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14
2023
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04
氢气的介绍
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氢气(H2)最早于16世纪初被人工制备，当时使用的方法是将金属置于强酸中。1766–1781年，亨利·卡文迪许（Henry Cavendish，1731-1810）发现氢元素，氢气燃烧生成水，拉瓦锡（Antoine-Laurent de Lavoisier，1743-1794）根据这一性质将该元素命名为“hydrogenium”（“生成水的物质”之意，“hydro”是“水”，“gen”是“生成”，”ium"是元素通用后缀）。19世纪50年代英国医生合信（B.Hobson）编写《博物新编》（1855年）时，把“hydrogen”翻译为“轻气”，意为最轻气体。
工业上一般从天然气或水煤气制氢气，而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气分子可以进入许多金属的晶格中，造成“氢脆”现象，使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料（如蒙乃尔合金），设计也更加复杂。2018年2月，中国实现氢气的低温制备和存储，获得科技部2017年度中国科学十大进展。
氢气被列入《危险化学品名录》 ，并按照《危险化学品安全管理条例》管控。
氢气是一种双原子气体分子，由两个氢原子通过共用一对电子构成。氢气是自然界中最小的分子。氢原子具有独特的电子构型1s1，所以它既可能获得一个电子成为H-（具有氦构型1s2），也可能失去一个电子变成质子H+。因此它表面上不但很像卤素能获得一个电子成为一种惰性气结构ns2np6，而且很像碱金属能失去一个电子成为M+(ns2np6)。然而，由于氢在其结构中没有别的电子，故它与这两族中的每一族都有足够的差别，这说明将氢放在这两族之外是正确的。
氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。标准状况下，1升氢气的质量是0.089克，相同体积比空气轻得多）。因为氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。另外，在一个标准大气压下，温度-252.87℃时，氢气可转变成无色的液体；-259.1℃时，变成雪状固体。
常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性（特别是被钯吸附）。金属钯对氢气的吸附作用最强。氢气与电负性大的元素反应显示还原性，与活泼金属单质常显示氧化性。氢气在催化剂的存在下能与大部分有机物进行加成反应。