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1766年卡文迪許向英國(guó)學(xué)會(huì)提交了一篇研究報(bào)告《人造空氣實(shí)驗(yàn)》講了他用鐵、鋅等與稀硫酸、稀鹽酸作用制得“易燃空氣”即氫氣并用普利斯特里發(fā)明的排水集氣法把它收集起來(lái)進(jìn)行研究。他發(fā)現(xiàn)的某種金屬分別與足量的各種酸作用所產(chǎn)生的這種氣體的量是固定的與酸的種類(lèi)、濃度都無(wú)關(guān)。他還發(fā)現(xiàn)氫氣與空氣混合后點(diǎn)燃會(huì)發(fā)生爆炸又發(fā)現(xiàn)氫氣與氧氣化合生成水從而認(rèn)識(shí)到這種氣體和其它已知的各種氣體都不同。但是由于他是燃素說(shuō)的虔誠(chéng)信徒按照他的理解這種氣體燃燒起來(lái)這么猛烈富含燃素硫磺燃燒后成為硫酸那么硫酸中是沒(méi)有燃素的而按照燃素說(shuō)金屬也是含燃素的。所以他認(rèn)為這種氣體是從金屬中分解出來(lái)的而不是來(lái)自酸中。他設(shè)想金屬在酸中溶解時(shí)“它們所含的燃素便釋放出來(lái)形成了這種可燃空氣”。他甚至曾一度設(shè)想氫氣就是燃素這種推測(cè)很快就得以當(dāng)時(shí)的一些化學(xué)家舍勒、基爾萬(wàn)（KirwanR.1735-1812）等的贊同。由于把氫氣充到氣球中氣球便會(huì)徐徐上升這種現(xiàn)象當(dāng)時(shí)曾被一些燃素學(xué)說(shuō)的信奉者們用來(lái)作為他們“論證”燃素具有負(fù)重量的根據(jù)。但卡文迪許究竟是一位非凡的科學(xué)家后來(lái)他弄清楚了氣球在空氣中所受浮力問(wèn)題通過(guò)研究證明氫氣是有重量的只是比空氣輕很多。他是這樣做實(shí)驗(yàn)的先把金屬和裝有酸的燒瓶稱(chēng)重然后將金屬投入酸中用排水集氣法收集氫氣并測(cè)體積再稱(chēng)量反應(yīng)后燒瓶及內(nèi)裝物的總量。這樣他確定了氫氣的比重只是空氣的9%.但這些化學(xué)家仍不肯輕易放棄舊說(shuō)鑒于氫氣燃燒后會(huì)產(chǎn)生水于是他們改說(shuō)氫氣是燃素和水的化合物。

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M51內(nèi)的氫氣

氫氣是無(wú)色并且密度比空氣小的氣體在各種氣體中氫氣的密度較小。標(biāo)準(zhǔn)狀況下1升氫氣的質(zhì)量是0.0899克相同體積比空氣輕得多。因?yàn)闅錃怆y溶于水所以可以用排水集氣法收集氫氣。另外在101千帕壓強(qiáng)下溫度-252.87 ℃時(shí)氫氣可轉(zhuǎn)變成無(wú)色的液體-259.1 ℃時(shí)變成雪狀固體。常溫下氫氣的性質(zhì)很穩(wěn)定不容易跟其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但當(dāng)條件改變時(shí)如點(diǎn)燃、加熱、使用催化劑等情況就不同了。如氫氣被鈀或鉑等金屬吸附后具有較強(qiáng)的活性特別是被鈀吸附。金屬鈀對(duì)氫氣的吸附作用較強(qiáng)。當(dāng)空氣中的體積分?jǐn)?shù)為4%-75%時(shí)遇到火源可引起爆炸。

氫氣是無(wú)色的氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度是0.09克/升(較輕的氣體)難溶于水。在-252 ℃,變成無(wú)色液體,-259 ℃時(shí)變?yōu)檠┗罟腆w。

對(duì)氫原子的氧化也即讓氫原子失去其電子即可得到H+氫離子。氫離子不含電子由于氫原子通常不含中子故氫離子通常只含1個(gè)質(zhì)子。這也就是為什么常將H+直接稱(chēng)為質(zhì)子的原因。H+是酸堿理論的重要離子。

裸露的質(zhì)子H+不能直接在溶液或離子晶體中存在這是由氫離子和其他原子、分子不可抗拒的吸引力造成的。除非在等離子態(tài)物質(zhì)中氫離子不會(huì)脫離分子或原子的電子云。但是“質(zhì)子”或“氫離子”這個(gè)概念有時(shí)也指帶有一個(gè)質(zhì)子的其他粒子通常也記做“H+”。

為了避免認(rèn)為溶液中存在孤立的氫離子一般在水溶液中將水和氫離子構(gòu)成的離子稱(chēng)為水合氫離子H3O+。但這也只是一種理想化的情形。氫離子在水溶液中事實(shí)上以類(lèi)似于H9O4+的形式存在。

盡管在地球上少見(jiàn)H3+離子質(zhì)子化分子氫卻是宇宙中常見(jiàn)的離子之一。

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