氢气

【氢气】氢气的分子式为H₂， 氢气在通常状况下为无色、无气味的气体， 氢气的密度为0.0899克/升， 液氢的密度为0.070克/厘米3， 熔点－259.14℃， 沸点－252.4℃， 氢气是最轻的气体(密度最小)， 微溶于水(0℃时， 每体积水溶解0.0214体积氢气)。氢气有最大的扩散速度， 容易通过各种细小的空隙， 如钢板。高扩散速度使氢气有高导热性。用氢气冷却物体比用空气冷却约快6倍。氢分子通过电弧或高温， 都能离解成氢原子， 氢原子在金属表面很快又结合成氢分子， 同时放出大量的热， 形成氢原子火焰， 温度可高达3500℃。

氢气有可燃性， 它在空气中燃烧生成水并放出大量的热， 当空气中含4.1～75％(体积百分比)氢气时， 点火则发生爆炸。氢气跟氧气按一定比例混和时即得爆鸣气， 因此， 点燃氢气前必须检验氢气的纯度， 保证安全。氢气可以跟氟、氯、溴、碘、硫、氮等很多非金属化合生成气态氢化物， 其中氢为＋1价。氢气还能跟一些碱金属、碱土金属化合生成固态金属氢化物如：LiH、NaH、K_h、CaH₂、BaH₂等， 在这些化合物中氢为－1价。这些氢化物属于离子型化合物。氢气有还原性， 在一定温度下， 氢气可以从某些金属氧化物或非金属氧化物中夺取氧。用氢气可使氧化钨还原为金属钨。在一定温度下， 也可从某些金属氯化物或非金属氯化物中夺取氯， 使金属或非金属还原出来。氢气还可跟不饱和烃及其衍生物发生加成反应。钯和某些合金如LaNi₅等能大量“吸收”氢气， 在一定条件下氢气又可以被释放出来， 因此钯和这些合金可用做氢气的储运材料。

氢气或氢氦混和气体可用来充填气球， 氢气可用来制燃料电池， 液氢和液氧可用做火箭的高能燃料， 氢原子焰可用来焊接金属。利用氢气的还原性可用来冶炼金属或制纯硅。氢气是重要的化工原料， 可用于合成氨、合成盐酸以及有机合成等。

氢气可用下列几种方法制取。(1)电解氢氧化钠水溶液， 制得的氢气纯度较高(99.9％)；(2)甲烷转化法， 甲烷和水蒸气在高温和镍、钴催化作用下转化成氢气和一氧化碳；(3)水煤气法， 用焦炭在高温下跟水蒸气反应；(4)离子型金属氢化物如氢化钙跟水反应；(5)用过渡金属络合物做催化剂， 利用太阳能分解水制取氢气是发展氢能源的方向；(6)在实验室中常用锌跟稀硫酸或稀盐酸作用制取少量氢气。