氢-第2部分
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存在于盐酸中呢？他又做了几次实验，把一定量的锌和铁投到充足的盐酸和稀硫酸中（每次用的硫酸和盐酸的质量是不同的），发现所产生的气体量是固定不变的。这说明这种新的气体的产生与所用酸的种类没有关系，与酸的浓度也没有关系。 卡文迪什用排水法收集了新气体，他发现这种气体不能帮助蜡烛的燃烧，也不能帮助动物的呼吸，如果把它和空气混合在一起，一遇火星就会爆炸。卡文迪什是一位十分认真的化学家，他经过多次实验终于发现了这种新气体与普遍空气混合后发生爆炸的极限。他在论文中写道：如果这种可燃性气体的含量在9。5％以下或６５％以上，点火时虽然会燃烧，但不会发出震耳的爆炸声。 随后不久他测出了这种气体的比重，接着又发现这种气体燃烧后的产物是水，无疑这种气体就是氢气了。卡文迪什的研究已经比较细致，他只需对外界宣布他发现了一种氢元素并给它起一个名称就行了，真理的大门就要向他敞开了，幸运之神就要向他微笑了。 但卡文迪什受了虚假的“燃素说”的欺骗，坚持认为水是一种元素，不承认自己无意中发现了一种新元素，真是非常可惜。 后来拉瓦锡听到了这件事，他重复了卡文迪什的实验，认为水不是一种元素而是氢和氧的化合物。在１７８７年，他正式提出“氢”是一种元素，因为氢燃烧后的产物是水，便用拉丁文把它命名为“水的生成者”。
＇编辑本段＇不用汽油的汽车
你们见过不用汽油的汽车吗？ 也许你们会问：汽车怎么会不用汽油呢？ 原来，科学家们发现汽油燃烧后会放出二氧化碳，这样下去会对环境造成污染。就设想用另一种燃料来代替汽油，科学家们经过多次实验，终于发现氢气可以代替汽油。用氢气作燃料有许多优点，首先是干净卫生，氢气燃烧后的产物是水，不会污染环境，其次是氢气在燃烧时比汽油的发热量高。 在1965年，外国的科学家们就已设计出了能在马路上行驶的氢能汽车。我国也在1980年成功地造出了第一辆氢能汽车，可乘坐12人，贮存氢材料90公斤。氢能汽车行车路远，使用的寿命长，最大的优点是不污染环境。
气球的妙用
十月一日国庆节，举国欢庆。首都天安门前，五颜六色、大大小小的气球高高地浮在空中，迎风飘扬，翩翩起舞，十分好看，人们都说这是“白天的焰火”。 除了欢度节日，增加愉快的气氛之外，气球还有没有其他的用处呢？ 科学家很早就给我们做出了回答。 在人类漫长的历史中，经受了无数次的洪水、干旱、地震等自然灾害。古时候人们都十分迷信，认为这些都是因为自己做错了什么事触怒了上天，所以上天降下灾祸。随着科学的发展，人们逐渐认识到并没有什么天神，这些都是自然现象，而且可以对它们进行预测。 在东汉时我国人民就能预测地震，但对于洪水，却一直无能为力。洪水一来就要淹没村庄，毁坏农田，有时甚至会危害人类。怎么才能对付洪水呢？科学家研究发现，洪水是由长时间下暴雨造成的，暴雨又是从雨云中降下的。这样，只要能观测到云层的厚度和水分，就可以预报天气，人们在听到暴雨来临的消息后就会做好预防措施。这样就减轻了洪水带来的危害。 可是，云朵都飘浮在高空，人类又没有翅膀，飞不到那样的高度，怎么办呢？ 在化学家发现了氢气后，这个问题一下子解决了。人们造了好多个氢气球，让它们带上观测设备，这样，人们不用上天，就可以知道天空中云层的变化，从而做出准确的天气预报。 最近一段时间，气球又有了一种新用途，利用它携带干冰、碘化银等药剂升上天空，在云朵中喷撒，可以进行人工降雨。 现在因为氢气容易爆炸，所以现在填充气球、飞艇等原来氢气填充的物体时就用氦4来填充，现在氢气的用处不多，用的多的是氢气的同位素——氚和氘： 比金子还要贵的水 前面介绍的是普通的氢，它的原子量是１，它还有两个“能干”的大“哥哥”氘（音刀）和氚（音川）它们的原子量分别是２和３。人们有时候也把它们称为“重氢”和“超重氢”，它们与氧结合生成的水分别叫重水和超重水。 水在地球上的总重大约是１４０亿亿吨，其中重水还不到万分之二。为了得到一公斤重水就要消耗掉６万度电和一百吨水，这比砂里淘金花的代价要大得多，因而重水的价格要比金子贵。大自然中的重水非常少，而超重水就更加少了，在宽广无际的大海里，连十亿分之一也找不到，只有靠人工的方法去制造。一般是把金属锂放在原子反应堆中，在中子的轰击下，使锂转变为氚，然后与氧化合生成超重水。