世界上密度最小的氣體——氫氣

　　氣體是物質(zhì)的一個態(tài)。氣體與液體一樣是流體：它可以流動，可變形?；瘜W(xué)里面經(jīng)常會用到氣體來做實驗，那么今天我們就來了解一下密度最小的氫氣。

　　世界上最輕的氣體

　　氫氣 (H₂) 最早與16世紀(jì)初被人工合成，當(dāng)時使用的方法是將金屬置于強酸中。1766–81年，亨利·卡文迪許發(fā)現(xiàn)氫氣是一種與以往所發(fā)現(xiàn)氣體不同的另一種氣體[2] ，在燃燒時產(chǎn)生水，這一性質(zhì)也決定了拉丁語 “hydrogenium” 這個名字(“生成水的物質(zhì)”之意)。常溫常壓下，氫氣是一種極易燃燒，無色透明、無臭無味的氣體。

　　基本性能

　　可燃性

　　純氫的引燃溫度為400℃。

　　氫氣在空氣里的燃燒，實際上是與空氣里的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水。

　　2H2+O2=點燃=2H2O

　　這一反應(yīng)過程中有大量熱放出，火焰呈淡藍(lán)色(實驗室里用玻璃管看不出藍(lán)色，看到的是黃色是由于玻璃中存在Na+的結(jié)果)。燃燒時放出熱量是相同條件下汽油的三倍。因此可用作高能燃料，在火箭上使用。中國長征3號火箭就用液氫燃料。

　　不純的H2點燃時會發(fā)生爆炸。但有一個極限，當(dāng)空氣中所含氫氣的體積占混合體積的4.0%-74.2%時，點燃都會產(chǎn)生爆炸，這個體積分?jǐn)?shù)范圍叫爆炸極限。

　　用試管收集一試管氫氣，將管口靠近酒精燈，如果聽到輕微的“噗”聲，表明氫氣是純凈的。如果聽到尖銳的爆鳴聲，表明氫氣不純。這時需要重新收集和檢驗。

　　如用排氣法收集，則要用拇指堵住試管口一會兒，使試管內(nèi)可能尚未熄滅的火焰熄滅，然后才能再收集氫氣(或另取一試管收集)。收集好后，用大拇指 堵住試管口移近火焰再移開，看是否有“噗”聲，直到試驗表明氫氣純凈為止。

　　氫氣在空氣中燃燒會發(fā)出淡藍(lán)色的火焰，其裝置就是直接在玻璃尖管中點燃，那么我們真的能看到淡藍(lán)色的火焰嗎?

　　在玻璃里，含鈉離子，而鈉離子的焰色卻是黃色的，所以，用上述方法只能看到黃色的火焰，卻不能看到淡藍(lán)色的火焰。如果要實現(xiàn)淡藍(lán)色的火焰，可采取以下方法：

　　方法一：用石英導(dǎo)管(天價，不適于普通中學(xué)的實驗室)方法二：用銅管(具有欺騙成分，因為銅元素的焰色為綠色，而且銅能導(dǎo)熱，對用橡皮管連接銅管，點燃時會影響氣密性)方法三：由于黃色火焰是玻璃中的鈉離子造成的，那么我們可以用類似于用焰色反應(yīng)檢驗鉀元素一樣透過鈷玻璃看火焰就可以排除鈉的干擾了。

　　還原性

　　還原星折疊還原性氫氣與氧化銅反應(yīng)，實質(zhì)是氫氣還原氧化銅中的銅元素，使氧化銅變?yōu)榧t色的金屬銅?！uO+H2=加熱=Cu+H2O　CO+3H2=高溫催化=CH4+H2O　在這個反應(yīng)中，氧化銅失去氧變成銅，氧化銅被還原了，即氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)。還原劑具有還原性。根據(jù)氫氣所具有的燃燒性質(zhì)，它可以作為燃料，可以應(yīng)用與航天、焊接、軍事等方面;根據(jù)它的還原性，還可以用于冶煉某些金屬材料等方面。

　　注意事項

　　氫氣是一種無色、無嗅、無毒、易燃易爆的氣體，和氟、氯、氧、一氧化碳以及空氣混合均有爆炸的危險，其中，氫與氟的混合物在低溫和黑暗環(huán)境就能發(fā)生自發(fā)性爆炸，與氯的混合比為1：1時，在光照下也可爆炸。氫由于無色無味，燃燒時火焰是透明的，因此其存在不易被感官發(fā)現(xiàn)，在許多情況下向氫氣中加入乙硫醇，以便感官察覺，并可同時付予火焰以顏色。氫雖無毒，在生理上對人體是惰性的，但若空氣中氫含量增高，將引起缺氧性窒息。與所有低溫液體一樣，直接接觸液氫將引起凍傷。液氫外溢并突然大面積蒸發(fā)還會造成環(huán)境缺氧，并有可能和空氣一起形成爆炸混合物，引發(fā)燃燒爆炸事故