你知道宇宙中最丰富的元素是什么吗?它构成了宇宙中90%的原子质量和75%的元素质量。
它是一种极其易燃的气体，因与兴登堡飞艇爆炸有关而臭名昭著。
好了，最后一条线索，它是唯一一个Schrödinger方程有精确解的原子。
我希望你现在已经猜到答案了。是的，我们正在谈论氢．
1671年，罗伯特·波义耳在铁填料和稀酸的反应中首次观察到它。然而，氢的发现要归功于亨利·卡文迪什，他将氢描述为金属酸反应中产生的“易燃空气”。
氢的名字来源于希腊语“hydro”，意为水，“genes”意为前，因此意为“水的制造者”。这个名字是安东尼·拉瓦锡(Antoine Lavoisier)在重现卡文迪什(Cavendish)的发现后取的，卡文迪什指出，气体燃烧时会形成水。
氢是宇宙中最丰富的元素。它约占正常物质的75%。就原子而言，它也是人体中最丰富的元素。
在地球大气中，氢以双原子气体形式存在，即H2．它是如此轻，以至于它能够逃脱重力并释放到太空中。
在自然界中，氢是在生化反应中产生的，是一种排出还原性等量物的方式。除此之外，它在化学和生物实验室中作为各种反应的副产物产生。此外，许多行业通过不同的化学过程生产氢气。
自然地，氢有三种同位素形式。它们是Protium, Deuterium和Tritium。Protium是最常见的形式，它包含一个质子，一个电子和0个中子。这使它成为唯一没有中子的原子。氢的另一种同位素氚在本质上是放射性的。
最近，氢作为燃料的替代来源也越来越重要。这不是很有趣吗?
关于这个不可思议的元素，还有很多有趣的信息。继续阅读，了解更多…
氢的性质
氢是已知的最简单的元素。它的原子序数为1，属于第1族，周期为1，在元素周期表的s区，它出现在左上角。
它是一种无色、无嗅、无味、易燃、无毒的气体。它的密度是所有气体中最低的。氢的气态和液态都是非金属。然而，固体形态表现出碱金属的性质。
由于其简单的原子结构，它是唯一可以精确求解Schrödinger方程的原子。
分子氢(H2)以两种自旋异构形式出现，即正氢，其中两个原子核的自旋是平行的，和副氢，其中两个原子核的自旋是反平行的。
氢是一种氧化剂，在自然界中非常易燃，因此它甚至可能在氧气或空气的存在下爆炸。
然而，由于H - H键是非极性的，且具有很高的键解离能，与其他双原子分子相比，氢仍然很不活跃。
下表列出了氢的一些重要性质。
| 财产 | 价值 |
| 化学符号 | H |
| 原子量 | 1.0080±0.0002 |
| 原子序数 | 1 |
| 密度(STP) | 液体为0.08988 g/L，固体为0.07 g/cm3 |
| 外观 | 无色 |
| 熔点 | 13.99 K |
| 沸点 | 20.271 K |
| 三相点 | 13.8033 K, 7.041 kPa |
| 临界点 | 32.938 K, 1.2858 MPa |
| 熔解热 | 0.117焦每摩尔 |
| 汽化热 | 0.904焦每摩尔 |
| 摩尔热容 | 28.836 J /(摩尔·K) |
| 晶体结构 | 六角密装 |
| 热导率 | 0.1805 W / (m·K) |
| 磁排序 | 抗磁性 |
| 电负性 | 鲍林量表2.20 |
| 摩尔磁化率 | -3.98×10 ^−6厘米^3./mol |
| 氧化态 | -1， +1(两性氧化物) |
| 同位素形式 | 1 h, 2 h |
| Ist电离能 | 1312焦每摩尔 |
既然我们已经很好地了解了氢的性质，我们将在下一节中详细地了解它的用途。