制造一公斤超重水要消耗近十吨的原子能量，而且生产很慢，一个工厂一年也不过制造几十公斤超重水，所以超重水的价格比重水还要贵上万倍，比金子要贵几十万倍。 表面看来，重水和一般的水没有什么两样。但脾气却大不一样，如果你用重水养金鱼，没多久鱼便死了，用重水浸过的种子不会发芽。重水的“个头”也比水大，一立方米重水比一立方米普通的水要重105。6公斤。普通的水在零度时结冰，在100℃时沸腾；而重水在3。8℃时就变成了冰，人们把它叫做“热冰”。 虽然重水和超重水生产起来要花费很大代价，但人们还是在不断地制造着他们。这是什么缘故呢？ 原来它们对人类也有很多好处。先说起重水，它有放射性，利用它的这个特性，科学家可以研究某些生物或化学过程的进展情况。比如让病人喝一点含有极少量超重水的茶，半小时后，就可以从尿中检查出放射性，一直到14天以后，放射性才消失，这说明水分在人体中停留的时间是１４天。如果要研究某种化学过程中水的来龙去脉，但又不许加入别的东西来破坏化学反应，这时就可以在普通水中加入一些超重水，超重水流到哪儿，哪儿就出现放射性。科学家很容易用探测器测量出它的藏身之处。 重水是原子能工业中的重要角色，它是原子反应堆最好的减速剂和载热剂，用了它之后，就可以大大降低原子燃料的成分。重水还是重要的国防原料，氢弹就是用它来制造的，重氢在极高温度下会产生原子核的聚合反应，发生强烈的爆炸，它的能量相当于几千万吨烈性炸药。一个普通的氢弹就能轻而易举地炸毁一座城市。如果把它爆炸时放出能量全部转换成电能，人类几十年也用不完！
飞人之死
在十八世纪八十年代初，欧洲出现了热气球，人们用它已经把鸡、鸭、羊等动物送上了天空。可是，人们对它还是心存恐惧，没有人愿意乘气球离开地面。 氢气球爆炸1783年，法国国王在科学界的一致要求下批准了用气球送人上天的计划，但要送的却是两个死刑犯。 这个消息被一个勇敢的青年知道后，他想第一次上天是一项流芳百世的壮举，怎么能把这个千载难逢的机遇让给死刑犯呢？于是他找了一个跟他一样不怕死的青年，向国王请求让他们替下死刑犯，国王被他们的勇敢打动了，准许了他们的要求。 在1783年11月21日，这两个青年乘上热气球，成功地进行了第一次用气球载人飞行，他俩顿时成了新闻人物，人们在街头巷议中纷纷把他俩称作“飞人”。 第二年，他们又计划乘气球飞越英吉利海峡。这时人们已经制出了氢气球，他们决定、把氢气球和热气球组合在一起，同时乘坐两只气球飞向英国。 这一天，他们把两只气球绑在一起，然后升上了天空。不久之后，悲剧发生了，气球发生了爆炸，他们都在事故中遇难身亡。 气球为什么会爆炸呢？ 这是因为热气球下面有一个火盆，是用来给空气加热，但氢气是一种易燃易爆的气体，它一见火星就会发生爆炸，因为缺乏对氢气的了解，导致了这场灾难的发生。 氢是元素周期表中的第一号元素，元素名来源于希腊文，原意是“水素”。氢是由英国化学家卡文迪许在1766年发现，称之为可燃空气，并证明它在空气中燃烧生成水。1787年法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名。氢在地壳中的丰度很高，按原子组成占15。4％，但重量仅占1％。在宇宙中，氢是最丰富的元素。在地球上氢主要以化和态存在于水和有机物中。有三种同位素：氕、氘、氚。 氢在通常条件下为无色、无味的气体；气体分子由双原子组成；熔点…259。14℃，沸点…252。8℃，临界温度33。19K，临界压力12。98大气压，气体密度0。0899克/升；水溶解度21。4厘米³；/千克水（0℃），稍溶于有机溶剂。 在常温下，氢比较不活泼，但可用合适的催化剂使之活化。在高温下，氢是高度活泼的。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢，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。 氢是重要的工业原料，又是未来的能源。 元素符号：H 英文名称：Hydrogen 相对原子质量：1。00797 原子半径/Å；： 0。79 电子构型： 1s1 原子体积/cm3/mol： 14。4 离子半径/Å；： 0。012 共价半径/Å；： 0。