氢是什么?
氢(符号H)是元素周期表中的第1号元素,属于1周期1族的非金属。 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%。 在室温下为气态。
结构
这不是环上点阵图,而是对每个已占据亚层的实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。
测量值
每个条形图显示氢在全部118种元素中该属性所处的位置。
来源:IUPAC 2021标准原子量、CRC《化学与物理手册》、NIST。标有~的数值为预测值,而非测量值。
尺寸,按比例显示
半径53 pm——即0.053 nm,因此大约9.43百万个这样的原子并排起来才有一毫米长。
温度范围
氢在6 K的范围内呈液态,温度从14 K到20 K。
背后的故事
氢是宇宙中最简单、丰度最高的元素,约占所有普通物质的75%。它只有一个质子和一个电子,是构成其他所有元素的基本组成部分,这些元素在恒星内部形成。
在标准条件下,氢以无色、无 odor、无味的双原子气体(H₂)存在。它是最轻的元素,密度比空气小14倍,因此充氢气球会快速上升。氢在极低温度−253°C(−423°F)下变为液态,在−259°C(−434°F)下变为固态。
氢表现出独特的化学行为,取决于反应条件,既可充当还原剂,也可充当氧化剂。它容易与非金属形成共价键,与活泼金属形成离子化合物。H-H键能为436 kJ/mol,使H₂相对稳定,大多数反应都需要活化能。
氕(¹H):丰度为99.985%——“普通”氢,不含中子
氘(²H或D):丰度为0.015%——含一个中子的“重氢”,用于核聚变
氚(³H或T):痕量存在——具有放射性,含两个中子,半衰期为12.3年
用途
处理
易燃气体——极高火灾危险
气体泄漏:
火灾:
低温暴露:
快速解答
氢(符号H)是元素周期表中的第1号元素,属于1周期1族的非金属。 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%。 在室温下为气态。
1s¹,共有1个已占据的电子层,电子分布为1。氢在14 K(-259.1 °C)熔化,在20.3 K(-252.9 °C)沸腾。
氢的标准原子量为1.008 u。这是其自然存在的同位素的加权平均值,因此通常不是整数。
氢在室温下为气态;在0 °C和1 atm下,其密度约为0.09 g/L,大致比空气轻。
氢的鲍林电负性为2.2。该标度范围为0.70(钫,吸引电子能力最弱)至3.98(氟,吸引电子能力最强)。 处于这一中间范围的数值通常对应共价键,而不是强离子键。
氢由Henry Cavendish于1766年发现。 它以希腊语hydro+genes,意为“形成水的”命名。
氢约占地壳的0.14%——含量足够高,可以进行规模化开采。