氫氣（Hydrogen）是世界上已知的zui輕的氣體。它的密度非常小，只有空氣的1/14即在標準狀況（1大氣壓,0℃）下,氫氣的密度為0.0899克/升。所以用氫氣充灌的氣球，必須用手牢牢捉住。否則，只要一撒手它就會閃閃升上天空。灌好的氫氣球，往往過一夜，第二天就飛不起來了。這是因為氫氣能鉆過橡膠上人眼看不見的小細孔，溜之大吉。不僅如此,在高溫、高壓下,氫氣甚至可以穿過很厚的鋼板。要氣球能夠在空中飄揚，那么就要在氣球內(nèi)的氣體密度較?。ū瓤諝庑。?。

　　同位素

　　在自然界中存在的同位素有: H1（氕piē）、H2（氘dāo，重氫）、H3（氚chuān,超重氫）

　　以人工方法合成的同位素有: 氫4、氫5、氫6、氫7

　　別名、英文名 氘；Deuterium、Heavy hydrogen．

在18世紀末以前，曾經(jīng)有不少人做過制取氫氣的實驗，所以實際上很難說是誰發(fā)現(xiàn)了氫，即使*對氫的發(fā)現(xiàn)和研究有過很大貢獻的卡文迪許本人也認為氫的發(fā)現(xiàn)不只是他的功勞。早在16世紀，瑞士醫(yī)生帕拉塞斯就描述過鐵屑與酸接觸時有一種氣體產(chǎn)生；17世紀時，比利時的醫(yī)療化學派學者海爾蒙特（van Helmont，J.B.1579-1644）曾偶然接觸過這種氣體，但沒有把它離析、收集起來。
 

　　波義耳雖偶然收集過這種氣體，但并未進行研究。他們只知道它可燃，此外就很少了解。1700年，法國藥劑師勒梅里（Lemery，N.1645-1715）在巴黎*的《報告》上也提到過它。zui早把氫氣收集起來，并對它的性質(zhì)仔細加以研究的是卡文迪許。

　　1766年卡文迪許向英國*學會提交了一篇研究報告《人造空氣實驗》，講了他用鐵、鋅等與稀硫酸、*作用制得“易燃空氣”（即氫氣），并用普利斯特里發(fā)明的排水集氣法把它收集起來，進行研究。他發(fā)現(xiàn)一定量的某種金屬分別與足量的各種酸作用，所產(chǎn)生的這種氣體的量是固定的，與酸的種類、濃度都無關。他還發(fā)現(xiàn)氫氣與空氣混合后點燃會發(fā)生爆炸；又發(fā)現(xiàn)氫氣與氧氣化合生成水，從而認識到這種氣體和其它已知的各種氣體都不同。但是，由于他是燃素說的虔誠信徒，按照他的理解：這種氣體燃燒起來這么猛烈，一定富含燃素；硫磺燃燒后成為硫酸，那么硫酸中是沒有燃素的；而按照燃素說金屬也是含燃素的。所以他認為這種氣體是從金屬中分解出來的，而不是來自酸中。他設想金屬在酸中溶解時，“它們所含的燃素便釋放出來，形成了這種可燃空氣”。他甚至曾一度設想氫氣就是燃素，這種推測很快就得以當時的一些杰出化學家舍勒、基爾萬（Kirwan，R.1735-1812）等的贊同。由于把氫氣充到膀胱氣球中，氣球便會徐徐上升，這種現(xiàn)象當時曾被一些燃素學說的信奉者們用來作為他們“論證”燃素具有負重量的根據(jù)。但卡文迪許究竟是一位非凡的科學家，后來他弄清楚了氣球在空氣中所受浮力問題，通過研究，證明氫氣是有重量的，只是比空氣輕很多。他是這樣做實驗的：先把金屬和裝有酸的燒瓶稱重，然后將金屬投入酸中，用排水集氣法收集氫氣并測體積，再稱量反應后燒瓶及內(nèi)裝物的總量。這樣他確定了氫氣的比重只是空氣的9%.但這些化學家仍不肯輕易放棄舊說，鑒于氫氣燃燒后會產(chǎn)生水，于是他們改說氫氣是燃素和水的化合物。

　　水的合成否定了水是元素的錯誤觀念，在古希臘：恩培多克勒提出，宇宙間只存在火、氣、水、土四種元素，它們組成萬物。從那時起直到18世紀70年代，人們一直認為水是一種元素。1781年，普利斯特里將氫氣和空氣放在閉口玻璃瓶中，用電火花引爆，發(fā)現(xiàn)瓶的內(nèi)壁有露珠出現(xiàn)。同年卡文迪許也用不同比例的氫氣與空氣的混合物反復進行這項實驗，確認這種露滴是純凈的水，表明氫是水的一種成分。這時氧氣業(yè)已發(fā)現(xiàn)，卡文迪許又用純氧代替空氣進行試驗，不僅證明氫和氧化合成水，而且確認大約2份體積的氫與1份體積的氧恰好化合成水（發(fā)表于1784年）。這些實驗結(jié)果本已毫無疑義地證明了水是氫和氧的化合物，而不是一種元素，但卡文迪許卻和普利斯特里一樣，仍堅持認為水是一種元素，氧是失去燃素的水，氫則是含有過多燃素的水。他用下式表示“易燃空氣”（氫）的燃燒：

