
两个氢原子的化学表示为2H。
氢(Hydrogen),是化学元素周期表中的第一个元素,其符号为H。氢气,由两个氢原子组成的双原子分子,是最轻的气体,无色无味无臭,且极易燃烧。在医学上,氢气被用于治疗某些疾病。尽管氢在地球的冰层和大气中存在,但以游离态的形式非常稀少。地球地壳中氢的质量分数大约为1%,而按原子百分数计算则占大约17%。氢广泛存在于自然界中,例如水(氢的质量分数约为11%)、泥土(约1.5%)、石油、天然气、动植物体内(含量较少)。在空气中,氢气的体积分数大约为0.00005%。在宇宙中,氢是含量最丰富的元素。
氢元素在工业中有重要用途,是合成氨和甲醇的关键原料,也用于石油精炼。氢气作为收缩气体,被用于氧氢焰熔接器和火箭燃料。在高温下,氢可将金属氧化物还原,用于生产高纯度金属,如钨、钼、钴、铁等金属粉末,以及锗、硅等材料。氢气因其轻质特性,常被用于制作氢气球。氢气与氧气反应时,会释放大量热量,可用于金属切割。
尽管氢作为一种清洁能源在汽车等领域的燃料方面具有潜力,美国曾提出“国家氢动力计划”,但由于技术不成熟,尚未大规模工业化应用。科学家们发现,使用氢燃料可能会使大气中的氢含量增加4至8倍,可能对气候和环境产生影响,如加剧臭氧层破坏。但这些潜在的负面影响可能会因其他因素如氯氟烃减少、土壤吸收以及燃料电池技术的发展而得到缓解。
在常温下,氢气化学性质不活泼,但在催化剂的作用下可以被活化。在高温下,氢气则表现出高度活泼性。除了稀有气体外,几乎所有元素都能与氢形成化合物。非金属元素的氢化物通常称为“化氢”,如卤化氢、硫化氢等;金属元素的氢化物称为“金属氢化物”,如氢化锂、氢化钙等。氢不仅是重要的工业原料,也是未来的能源,且是最清洁的燃料之一。氢的同位素氘和氚在核聚变中具有应用潜力,但由于技术原因,核聚变发电目前无法大规模应用。