今天分两篇来介绍氢的基础常识方面。首先是《氢气篇》
· 元素符号“1”
· 宇宙中最小的分子
· 氢、氧结合变成水
· 可溶于水,也可溶于油
· 从炼铁到食品,应用广泛的氢
· 氢的制作方式
元素符号“1”

氢的元素符号为“1”。是所有元素中最轻、宇宙中最多存在的一种元素。
氢原子的构造最简单,由一个质子和一个电子构成。氢原子是从宇宙起源时的“大爆炸”(150亿~160亿年前)开始经过数十万年之后才诞生的,在那之前一般认为质子和电子一直以分开的状态漂浮在宇宙空间中。也就是说,氢是所有元素中最初产生的元素,也可说是万物之源。
宇宙中最小的分子

一般我们说到“氢”,大多指的是氢分子(H2),在常温、常压下无色、无味。但存在于地球表面的大部分氢,是以与氧结合的水的形式存在于海水中,而氢分子并不多,它在大气中的浓度仅为0.0001%或更低。
许多人有一种“氢容易爆炸”的形象,但氢分子在常温状态下非常稳定,爆炸需要超过4.65%以上的浓度才行。并且,由于氢的分子量很小,比其他气体的运动速率高得多,运动速度比氧气快约四倍。我想很多人还记得小时候在理科实验中做过水的电解实验吧,电解时产生的氢分子H2除非被很好地封存起来,否则是点不然的,因为它很快就扩散到空气中了。
氢、氧结合变成水

水的化学式为“H2O”,H为氢,O为氧,因此水是由氢和氧所组成,可以说水的主要成分就是氢。氢在日语里写作“水素”是有其道理的,据说最早来自于荷兰语的“waterstof”一词,它可分解为“water= 水”和“stof = 素”,所以用汉字表示就是“水素”。
发现氢能与气体分离的,是英国化学家和物理学家亨利·卡文迪什,后来由法国化学家安托万·拉瓦锡(AntoineLavoisier)将其命名为“hydrogene”。目前,全世界通用的是其英文名称“hydrogen”,元素符号“H”是其首字母。顺便提一句,“hydrogén”是希腊语“üδωρ=水(拉丁文hydôr)”和“γννεν=发生(拉丁文gennen)二者的组合词,有“孕育水的物质”这种含义。
可溶于水,也可溶于油

由于细胞膜是油脂构成的,所以水溶性物质是无法穿透过去的。另一方面,因为细胞质是水溶性的,不溶于水的物质无法发挥作用。而只有氢才能进入细胞内的任何一处地方,因为氢是气体分子,同时能溶于水也能溶于油。
从炼铁到食品,广泛应用的氢

您知道氢在炼铁厂、化工厂、石油精制等方面都在被大量使用吗?譬如在热处理不锈钢等材料的时候,被作为保持其表明光亮度的添加剂使用,在塑料等树脂生产时也被用作添加剂。另外,在半导体和液晶面板、LED制造中,在原料的气体稀释等过程中,利用其还原力强、最轻这一特点,使用着氢气。并且,在生产人造黄油和口红的时候,氢气作为凝固原料油脂的硬化剂发挥作用。因此,氢气在非常广泛的领域被活用。以前,氢被广泛用于飞艇上。但1937年在美国发生的兴登堡号爆炸事故后,不可燃的氦气成为了主流。一般认为正是由于这次事故,所以才普遍造成人们心目中“氢气危险”这一印象。但近几年,有人提出说,该次事故的原因不是因为氢气爆炸,而是因为飞艇布料中所用的涂料成分遇到雷击而着火。根据之一是,从当时的照片可以看出,燃烧方式与氢气是不一样的。1990年代,为了把氢作为能源利用,开始了氢能源汽车的研发。2015年,环保型氢能源汽车开始落地。
氢的制作方法

产生氢意外的简单,初中的理科实验中也在做。代表性的是给铁、镍、锌、镁、锡等金属上加盐酸的方法。另外,将电流通入水中进行电解后,阳极产生氧气,阴极会产生氢气。但是,因为纯水不导电,一般在实验中需添加少量的氢氧化钠。
氢在我们的世界中发挥着重要作用。
而且,氢对人体有惊人的作用。

