氢

类别: 非金属

原子序数: 1

周期: 1 | 族: 1

区:s区

1
H
1.008

描述

最简单的原子——一个质子、一个电子——约占宇宙中所有原子的90%。

物理性质

性质 数值
STP下相态 气态
密度 0.00008988 g/cm³
熔点 14.01 K (-259.14 °C)
沸点 20.28 K (-252.87 °C)
热容 不适用

原子属性

性质 数值
原子量 1.0080 u
电负性(Pauling) 2.20
氧化态 -1, +1
电子排布 1s¹

发现与历史

发现者 Henry Cavendish
发现年份 1766
名称来源 希腊语hydro+genes,意为“形成水的”

同位素

同位素 中子 天然丰度 半衰期 衰变方式
H-1 0 99.9855% 稳定 -
H-2 1 0.0145% 稳定 -
H-3 2 - 12.32年 β⁻

数据来源:IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides,基态评价数据,检索日期2026年10月10日。丰度是该同位素在天然元素中所占的原子比例;短横线表示该同位素没有标准天然丰度。

应用与用途

氨、炼油与甲醇

大多数氢在生产地就地使用,即化工厂和炼油厂。最大的用途是通过哈伯-博施法(N₂ + 3H₂ → 2NH₃)合成用于化肥的氨、通过加氢裂化和燃料脱硫来炼制原油,以及生产甲醇。据国际能源署(IEA)统计,全球需求接近每年1亿吨,而且几乎全部仍由化石燃料生产。

其他工业用途

食品: 在镍催化剂作用下加氢,可将液态植物油转化为固态脂肪。

金属与玻璃: 在金属热处理和浮法玻璃生产中,氢气氛可防止氧化;氢还能把金属矿石还原为金属,一些试验工厂正用它在不使用焦炭的情况下炼铁。

电子工业: 高纯氢是半导体制造中的工艺气体。

能源与航天

火箭燃料: 液氢是NASA太空发射系统的燃料;SpaceX的星舰则使用液态甲烷和液氧。

燃料电池: 燃料电池使氢与空气中的氧结合发电,唯一的排放物是水。目前只有少量汽车、公交车、卡车和叉车使用燃料电池。

储能: 利用可再生电力分解水(电解)制得的氢,可以为工业或发电储存能量,不过这在氢的供应中所占比例仍然很小。

天然来源

水、天然气和其他烃类;主要通过天然气蒸汽重整生产

丰度

地壳 0.0014000000 ppm
宇宙 0.7500000000 %