化学元素
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备选标题:H
总结

阅读关于这个主题的简要摘要

氢(H)一种无色、无臭、无味、易燃的气态物质,是化学元素家族中最简单的成员。氢原子原子核是由a质子轴承一个正电荷单位;带一个负电荷单位的电子电荷,也与这个原子核有关。在一般条件下,氢气体氢是一种松散的氢分子聚集体,每个氢分子由一对原子组成,即双原子分子H2.已知氢最早的重要化学性质是它能燃烧氧气形成H2O;事实上,氢这个名字来源于希腊语,意思是“水的制造者”。

虽然氢是地球上最丰富的元素宇宙是…的三倍它是第二大分布最广泛的元素),按重量计算,它只占地壳的0.14%。然而,它作为海洋水的一部分大量存在,包、河流、湖泊和大气。作为无数人的一部分化合物在美国,氢存在于所有动植物组织和石油中。尽管人们常说,已知的碳化合物比其他任何元素的化合物都要多,但事实是,由于氢包含在几乎所有的碳化合物中,并且还与所有其他元素(除了一些惰性气体)形成大量的化合物,所以氢化合物的数量可能更多。

基本氢在工业上的主要应用是制造(一个复合氢和,在北半球3.)及在加氢一氧化碳还有有机化合物。

氢有三种已知的同位素。氢的同位素的质量数是1、2和3,质量最多的是1同位素通常称为氢(符号H,或1H)也被称为.质量为2的同位素,它有一个质子和一个原子核中子被命名为,或重氢(符号D,或2H),构成是普通氢气混合物的0.0156%氚(符号T,或3.H),每个原子核中有一个质子和两个中子,是质量为3的同位素,约为10−15到10−16氢的百分比。给氢同位素起不同名字的做法是有道理的,因为它们的性质有很大不同。

医生和炼金术士巴拉塞尔士在16世纪不知不觉地用氢做了实验,当时他发现氢气是一种可燃气体金属被溶解在.然而,这种气体与其他可燃气体(如碳氢化合物和一氧化碳)混淆了。1766年亨利·卡文迪什英国化学家和物理学家,证明了氢,当时被称为可燃物空气燃素,或可燃原理,是不同于其他可燃气体,因为它的密度它的含量是由一定量的酸和金属形成的。1781年,卡文迪许证实了先前的观察,即氢燃烧时形成了水Antoine-Laurent拉瓦锡现代之父化学他创造了这个法语单词hydrogene从英语形式是派生的.1929年,德国物理化学家Karl Friedrich Bonhoeffer和奥地利化学家Paul Harteck在早期理论工作的基础上,证明了普通的氢是两种分子的混合物,昊图公司氢和帕拉氢。由于氢的结构简单,理论上可以比较容易地计算其性质。因此氢常被用作更复杂原子的理论模型,其结果定性地应用于其他原子。

物理化学性质

表中列出了氢分子H的重要性质2.极低的熔点和沸点是由于分子之间的吸引力很弱。这些弱分子间作用力的存在还体现在氢气从高向膨胀时低压在室温下,它的温度上升,而大多数其他气体的温度下降。根据热力学原理,这意味着斥力超过在室温下,氢分子之间存在吸引力——否则,膨胀会使氢冷却。事实上,在- 68.6°C时,引力起主导作用,因此,氢在被允许膨胀到低于该温度时就会冷却。当温度低于液氮(- 196°C)时,冷却效果变得非常明显,以至于该效果被用来达到氢气本身的液化温度。

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普通氢和氘的一些性质
正常的氢
原子氢
原子序数 1 1
原子量 1.0080 2.0141
电离势 13.595电子伏 13.600电子伏
电子亲和能 0.7542电子伏 0.754电子伏
核自旋 1/2 1
核磁矩(核磁子) 2.7927 0.8574
核四极矩 0 2.77 (10−27)平方厘米
电负性(鲍林) 2.1 ~ 2.1
氢分子
键长 0.7416埃 0.7416埃
解离能(25℃) 104.19千卡每摩尔 105.97千卡每摩尔
电离势 15.427电子伏 15.457电子伏
固体密度 0.08671克每立方厘米 0.1967克每立方厘米
熔点 −259.20摄氏度 −254.43摄氏度
熔合热 每摩尔28卡路里 每摩尔47卡路里
液体密度 0.07099(- 252.78度) 0.1630(−249.75度)
沸点 −252.77摄氏度 −249.49摄氏度
汽化热 每摩尔216卡路里 每摩尔293卡路里
临界温度 −240.0℃ −243.8摄氏度
临界压力 13.0大气 16.4大气
临界密度 0.0310克每立方厘米 0.0668克每立方厘米
燃烧成水的热(g) −每摩尔57.796千卡 −每摩尔59.564千卡

氢在可见光,红外光和紫外线波长低于1800 Å。因为它的分子量比任何其他气体都要低,在给定温度下,它的分子速度比任何其他气体都要高扩散比其他任何气体都快。因此,动能氢的分布速度快于其他气体;例如,它有最大的热传导性。

一个分子氢是最简单的分子。它由两个质子和两个电子组成,由静电力结合在一起。像氢原子一样,这种组合可以存在于许多能级中。

正氢和仲氢

两种氢分子(昊图公司而且帕拉)是已知的。它们的磁性不同的相互作用质子由于旋转质子的运动。在昊图公司-氢,两个质子的自旋方向一致,也就是说,它们是平行的。在帕拉-氢,自旋方向相反,因此反平行。的关系自旋排列决定磁体的磁性能原子.通常,一种类型到另一种类型的转换(也就是说,之间的转换昊图公司而且帕拉分子)不发生和昊图公司氢和帕拉氢可以看作是氢的两种不同的变体。然而,这两种形式在某些条件下可以相互转换。平衡两种形式之间可以通过几种方式建立。其中之一就是催化剂(如活性炭或各种顺磁性物质);另一种方法是对气体施加放电或将其加热到高温。

浓度帕拉-氢的混合物平衡两种形式之间取决于温度如下图所示:

对氢在不同温度下的浓度。

本质上是纯粹的帕拉-在液氢的温度下,将混合物与木炭接触可以产生氢;这将转换所有昊图公司氢在帕拉氢。的昊图公司另一方面,氢不能直接从混合物中制备,因为氢的浓度帕拉-氢含量从不低于25%。

这两种形式的氢的物理性质略有不同。的熔点帕拉-氢比3:1的混合物低0.10°昊图公司氢和帕拉氢。在- 252.77°C时,蒸汽对液体施加的压力帕拉-氢是1.035个大气压(1个大气压是在海平面在标准条件下,相当于每平方英寸约14.69磅),而在1.000个大气压下蒸汽压力关于3:1邻对位混合物。由于蒸汽压力的不同帕拉氢和昊图公司-氢,这些形式的氢可以通过低温分离气相色谱法,一个分析根据不同的挥发性来分离不同原子和分子的过程。