32 氧化态： Ⅰ 发现： 1766年； 在英国伦敦； 由 H。 Cavendish 发现。 来源： 在宇宙中最丰富的元素；主要和氧结合；以水的形式存在与自然界；也存在于矿井、油和汽井之中。 用途：用于生产氨、乙醇、氯化氢、溴化氢、植物油和不饱和烃的氢化，火箭燃料，低温学研究等。 状态： 无味、无色、无臭、极易燃烧的气体。 熔 点（℃）： …258。975 闪点/℃：253 导热系数： 0。001815 沸 点（℃）： …252。732 密度（g/L/273K；1atm）： 0。0899 自燃点/℃：500 比 热/J/gK ： 14。304 蒸发热/KJ/mol ： 0。44936 熔化热/KJ/mol： 0。05868 元素名称 氢 元素符号 H 原子序数 1 相对原子质量 （12C = 12。0000） 1。00797 英文名称 Hydrogen 原子结构 原子半径/Å；： 0。79 原子体积/cm3/mol： 14。4 共价半径/Å；： 0。32 电子构型： 1s1 离子半径/Å；： 0。012 氧化态： Ⅰ 电子模型 发现 1766年； 在英国伦敦； 由 H。 Cavendish 发现。 来源 在宇宙中最丰富的元素；主要和氧结合；以水的形式存在与自然界；也存在于矿井、油和汽井之中。 用途 用于生产氨、乙醇、氯化氢、溴化氢、植物油和不饱和烃的氢化，火箭燃料，低温学研究等。 物理性质 状态： 无味、无色、无臭、极易燃烧的气体。 熔 点（℃）： …258。975 沸 点（℃）： …252。732 密度（g/L/273K；1atm）： 0。0899 自燃点/℃：500 比 热/J/gK ： 14。304 蒸发热/KJ/mol ： 0。44936 熔化热/KJ/mol： 0。05868 闪点/℃：253 导电率： －－ 导热系数： 0。001815 地质数据 丰 度 滞留时间/年： 太阳（相对于 H=1 × 1012）：最丰富的元素 海水中/ p。p。m。：作为水的成分存在于海水中，也有一些气体H2 地壳/p。p。m。： 1520 溶在其中。 大气/p。p。m。（体积）： 0。5 生物数据 人体中含量 肝/p。p。m。： 93 000 器官中： 肌肉/p。p。m。： 93 000 血/mg dm…3 ： 以水存在于血液中 日摄入量： 骨/p。p。m。： 52 000 人（70Kg）均体内总量：7 kg
制氢电力来源
不同的氢气生产方法有不同的固定投资额和边际成本。 制氢的能源和燃料可以来自多种来源例如天然气、核能、太阳能、风力、生物燃料、煤矿、其他化石燃油、地热。（以下以全美国汽车都改为氢气的假设为计算单位） 天然气 用气电共生改良后。需要15。9百万立方呎的瓦斯；如果每天生产500公斤 由改装的加油站就地生产（例如高科技加气站）； 相当于改装777；000座加油站成本1兆美金；可产每年1亿5000万吨氢气。 先假设不需额外氢气分配系统的投资成本下；等于每GGE单位3。00美元（Gallons of Gasoline Equivalent 相当一加仑汽油的能量简称GGE，方便和目前油价作比较） 核能 用以提供电解水的氢气电能来源。 需要240；000吨铀矿—提供2；000座600兆瓦发电厂； 等于8400亿美金；等于每GGE单位2。50美元。 太阳能 用以提供电解水的氢气电能来源。 需要每平方公尺达2；500千瓦（每小时）效率的太阳能版科技；共1亿1300万座40千瓦的机组； 成本推估约22兆； 等于每GGE单位9。50美元。 风力 用以提供电解水的氢气电能来源。 每秒7公尺的平均风速计算；需要1百万座2百万瓦风力机组； 成本约3兆美金等于每GGE单位3。00美元。 生物燃油 气化厂用气电共生改良后。 需要15亿吨干燥生物材料； 3；300座厂房需要113。4百万英亩（460；000 平方千米）农场提供生物材料。约5650亿美元 等于每GGE单位1。90美元（假设土地不匮乏且地价最便宜状态） 煤矿 火力发电用气电共生改良后提供电解水的氢气电能来源。需要10亿吨煤将近1；000座275兆瓦发电厂成本5000亿美金； 等于每GGE单位1美元。 以上看出由煤矿的制氢最便宜，但是除非二氧化碳封存技术普及化及实用化，否则产生的高污染会使氢气科技的环保性荡然无存。