氢的用途
氢被广泛应用于不同领域，用于各种目的。此外，它是一种很有前途的元素，具有多种不断发展的用途。
下面我们列出了氢的各种应用。
商业用途
•农业/化工
农业需要大量的氢来生产名为“Azane”的化肥中使用的氨。
使用氢气产生的氨也被用作环保型制冷剂R 717。
•石化行业
目前，石油化工是氢的最大消费国和生产国。它主要在精炼过程中使用氢来提取汽油和柴油等石油产品。
氢被用来去除石油产品中的主要污染物，如硫。需要氢的主要反应是加氢脱硫、加氢裂化和加氢脱烷基。
•太空探索
液氢与液氧混合作为低温燃料用于液体推进剂火箭。自美国宇航局的阿波罗计划首次使用液氢作为燃料以来，液氢在太空探索中发挥了非常重要的作用。
•半导体行业
氢在半导体工业中用作薄膜沉积的载气。它还有助于稳定非晶硅和非晶碳的材料性质，通过饱和它们的断裂键。
氢被用于半导体电路的生产，因为它有助于控制大气。
•发电站
氢燃料电池通过氢氧原子结合来发电。这造成的污染最小，因为反应的最终产物只有水和电。
几种类型的燃料电池可用于不同的用途。例如，小型燃料电池可用于为手机、笔记本电脑等供电。
此外，大型燃料电池能够发电，用于建筑物甚至电网的紧急电源备份。
•冷却剂
在所有气体中，氢气的比热和热导率最高。此外，它的密度和粘度都很低。所有这些特性使氢成为发电厂发电机最常用的冷却剂。
•加氢
氢化反应基本上是氢加入到元素或化合物中，通常在催化剂的存在下。
氢化植物油，如人造黄油和黄油酱，是利用氢将不饱和油转化为饱和油和脂肪。
Haber - Bosch工艺用于氮的氢化生产氨，氨是人类蛋白质的主要来源。同样，二氧化碳的加氢作用也会生成甲醇。
氢也被用来将相应的脂肪酸、酯和醛还原为醇。
各种各样的使用
•金属加工
氢被用于金属合金化，因为它能使更大的强度-延展性平衡。它特别用于生产稳定的奥氏体不锈钢，从而大大提高其抗拉强度。
此外，氢还用于炼铁和直接还原铁矿石以形成金属铁。
•焊接
原子氢焊(AHW)是一种需要氢作为钨电极之间保护气体的电弧焊。
•泄漏检测
氢气，无论是纯氢气还是与氮气混合，都被用作检测微小泄漏的示踪气体。它也被用作食品添加剂(E 949)，以检测食品包装中的泄漏，也由于其抗氧化性能。
•中子节制
较重的氢同位素(氘)以“轻水”的形式被用作慢化剂，因为它的质量几乎与中子的质量相似。
它降低核裂变反应中中子的速度，使反应可行。
•提升气体
由于其重量轻，密度低(几乎是空气的7%)，氢被用于气球和飞艇的浮力提升。
•备用发电
不间断电源(UPS)系统，在地方层面，需要使用氢的固定燃料电池。这尤其适用于医院和数据中心。
•航空
像探路者和太阳神这样的项目已经在实验项目中为无人驾驶的长飞行时间飞机使用了氢燃料电池。液氢也被用来为改良的燃气涡轮发动机提供动力。
•物流
几家拥有更高配送需求和更大仓库的全球物流公司正在转向氢燃料电池，为他们的叉车、卡车等提供动力。
•同位素标记
它也被称为氘标记，指的是用氘取代化合物中常见的氢原子。它被用于研究同位素对化学和生物学反应速率的影响。
•冶金
大多数矿石需要碳作为还原剂来提取纯金属。氢冶金旨在最大限度地减少碳的使用，并专注于用氢取代碳，以最大限度地减少二氧化碳的排放。
•低温研究
液态氢是通过将氢气冷却并储存到20 K左右的温度来制备的。它也被称为低温氢，并用于一些低温研究，如超导。
你必须阅读的主题
结论
因此，氢是一种特别有用的元素。它被用于各种用途，如农业、石油化工、太空探索、发电站、半导体工业、加氢、焊接、航空、物流、冶金和低温研究。
