Question

氢是什么？

Answer 1

汽车、飞机等现代交通工具都用汽油作动力燃料，可是汽油在内燃机里并不能完全燃烧，而且燃烧之后产生的有害废气又严重地污染大气。科学家经过长期研究，认为氢才是一种最理想的燃料。

水是氢的“仓库”，用电解的方法，可以把水中的氢和氧分离出来。如果把氢和氧重新混合燃烧，就会产生3000℃的高温。燃烧后生成的水对人类也不会产生污染，所以氢是最清洁的燃料。

氢又是热效率最高的燃料。同汽油相比，重量相等的氢在燃烧后产生的能量多，氢气在空气中燃烧的速度比汽油要大十倍以上。

以氢气作为燃料的最大困难是它不易贮存。氢在零下259℃以下才能变成固体。液态氢必须保存在零下253℃低温中，稍微提高一点温度，就会沸腾，到零下239.9℃，液态氢极易挥发和汽化。科学家已经想出了不少贮存的办法，但要把它变成汽车和飞机的燃料，仍有不少困难。

科学家还在考虑另一种比普通氢更好的燃料，它是氢的孪生兄弟——重氢，学名叫氘，从水中电解出来的氢里有万分之二是氘。每50吨水可电解产生5吨氢，其中有1公斤是氘，它在发生核反应时，能产生1.8亿千瓦的能量，相当于10公斤铀或2万吨煤所产生的能量。假如人工能够控制氘的核反应，那么氘便是取之不尽用之不竭的永久能源。

Answer 2

氢是一种化学元素，在元素周期表中位于第一位。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭，极易燃烧的由双原子分子组成的气体，氢气是最轻的气体。

氢气最早期的应用是充氢气球，在飞机发明前人类曾经借助热气球和氢气球作为飞行交通工具，是最早实现飞天梦想的方式。氢气最重要的应用是作为燃料和工业原料，氢燃料电池技术作为有前景的新能源受到当今世界的重视。在医学生物学领域，氢气才刚刚开始被重视，氢气的广泛有效性、生物安全性、经济实惠、获取方便等特点决定了其在生物医学领域巨大广阔的应用前景。

不研究氢气，能知道这些就够了。如果研究氢气，这些知识就远远不够了。例如初中化学都会学习更多关于氢气的知识，例如氢气的最重要化学性质，是具有还原性作用。如果学习更多化学知识，会掌握氢气还能具有氧化作用。

氢气是两个氢原子组成的气体。从同位素角度看，氢元素或氢原子有三种类型，分别是氕、氘和氚，三种同位素中最多最多的是氕，其次是氘。氘大约占所有氢元素的150ppm，意思是百万个氢原子中有150个氘，其余的基本上全部是氕，氚的比例小到可以忽略不计。一般不特别说明，氢元素是指氕，氕原子核只有一个质子组成，是自然界所有元素最特殊的一个。因为所有其他元素，包括氘和氚的原子核都含有中子。

氢原子存在的方式很多，氢气只是一种方式，自然界中氢大多数都是化合物形式存在，最常见也是最有名的就是水含有2个氢原子。一切有机物都含有碳和氢原子，所以所有有机物都含有氢原子。

氢原子是一个质子氢原子核和一个围绕原子核旋转电子组成，按照量子力学大师玻尔的描述，氢原子的电子在原子核外运动局限在特定电子轨道内。氢原子核质子自身也具有两种自旋方向，这导致组成氢气的两个氢原子核存在两种可能，两个质子的自旋方向一致的氢分子是仲氢，不一样的是正氢。按照规范的说法，正氢中两个核的自旋是平行的，仲氢中两个核的自旋则是反平行的。氢气通常是正氢和仲氢的平衡混合物。室温热平衡态下，氢气大约是75%正氢和25%仲氢的混合物。

氢有一个常见方式是氢离子，是指氢原子丢失电子变成单质子的形式。最常见的氢离子来源是各种酸性物质，水也可以自然分解为氢离子和氢氧根离子，水溶液中的这两种离子根本不会单独存在，因为水分子具有极性，非常容易和有电物质结合，一个正电氢离子的周围会包绕多层水分子形成团簇。氢原子丢失电子变成氢离子，这种情况氢离子带正电。

Answer 3