水素

分類: 非金属

原子番号: 1

周期: 1 | 族: 1

ブロック:sブロック

1
H
1.008

説明

存在する中で最も単純な原子です――陽子1個、電子1個――そして宇宙のあらゆる原子の約90%を占めます。

物理的性質

性質 値
STPでの相 気体
密度 0.00008988 g/cm³
融点 14.01 K (-259.14 °C)
沸点 20.28 K (-252.87 °C)
熱容量 該当なし

原子特性

性質 値
原子量 1.0080 u
電気陰性度(ポーリング) 2.20
酸化数 -1, +1
電子配置 1s¹

発見と歴史

発見者 Henry Cavendish
発見年 1766
名前の由来 ギリシャ語の hydro + genes、「水を生じるもの」

同位体

同位体 中性子 天然存在度 半減期 崩壊モード
H-1 0 99.9855% 安定 -
H-2 1 0.0145% 安定 -
H-3 2 - 12.32 年 β⁻

データ:IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides、基底状態の評価値、2026年10月10日取得。存在度は天然の元素に占める原子の割合で、ダッシュはその同位体に標準的な天然存在度がないことを示します。

用途

アンモニア、石油精製、メタノール

水素の大部分は、化学工場や石油精製所など、製造された場所で使われます。最大の用途は、ハーバー・ボッシュ法(N₂ + 3H₂ → 2NH₃)による肥料用アンモニアの製造、水素化分解や燃料の脱硫による原油の精製、そしてメタノールの製造です。国際エネルギー機関(IEA)によると、世界の需要は年間1億トン近くに達し、そのほぼすべてが今も化石燃料から製造されています。

その他の産業用途

食品: ニッケル触媒を使った水素化により、液体の植物油を固形の油脂に変えます。

金属とガラス: 金属の熱処理やフロートガラスの製造では、水素雰囲気が酸化を防ぎます。また水素は金属鉱石を金属に還元でき、試験プラントではコークスを使わずに鉄を作るために利用されています。

エレクトロニクス: 高純度の水素は、半導体製造のプロセスガスとして使われます。

エネルギーと宇宙飛行

ロケット燃料: 液体水素はNASAのスペース・ローンチ・システムの燃料です。SpaceXのスターシップは液体メタンと液体酸素を使います。

燃料電池: 燃料電池は水素と空気中の酸素を結びつけて電気をつくり、排出されるのは水だけです。燃料電池で動く乗用車、バス、トラック、フォークリフトはまだ少数です。

エネルギー貯蔵: 再生可能エネルギー由来の電力で水を分解(電気分解)して作る水素は、産業や発電のためにエネルギーを蓄えることができますが、供給に占める割合はまだ小さいです。

天然の供給源

水、天然ガス、その他の炭化水素。主に天然ガスの水蒸気改質で製造

存在度

地殻 0.0014000000 ppm
宇宙 0.7500000000 %