氢气

氢是一种化学元素，在元素周期表中位于第一位。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭，极易燃烧的由双原子分子组成的气体，氢气是最轻的气体。 氢是原子序数为1的化学元素，化学符号为H，在元素周期表中位于第一位。

氢气(H2)，自然界中最小的分子，最轻的气体，在我们的生活中具有非常重要的作用，对人体的多种疾病具有显著的预防和治疗效果，是一种重要的工业原料，是最具发展前景的清洁能源。

氢气(hydrogen)，化学式为H2，是一种双原子气体分子，由两个氢原子通过共用一对电子构成。氢气是自然界中最小的分子，最轻的气体，密度只有空气的十四分之一。氢气在我们的生活中占据非常重要的地位，由于氢气可以选择性地清除羟基自由基(∙OH)和过氧亚硝基阴离子(ONOO−)，同时又不影响其他具有生理功能的活性氧物质，可以将氢气应用于医学领域，氢气已被证实对众多的疾病具有显著的预防和治疗效果。氢气是一种重要的工业原料，可以用于合成氨、甲醇、醛等一些重要的化合物；也可以用作还原剂，还原烯烃、醛、酮等不饱和键，特别是在手性催化剂的存在下进行的不对称氢化，广泛应用于天然产物和药物的合成中。与此同时，氢气作为一种可再生的清洁能源受到人们越来越多的关注。 早在16世纪，瑞士医生帕拉赛斯(Paracelsus)将铁屑与酸放在一起得到一种会燃烧的气体，这个气体就是氢气，但由于当时他没有对其做进一步的研究，错失了在化学元素发现史上留名的机会。到17世纪，比利时的科学家海尔蒙特(Helmont)在偶然间也接触过氢气，却没有将它分离并收集起来研究。虽然英国的化学家波义尔也曾经偶然收集过这种气体，但也未对其进行研究。真正抓住机会的是英国化学家卡文迪许(Cavendish)。1766年，卡文迪许在一次实验中，不小心将铁片掉进了盐酸溶液中，发现溶液中产生了许多气泡，这种现象立即引起了卡文迪许的极大兴趣。他通过排水法将该气体收集起来并进行了仔细研究，发现该气体与空气混合后遇火星会爆炸，在空气中燃烧后会生成水等一系列实验结果。由于卡文迪许第一个将氢气收集起来并进行了研究，因此成为了化学元素发现史上氢气的公认发现者。然而，由于受到燃素论的影响，卡文迪许一度认为这种气体是一种燃素。直到1787年，法国化学家拉瓦锡(Lavoisier)正式提出氢是一种元素，由于氢气燃烧后生成水，所以把这种易燃气体命名为“氢”，意思是水的生成者。 氢气具有可燃性。在点燃或加热的条件下，氢气很容易和多种物质发生化学反应。纯净的氢气在点燃时，可安静燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量，有水生成。若在火焰上罩一干冷的烧杯，可以烧杯壁上见到水珠。氢气在发生燃烧的浓度范围为4-74%，低于或超过这个浓度，即使在高压下也不会燃烧或爆炸。在氧气环境中，氢气的燃烧浓度范围4-94%。当氧气浓度低于4%时，即使在非常高的压力条件下，氢气和氧气的混合气都不会燃烧。人们利用氢气的这个特点把氢气用于潜水作业，也可以利用氢气这些特点设计安全呼吸氢气的设备。 氢气具有还原性。氢气的化学性质活泼，与氧发生化合反应生成水，容易发生燃烧和爆炸。可燃性也是氢气具有还原性的体现，是氢气还原氧气的性质所决定的。氢气不但能跟氧单质反应，也能跟某些化合物里的氧发生反应。例如：将氢气通过灼热的氧化铜，可得到红色的金属铜，同时有水生成。在这个反应里，氢气夺取了氧化铜中的氧，生成了水；氧化铜失去了氧，被还原成红色的铜，证明，氢气具有还原性，是很好的还原剂，氢气还可以还原其它一些金属氧化物，如三氧化钨、四氧化三铁、氧化铅和氧化锌等。
尽管氢气具有还原性，不等于氢气在溶液中或生物体内也具有同样的性质，例如氢气和氧气发生燃烧需要氢气的浓度为4%以上，燃点为400℃。在人体环境下，氢气即使在纯氢的环境下，溶解浓度也只有1.8%，而由于机体温度只有37℃，这种条件距离氢气和氧气发生反应的条件非常远，因此氢气和氧气在人体内无法发生反应。这正是长期以来人们把氢气作为生理学惰性气体的重要原因。
氢气不仅具有还原性，也具有氧化性。氢气是由氢原子共价形成的双原子分子，而每个氢原子可以分别获得一个电子形成负氢离子，这种情况见于和强还原性金属发生反应，其作用类似于氯气，在这类反应中氢气属于氧化剂，可以氧化金属为金属离子。严格意义上讲，氢气和金属反应的产物为氢化物，这种物质的特点是具有强还原性，非常容易与水发生反应释放大量氢气。

