氫化有機物質作為收縮氣體，用在氫氧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，產品的性質更易控制，同時金屬的純度也高。廣泛用於鎢、鉬、鈷、鐵等金屬粉末和鍺、硅的生產。

由於氫氣很輕，人們利用它來製作氫氣球。氫氣與氧氣化合時，放出大量的熱，被利用來進行切割金屬。

利用氫的同位素氘和氚的原子核聚變時產生的能量能生產殺傷和破壞性極強的氫彈，其威力比原子彈大得多。

現在，氫氣還作為一種可替代性的未來的清潔能源，用於汽車等的燃料。為此，美國於2002年還提出了「國家氫動力計劃」。但是由於技術還不成熟，還沒有進行大批的工業化應用。2003年科學家發現，使用氫燃料會使大氣層中的氫增加約4～8倍。認為可能會讓同溫層的上端更冷、雲層更多，還會加劇臭氧洞的擴大。但是一些因素也可抵銷這種影響，如使用氯氟甲烷的減少、土壤的吸收、以及燃料電池的新技術的開發等。

氫
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一啲色都無嘅氫氫(Hydrogen)係質量最輕嘅元素，原子序號係1，相對原子質量係1，符號H。

氫非常唔穩定，易燃。氫喺宇宙嘅含量最高，係恆星核心進行核聚變必須嘅物質。

基本氫，又叫做氕，原子核只有一個質子，冇中子，電子殼只有一粒電子，有兩個同位素——氘同埋氚。

氘同氚嘅電子殼同樣只有一粒電子，原子核亦同樣只有一個質子，但氘嘅原子核有一個中子，氚嘅原子核就有兩個中子。

氫可以喺恆星嘅核心結合成氦。


[編輯] 用處
氫因為比空氣輕，所以如果用來整氣球就可以飄上天。氫曾經係用來整氫氣球或者飛船，載人飛來飛去，不過因為氫好易燃，唔小心處理嘅話隨時會爆炸，所以好多人都改用雖然比較貴，但係安全啲嘅氦代替氫。

氫(Hydrogen)係質量最輕嘅元素，原子序號係1，相對原子質量係1，符號H。

氫非常唔穩定，易燃。氫喺宇宙嘅含量最高，係恆星核心進行核聚變必須嘅物質。

基本氫，又叫做氕，原子核只有一個質子，冇中子，電子殼只有一粒電子，有兩個同位素——氘同埋氚。

氘同氚嘅電子殼同樣只有一粒電子，原子核亦同樣只有一個質子，但氘嘅原子核有一個中子，氚嘅原子核就有兩個中子。

氫可以喺恆星嘅核心結合成氦。