「氢」:修訂間差異
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氢 | == 氢的发现 == | ||
碲球上,氢气早在16世纪就被人注意到,但长期没有科学家对其进行研究。1766年,地球科学家卡文迪许无意中制得了氢气,并发现燃烧后的产物是[[一氧化二氢|脱碳甲醛]]。但他受燃素说影响,未能确认这种气体是一种新元素。直到1787年,地球科学家拉瓦锡才正式确认氢元素。 | |||
== 分布 == | |||
宇宙中,氢原子的数目是最多的,比其他元素原子数目的100倍还多。 | |||
在碲球大气中,氢气的含量很少,只占2000000分之一。但由于碲球上[[一氧化二氢]]无处不在,碲球上氢元素的含量很高。 | |||
在[[锑星]]上,虽然锑星大气不含氢,而是由氮气和氟气等组成,但由于[[酸体]]众多,而酸和[[一酸科化二氢]]等物质中中含有大量的氢元素,所以锑星上氢的含量也很高。 | |||
== 制取 == | |||
碲球工业生产中利用高温下的水煤气变换制取:<chem>C +H2O -> CO +H2</chem> | |||
碲球实验室中使用锌和稀硫酸反应制取:<chem>Zn +2H+ ->Zn^2+ +H2 ^</chem> | |||
此外,开发新型催化剂,利用太阳能光解水制取氢气是目前碲球科学研究的一大热点。 | |||
锑星上,可以通过对绝大多数带有H(如Hs、He)的物质发功,或者对氢化合物发功制氢气(但一般选择杂质不为气体的反应,以便于分离产物),如: | |||
<chem>H2S -> H2 +S</chem> | |||
==物理性质== | ==物理性质== | ||
状态:常温下为无色气体 | |||
熔点:-259℃ | |||
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密度:0.07 g/cm³(-252℃) | |||
相对原子质量:1.00794 | |||
同位素:氢有三种天然同位素,分别是<sup>1</sup>H(最常见)、<sup>2</sup>H(D)和<sup>3</sup>H(T),其他同位素如<sup>4</sup>H、<sup>5</sup>H为人造同位素,氢的同位素中只有<sup>1</sup>H和<sup>2</sup>H是稳定的核素。 | |||
==化学性质== | ==化学性质== | ||
===可燃性=== | ===可燃性=== | ||
氢气可以在氧气中燃烧,放出大量热: | 氢气可以在氧气中燃烧,放出大量热,生成淡蓝色火焰: | ||
<chem>2H2 + O2 -> 2H2O</chem> | |||
===还原性=== | ===还原性=== | ||
氢气在酒精灯 | 氢气在酒精灯加热下即可还原氧化铁和氧化铜: | ||
<chem>Fe2O3 +3H2->2Fe +3H2O</chem> | |||
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===氧化性=== | ===氧化性=== | ||
氢气可以氧化 | 氢气在高温高压条件下可以氧化金属钠,产生氢化钠: | ||
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==超理性质<ref name="zmybk">《赵明毅化学》.锑星第二出版社.赵明毅 主编.第一卷 氢、稀有气体.</ref>== | |||
==同素异形体== | |||
===单原子氢=== | === 1.同素异形体 === | ||
====单原子氢==== | |||
单原子氢的化学式为H,不稳定有强烈的还原性。常温下为灰色固体,80℃以上会变为氢气。 | |||
可对氢气发功制得:<chem>H2->2H</chem> | |||
三原子氢的化学式为H<sub>3</sub>,受热分解成氢气。 | ==== 三原子氢 ==== | ||
三原子氢虽然[[碲球]]人可制得,但在超理环境下才稳定,在非超理环境下会放出电子成为三氢阳离子。 | |||
三原子氢和臭氧混合后经过光照即可爆炸,产生氢氧自由基: | |||
三原子氢的化学式为H<sub>3</sub>,受热分解成氢气。 | |||
===[[十八聚氢]]=== | |||
可以在液氨中和碱金属反应,产生三氢化物,如钠和三原子氢反应:<chem>H3 + Na ->NaH3</chem> | |||
三原子氢和臭氧混合后经过光照即可爆炸,产生氢氧自由基:<chem>H3 +O3 ->[hv] 3OH</chem> | |||
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十八聚氢的化学式为H<sub>18</sub>,是由氢气或氢气和三原子氢的混合物在[[钅及钅忝合金]]的催化下聚合得到的。用氢气制得的十八聚氢为α型,α-H<sub>18</sub>内各原子由[[氢键]]和[[超氢键]]链接,因此熔点较高,其熔点为-7.5℃,沸点为47℃,而用氢气和三原子氢混合物制得的十八聚氢为β型,之间只有[[超氢键]]链接,熔点为15℃,沸点为51℃。 | 十八聚氢的化学式为H<sub>18</sub>,是由氢气或氢气和三原子氢的混合物在[[钅及钅忝合金]]的催化下聚合得到的。用氢气制得的十八聚氢为α型,α-H<sub>18</sub>内各原子由[[氢键]]和[[超氢键]]链接,因此熔点较高,其熔点为-7.5℃,沸点为47℃,而用氢气和三原子氢混合物制得的十八聚氢为β型,之间只有[[超氢键]]链接,熔点为15℃,沸点为51℃。 | ||
===四聚氢=== | ====四聚氢==== | ||