氢气可用作气体燃料，石油精炼，制造油脂、硬化油等人造奶油，甲醇、盐酸、氨等的合成，焊接和金属的切割，气象观测，玻璃的融化，冶金工业，冷却剂(液氢)，半导体制造用平衡气、蚀刻气、标准气、零点气、校正气、热氧化、多晶硅、钨化、离子注入、载流、烧结等。

适度为限，在最后成品中应不残存。 无色、无臭、无味、无毒的可燃气体。 航天工业用作高能推进剂 用于制造盐酸、合成氨，金属切割、焊接、提取金属、提纯半导体材料等 用作合成氨、合成甲醇、合成盐酸的原料，冶金用还原剂，石油炼制中加氢脱硫剂等 用于大规模集成电路及电子器件中的稀释气、运载气和反应气，还可用于贵金属的冶炼和金属氧化物的还原 用于气相色谱载气、氢火焰检测器的燃烧瓶、电子管、半导体材料、集成电路等 用于石油炼制和石油化工的各种工艺过程。化学工业中用作合成氨、聚氯乙烯、辛醇、油脂硬化、过氧化氢等产品的原料。冶金工业中用于金属切割，焊接的氢氧焰，有色金属钨、钼、钛等的生产，高纯氢气在加工中还用作还原气和保护气。电子工业中，高纯氢气用于电子材料、半导体材料和器件、集成电路以及电真空器件的生产。随着液氢生产的发展，在宇航、火箭事业上的应用也越来越广。 GB 2760-96列为食品工业加工助荆。如用于油脂氢化等。 一般在食盐电解时，于阴极上产生氢气，经水洗、压缩、碱洗、冷冻、干燥而成，纯度可达99.8%。 目前，工业上制氢的方法有电解水法、电解食盐水制氢氧化钠副产氢气法及矿物燃料(天然气、石油等)转化制氢法。
电解法
电解食盐水溶液制烧碱副产法电解食盐(氯化钠)水溶液时，在阳极上产生氯气，在阴极上产生氢气，经水洗、压缩碱洗、冷冻、干燥，制得纯度99.8%氢气。其
NaCl+H2O[电解]→0.5Cl2+0.5H2+NaOH
阳极反应Cl^-→0.5Cl2↑+e
阴极反应H2O+e→OH^-+0.5H2↑
水电解法将一定电压的直流电通以水电解池，水就发生分解。在阳极上析出氧，阴极上析出氢气。矿物燃料转化制氢法 由各种矿物燃料——天然气、石油及其制品、煤制氢，其过程具有很大的相似性。它的基本过程是：烃类的蒸气转化——包括天然气、轻油等的蒸气转化；部分氧化法——原油、重油等液体原料的部分氧化；煤的气化。 有害气体 仅有窒息性毒性评论 与空气混合易爆 易燃； 火场释放水蒸汽 库房通风低温干燥; 与氧化剂分开存放 雾状水、二氧化碳、泡沫