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氫氣到底是什么？

氫是一種化學(xué)元素，在元素周期表中位于第一位。氫通常的單質(zhì)形態(tài)是氫氣。它是無(wú)色無(wú)味無(wú)臭，極易燃燒的由雙原子分子組成的氣體，氫氣是最輕的氣體。

氫氣最早期的應(yīng)用是充氫氣球，在飛機(jī)發(fā)明前人類曾經(jīng)借助熱氣球和氫氣球作為飛行交通工具，是最早實(shí)現(xiàn)飛天夢(mèng)想的方式。氫氣最重要的應(yīng)用是作為燃料和工業(yè)原料，氫燃料電池技術(shù)作為有前景的新能源受到當(dāng)今世界的重視。在醫(yī)學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域，氫氣才剛剛開始被重視，氫氣的廣泛有效性、生物安全性、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、獲取方便等特點(diǎn)決定了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域巨大廣闊的應(yīng)用前景。

不研究氫氣，能知道這些就夠了。如果研究氫氣，這些知識(shí)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。例如初中化學(xué)都會(huì)學(xué)習(xí)更多關(guān)于氫氣的知識(shí)，例如氫氣的最重要化學(xué)性質(zhì)，是具有還原性作用。如果學(xué)習(xí)更多化學(xué)知識(shí)，會(huì)掌握氫氣還能具有氧化作用。

氫氣是兩個(gè)氫原子組成的氣體。從同位素角度看，氫元素或氫原子有三種類型，分別是氕、氘和氚，三種同位素中最多最多的是氕，其次是氘。氘大約占所有氫元素的150ppm，意思是百萬(wàn)個(gè)氫原子中有150個(gè)氘，其余的基本上全部是氕，氚的比例小到可以忽略不計(jì)。一般不特別說(shuō)明，氫元素是指氕，氕原子核只有一個(gè)質(zhì)子組成，是自然界所有元素最特殊的一個(gè)。因?yàn)樗衅渌兀碗暗脑雍硕己兄凶印?/p>

氫原子存在的方式很多，氫氣只是一種方式，自然界中氫大多數(shù)都是化合物形式存在，最常見(jiàn)也是最有名的就是水含有2個(gè)氫原子。一切有機(jī)物都含有碳和氫原子，所以所有有機(jī)物都含有氫原子。

氫原子是一個(gè)質(zhì)子氫原子核和一個(gè)圍繞原子核旋轉(zhuǎn)電子組成，按照量子力學(xué)大師玻爾的描述，氫原子的電子在原子核外運(yùn)動(dòng)局限在特定電子軌道內(nèi)。氫原子核質(zhì)子自身也具有兩種自旋方向，這導(dǎo)致組成氫氣的兩個(gè)氫原子核存在兩種可能，兩個(gè)質(zhì)子的自旋方向一致的氫分子是仲氫，不一樣的是正氫。按照規(guī)范的說(shuō)法，正氫中兩個(gè)核的自旋是平行的，仲氫中兩個(gè)核的自旋則是反平行的。氫氣通常是正氫和仲氫的平衡混合物。室溫?zé)崞胶鈶B(tài)下，氫氣大約是75%正氫和25%仲氫的混合物。

氫有一個(gè)常見(jiàn)方式是氫離子，是指氫原子丟失電子變成單質(zhì)子的形式。最常見(jiàn)的氫離子來(lái)源是各種酸性物質(zhì)，水也可以自然分解為氫離子和氫氧根離子，水溶液中的這兩種離子根本不會(huì)單獨(dú)存在，因?yàn)樗肿泳哂袠O性，非常容易和有電物質(zhì)結(jié)合，一個(gè)正電氫離子的周圍會(huì)包繞多層水分子形成團(tuán)簇。氫原子丟失電子變成氫離子，這種情況氫離子帶正電。氫原子也可以獲得電子變成氫負(fù)離子，氫負(fù)離子顧名思義就是帶負(fù)電的氫離子，在氫氣固體存儲(chǔ)領(lǐng)域氫負(fù)離子有重要意義，且已經(jīng)有一些固體儲(chǔ)氫技術(shù)產(chǎn)品，某些氫負(fù)離子金屬化合物如氫鈣和氫鎂，也被作為供氫劑用于生物醫(yī)學(xué)中，初步研究發(fā)現(xiàn)對(duì)不少疾病有潛在治療效果。

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