「生活中的化学现象」最轻的元素是什么

最轻的元素是什么

「生活中的化学现象」最轻的元素是什么插图

氢是目前元素周期表中最轻的原子,却构成了全部宇宙质量的四分之三。因为氢气的密度和比重最小,所以人们经常用它来填充气球,使它们飞上天去。氢原子还具有很强的还原性,在工业上,人们使用氢气作为还原剂代替传统的碳法冶金,以实现绿色环保“零碳化”排放。

16世纪,瑞士药学家巴拉塞尔斯用铁屑和硫酸起作用,第一个制得了氢气。

1766年,英国化学家卡文迪许发现,把氢气和氧气混合在一起,装在开口的容器中,点燃时会发生猛烈的爆炸和尖锐的啸鸣。这引起了英国化学家普列斯特利的极大兴趣,并常常把这一个实验像变魔术那样表演给大家看。一次,有个朋友在观看表演时无意中发现,盛气体的容器本来是干燥的,发生爆鸣以后突然变潮了。

1783年,法国化学家拉瓦锡先用分解法把水分解为氢和氧,然后又把氢和氧合成为水。为了保证重量不致出现任何差错,他反复进行实验,最后得出了定量的结果。因此,他断言,水是由氢和氧组成的化合物,而不是一种元素,它的重量等于这两种气体重量之和。拉瓦锡把其中一种元素定名为“氢”。氢的希腊文是“水的生成者”、“水素”的意思。氢是由“轻气”演变来的,意思是这种气体的密度最小,分子又轻又小,跑得最快。

氢元素是所有元素中原子量最小的一种。它的原子量只有1,使它成为第一号元素。

元素状态的氢是气态的,无色无味,它在地球外面大气中的含量微乎其微,按体积计算,大约只占二百万分之一。绝大部分的氢都是同其他元素结合在一起,以化合物的形式存在。

在整个地壳内,每100个原子中,就有17个氢原子,占原子总数的17%,仅次于氧而位居第二位。氢分布很广泛,地球是个水球,到处有水,水是氢和氧的化合物。在动植物体内,在矿物燃料中,到处都有氢、碳、氧的化合物。

如果从整个宇宙来看,氢元素的分布更为广泛。例如,太阳的大气中,平均每100个原子里,氢原子竟占了近82个。在宇宙空间中,氢原子比其他所有元素的原子总和还大100倍。可以说,氢是宇宙中最多的元素了。

氢是最轻的元素,1升氢气在0℃时只有0.08988克,而最重的元素锇,同样1升体积就有22480克重,两者相差竟达25万倍。1780年,法国化学家布拉克将氢气注入猪的膀胱中,制造出世界上第一个氢气球,它冉冉地飞向高空。现在,人们用橡胶薄膜充灌氢气,大量制造出氢气球来。节日里,人们释放大量彩色气球播散天空,飘飘拂拂,五彩缤纷,增添了节日的欢乐气氛。气象台利用氢气球,探测高空的风云变幻。气体分子是“赛跑”健将,而气体分子中要数氢分子跑得最快。在0℃时,氢分子每秒钟可以跑上1700米。可是,大量气体分子在运动中,由于碰撞频繁,只能曲折前进,扩散的速度就大大变慢了。

氢气在常温下,只能与氟直接化合,或在紫外线照射下同氯气直接化合,而同氧气却很难化合。可是,一遇到火,或放进一些铂粉,氢和氧很快化合成水,并发出爆炸声。氢在氧气中燃烧时,产生的温度高达2500℃,可以将许多金属熔化。人们常用“氢氧焰”来焊接或切割金属板。

氢喜欢同大多数元素“结亲”,形成氢的化合物。

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氢和氮在常温下,彼此互不理睬。可是,用催化剂来“撮合”,再加上适当的温度和压力,氢和氮就会结合成氨,氨乃“氮肥之母”。氨再和硫酸作用,就成了氮肥硫酸铵了。

氢气和氯气化合成氯化氢,它溶解于水,便成为盐酸。

氢是夺氧“能手”,许多金属的氧化物、氯化物,要用氢气作为还原剂来冶炼,夺取氧和氯,使金属游离出来。钨、锗、硅就是用这种方法制取的。

许多液态油的色泽和气味不好,经过“氢化”后,就“脱胎换骨”啦。如气味难闻的鲸油,氢化以后就变成美丽的白色固体,没有气味;植物性油脂氢化以后,可以制成富有营养的人造黄油,美味可口。

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最近,科学家们还利用氢气还原二氧化碳产生甲醇,再通过酶促转化成功合成人造淀粉,实现了不可思议的物质转换。

此外,氢气的热值也很高,且燃烧产物只有水,不产生二氧化碳,十分清洁,因此科学家们认为,在未来氢气是可能替代化石燃料的一种具有非常大发展潜力的新型清洁能源。目前,氢燃料已经成功应用于我国的航天、汽车和有轨电车等领域。未来也许我们的生活中也能用上氢能源的产品。

氢元素虽然质量轻,但是作用却不小。我们生活的方方面面都离不开化学的身影。化学周期表为我们打开了认识化学、了解化学、学习化学的一扇大门。迄今为止,科学家们已经发现了118种元素,但是这并不是元素周期表的终点,也许未来新的元素就来自你的发现。

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