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| 總體特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 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 File:H,1.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）（27°C）1310 m/s | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 核磁共振特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 在沒有特別註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，極易燃燒和極易爆炸的雙原子的氣體，氫氣是最輕的氣體。它是宇宙中含量最高的物質。氫原子存在於水分子及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。
發現[ | ]
16世紀末期，瑞士化學家巴拉采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，並證明它在空氣中與氧氣燃燒生成水。(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。
名稱由來[ | ]
- 希臘語 hydro(水)+genes(造成)，意即「產生水」的物質。
- 中文原稱「氫氣」為「輕氣」，「氫」屬以後新造的形聲字。
- 日語及朝鮮語循希臘語原義，稱為「水素」。
分布[ | ]
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%。氫在自然界中分布很廣，水便是氫的「倉庫」——以重量百分比計算，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。
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。
電解[ | ]
利用稀酸與金屬反應[ | ]
例如：
- Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
純化[ | ]
隨着半導體工業、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 | 製得的氫氣純度（%） | 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，主要為電解法製得的氫氣 | 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 |
同位素[ | ]
在眾多元素中，只有氫的同位素擁有不同名稱。
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，也用來提鍊石油，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製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。
參見[]
- 元素
- 元素周期表
- 同位素列表
- 金屬氫
- 反氫
- 氫經濟
外部鏈接[]
- （英文） 洛斯阿拉莫斯國家實驗室 —— 氫
- （英文） WebElements.com —— 氫
- （英文） EnvironmentalChemistry.com —— 氫
註解[]
| 1 | 18 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 | H | 2 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | He | ||||||||||||||||||||||||
| 2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||
| 3 | Na | Mg | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||
| 4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
| 5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||
| 6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| 7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo |
| 8 | Uue | Ubn | Ute | Uqn | ||||||||||||||||||||||||||||
| g區元素 | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | Ubs | Ubo | Ube | Utn | Utu | Utb | Utt | Utq | Utp | Uth | Uts | Uto | Ute | Uqn |
| 鹼金屬 | 鹼土金屬 | 鑭系元素 | 錒系元素 | 過渡金屬 | 其他金屬 | 類金屬 | 其他非金屬 | 鹵素 | 稀有氣體 | 未發現元素 |
註：第八週期與g區元素以後之週期表參見擴展元素週期表。
af:Waterstof als:Wasserstoff an:Idrochén ar:هيدروجين arz:هايدروجين ast:Hidróxenu az:Hidrogen bar:Wassastoff bat-smg:Ondėnilis be:Вадарод be-x-old:Вадарод bg:Водород bn:হাইড্রোজেন br:Hidrogen bs:Vodonik ca:Hidrogen ceb:Idroheno co:Idrogenu cs:Vodík cv:Водород cy:Hydrogen da:Brint el:Υδρογόνο eo:Hidrogeno et:Vesinik eu:Hidrogeno fa:هیدروژن fi:Vety fo:Hydrogen fur:Idrogjen ga:Hidrigin gd:Haidreagain gl:Hidróxeno gu:હાઈડ્રોજન gv:Hiddragien hak:Khîn haw:Haikokene he:מימן hi:हाइड्रोजन hr:Vodik hsb:Wodźik ht:Idwojèn hu:Hidrogén hy:Ջրածին ia:Hydrogeno id:Hidrogen io:Hidrogeno is:Vetni it:Idrogeno jbo:cidro jv:Hidrogen ka:წყალბადი km:អ៊ីដ្រូសែន kn:ಜಲಜನಕ ksh:Wasserstoff ku:Hîdrojen la:Hydrogenium lb:Waasserstoff li:Waterstof lmo:Idrògen ln:Idrojɛ́ní lt:Vandenilis lv:Ūdeņradis mi:Hauwai mk:Водород ml:ഹൈഡ്രജന് mn:Устөрөгч mr:हायड्रोजन ms:Hidrogen mt:Idroġenu myv:Ведь чачтый nah:Āyōcoxqui nds:Waterstoff nds-nl:Waeterstof ne:हाइड्रोजन nl:Waterstof (element) nn:Hydrogen no:Hydrogen nov:Hidrogene oc:Idrogèn os:Донгуыр pa:ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ pap:Hidrogeno pih:Hiidrojen pl:Wodór pt:Hidrogénio qu:Yakuchaq ro:Hidrogen sa:हाइड्रोजन sc:Idrogeno scn:Idrògginu sh:Vodik simple:Hydrogen sk:Vodík sl:Projekt:Vodik sq:Hidrogjeni sr:Водоник stq:Woaterstof su:Hidrogén sv:Väte sw:Hidrojeni ta:ஐதரசன் te:హైడ్రోజన్ tg:Ҳидроген th:ไฮโดรเจน tl:Idroheno tr:Hidrojen uk:Водень ur:آبگر uz:Vodorod vi:Hiđrô vls:Woaterstof wa:Idrodjinne wuu:氫 yi:הידראגען zh-classical:氫 zh-min-nan:H (goân-sò͘) zh-yue:氫