　?。ㄋ妓兀?（水－燃素）—→水

　　易燃空氣（氫） 失燃素空氣（氧）

　　1782年，拉瓦錫重復了他們的實驗，并用紅熱的槍筒分解了水蒸汽，才明確提出正確的結(jié)論：水不是元素而是氫和氧的化合物，糾正了兩千多年來把水當做元素的錯誤概念。1787年，他把過去稱作“易燃空氣”的這種氣體命名為“H-ydrogne”（氫），意思是“產(chǎn)生水的”，并確認它是一種元素。

 

理化性質(zhì)

　　氫氣是無色并且密度比空氣小的氣體（在各種氣體中，氫氣的密度zui小。標準狀況下，1升氫氣的質(zhì)量是0.0899克，比空氣輕得多）。因為氫氣難溶于水，所以可以用排水集氣法收集氫氣。另外，在101千帕壓強下，溫度-252.87℃時，氫氣可轉(zhuǎn)變成無色的液體；-259.1℃時，變成雪狀固體。常溫下，氫氣的性質(zhì)很穩(wěn)定，不容易跟其它物質(zhì)發(fā)生化學反應。但當條件改變時（如點燃、加熱、使用催化劑等），情況就不同了。

　　總結(jié)為：

　　分子式：H2

　　沸點：-252.77℃（20.38K）

　　密度：0.09kg/m3

　　相對分子質(zhì)量：2.016

　　生產(chǎn)方法：電解、裂解、煤制氣等

　　分子量： 4.032

　　三相點： -254.4℃

　　液體密度（平衡狀態(tài)，-252.8℃）： 169kg/m3

　　氣體密度（101.325kPa，0℃）：0.0899kg/m3

　　比容（101.325kPa，21.2℃）： 5.987m3/kg

　　氣液容積比（15℃，100kPa）： 974L/L

　　壓縮系數(shù)：

　　壓力kPa

　　100

　　1000

　　5000·

　　10000

　　溫度℃

　　15

　　50

　　1.0087

　　1.0008

　　1.0060

　　1.0057

　　1.0296

　　1.0296

　　1.0600

　　1.0555

　　臨界溫度： -234.8℃

　　臨界壓力： 1664.8kPa

　　臨界密度： 66.8kg/m3

　　溶化熱（-254.5℃）（平衡態(tài)）：48.84kJ/kg

　　氣化熱△Hv（-249.5℃）： 305kJ/kg

　　比熱容（101.335kPa，25℃，氣體）：Cp=7.243kJ/（kg·K）

　　Cv=5.178kJ/（kK·K）

　　比熱比（101.325kPa，25℃，氣體）： Cp/Cv=1.40

　　蒸氣壓力（正常態(tài)，17.703）： 10.67kPa

　?。ㄕB(tài)，21.621）： 53.33kPa

　　（正常態(tài)，24.249K）： 119.99kPa

　　粘度（氣體，正常態(tài)，101.325kPa，0℃）：0.010lmPa·S

　?。ㄒ后w，平衡態(tài)，-252.8℃）：0.040mPa·s

　　表面張力（平衡態(tài)，-252.8℃）： 3.72mN/m

　　導熱系數(shù)（氣體101.325kPa，0℃）：0.1289w/（m·K）

　?。ㄒ后w，-252.8℃）：’ 1264W/（m·K）

　　折射系數(shù)nv（101.325kPa，25℃）： 1.0001265

　　空氣中的燃燒界限： 5%～75%（體積）

　　易燃性級別： 4

　　毒性級別：0

　　易爆性級別： 1

　　重氫在常溫常壓下為無色無嗅無毒可燃性氣體，是普通氫的一種穩(wěn)定同位素。它在通常水的氫中含0.0139%～0.0157%。其化學性質(zhì)與普通氫*相同。但因質(zhì)量大，反應速度小一些。

 

氫氣分類標準

　　工業(yè)氫GB/T3634-1995

　　H2≥99.90%（優(yōu)等品）

　　H2≥99.50%（一等品）

　　H2≥99.00%（合格品）

　　純 氫 GB/T7445-1995

　　H2≥99.99%

　　高純氫 GB/T7445-1995

　　H2≥99.999%

　　超高純氫 GB/T7445-1995

　　H2≥99.9999%

　　氫氣的產(chǎn)生由水通電產(chǎn)生氫氣和氧氣