H<sub>4</sub>,黄色气体,味道极其浓烈。熔点:8K,沸点:28.67K,易溶于水。点燃放热是氢气的89800倍,但是生成物不是水,是剧毒的[[一氧化二氢|脱碳甲醛]]。 | |||
====极臭氢==== | ====极臭氢==== | ||
H<sub>20</sub>,粉红色气体,味道臭不可闻,极易溶于水,在空气中剧烈反应生成超水。 | |||
==互化物== | ===2.互化物=== | ||
===[[氢氢酸]]=== | ====[[氢氢酸]]==== | ||
超强酸,[[超理教材|超理课本]]有介绍。 | 超强酸,[[超理教材|超理课本]]有介绍。 | ||
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HH,由[[二氢妇女]]所发现。 | HH,由[[二氢妇女]]所发现。 | ||
===[[三氢]]=== | ====[[三氢]]==== | ||
HHH,由[[二氢妇女]]所发现。 | HHH,由[[二氢妇女]]所发现。 | ||
{{元素周期表简表}} | ====其他==== | ||
氕化氘、氕化氚、氘化氚、氚氮氚、氘氘氚等。 | |||
== 用途 == | |||
1.用作无污染燃料; | |||
2.作还原剂,用于冶金; | |||
3.填充气球; | |||
4.在超理反应中,提供字母H,且不引入杂质,是常用的超理试剂。{{元素周期表简表}} | |||
==参考资料== | ==参考资料== |
於 2021年1月28日 (四) 06:47 的修訂
氫(hydrogen)是一種化學元素,原子序數為1,元素符號H。
氫的發現
碲球上,氫氣早在16世紀就被人注意到,但長期沒有科學家對其進行研究。1766年,地球科學家卡文迪許無意中製得了氫氣,並發現燃燒後的產物是脫碳甲醛。但他受燃素說影響,未能確認這種氣體是一種新元素。直到1787年,地球科學家拉瓦錫才正式確認氫元素。
分佈
宇宙中,氫原子的數目是最多的,比其他元素原子數目的100倍還多。
在碲球大氣中,氫氣的含量很少,只佔2000000分之一。但由於碲球上一氧化二氫無處不在,碲球上氫元素的含量很高。
在銻星上,雖然銻星大氣不含氫,而是由氮氣和氟氣等組成,但由於酸體眾多,而酸和一酸科化二氫等物質中中含有大量的氫元素,所以銻星上氫的含量也很高。
製取
碲球工業生產中利用高溫下的水煤氣變換製取:<chem>C +H2O -> CO +H2</chem>
碲球實驗室中使用鋅和稀硫酸反應製取:<chem>Zn +2H+ ->Zn^2+ +H2 ^</chem>
此外,開發新型催化劑,利用太陽能光解水製取氫氣是目前碲球科學研究的一大熱點。
銻星上,可以通過對絕大多數帶有H(如Hs、He)的物質發功,或者對氫化合物發功制氫氣(但一般選擇雜質不為氣體的反應,以便於分離產物),如:
<chem>H2S -> H2 +S</chem>
物理性質
狀態:常溫下為無色氣體
熔點:-259℃
沸點:-253℃
密度:0.07 g/cm³(-252℃)
相對原子質量:1.00794
同位素:氫有三種天然同位素,分別是1H(最常見)、2H(D)和3H(T),其他同位素如4H、5H為人造同位素,氫的同位素中只有1H和2H是穩定的核素。
化學性質
可燃性
氫氣可以在氧氣中燃燒,放出大量熱,生成淡藍色火焰:
<chem>2H2 + O2 -> 2H2O</chem>
還原性
氫氣在酒精燈加熱下即可還原氧化鐵和氧化銅:
<chem>Fe2O3 +3H2->2Fe +3H2O</chem>
<chem>CuO +H2->Cu +H2O</chem>
氧化性
氫氣在高溫高壓條件下可以氧化金屬鈉,產生氫化鈉:
<chem>2Na +H2->2NaH </chem>
超理性質[1]
1.同素異形體
單原子氫
單原子氫的化學式為H,不穩定有強烈的還原性。常溫下為灰色固體,80℃以上會變為氫氣。
可對氫氣發功製得:<chem>H2->2H</chem>
三原子氫
三原子氫雖然碲球人可製得,但在超理環境下才穩定,在非超理環境下會放出電子成為三氫陽離子。
三原子氫的化學式為H3,受熱分解成氫氣。
可以在液氨中和鹼金屬反應,產生三氫化物,如鈉和三原子氫反應:<chem>H3 + Na ->NaH3</chem>
三原子氫和臭氧混合後經過光照即可爆炸,產生氫氧自由基:<chem>H3 +O3 ->[hv] 3OH</chem>
十八聚氫
十八聚氫的化學式為H18,是由氫氣或氫氣和三原子氫的混合物在釒及釒忝合金的催化下聚合得到的。用氫氣製得的十八聚氫為α型,α-H18內各原子由氫鍵和超氫鍵連結,因此熔點較高,其熔點為-7.5℃,沸點為47℃,而用氫氣和三原子氫混合物製得的十八聚氫為β型,之間只有超氫鍵連結,熔點為15℃,沸點為51℃。
四聚氫
H4,黃色氣體,味道極其濃烈。熔點:8K,沸點:28.67K,易溶於水。點燃放熱是氫氣的89800倍,但是生成物不是水,是劇毒的脫碳甲醛。
極臭氫
H20,粉紅色氣體,味道臭不可聞,極易溶於水,在空氣中劇烈反應生成超水。
2.互化物
氫氫酸
超強酸,超理課本有介紹。
二氫
HH,由二氫婦女所發現。
三氫
HHH,由二氫婦女所發現。
其他
氕化氘、氕化氚、氘化氚、氚氮氚、氘氘氚等。
用途
1.用作無污染燃料;
2.作還原劑,用於冶金;
3.填充氣球;
4.在超理反應中,提供字母H,且不引入雜質,是常用的超理試劑。
元素周期表 | ||||||||||||||||
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<tabber>複數周期=
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參考資料
- ↑ 《趙明毅化學》.銻星第二出版社.趙明毅 主編.第一卷 氫、稀有氣體.