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雖然氫氣在通常狀態(tài)下不是非常活潑但氫氣與絕大多數(shù)元素會(huì)組成化合物。碳?xì)浠衔镆阎袛?shù)以百萬種但它們不會(huì)由氫氣和碳直接化合形成。氫氣與電負(fù)性較強(qiáng)的元素如鹵素反應(yīng)在這些化合物中氫的氧化態(tài)為+1。氫與氟、氧、氮成鍵時(shí)可生成一種較強(qiáng)的非共價(jià)的鍵稱為氫鍵。氫鍵對(duì)許多生物分子具有重要意義。 氫也與電負(fù)性較低的元素如活潑金屬生成化合物這時(shí)氫的氧化態(tài)通常為 -1這樣的化合物稱為氫化物。

氫與碳形成的化合物由于其與生物的關(guān)系通常被稱為有機(jī)物研究有機(jī)物的學(xué)科稱為有機(jī)化學(xué)而研究有機(jī)物在生物中所起的作用的科學(xué)稱為生物化學(xué)。按某些定義“有機(jī)”只要求含有碳。但大多數(shù)含碳的化合物通常都含有氫。這些化合物的性質(zhì)主要是由碳?xì)滏I決定的。故有時(shí)有機(jī)物的定義要求物質(zhì)含有碳?xì)滏I。

無機(jī)化學(xué)中H- 可以作為橋接配體連接配合物中的兩個(gè)金屬原子。這樣的特性通常在13族元素中體現(xiàn)尤以鋁配合物。

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在18世紀(jì)末以前曾經(jīng)有不少人做過制取氫氣的實(shí)驗(yàn)所以實(shí)際上很難說是誰發(fā)現(xiàn)了氫即使公認(rèn)對(duì)氫的發(fā)現(xiàn)和研究有過很大貢獻(xiàn)的卡文迪許本人也認(rèn)為氫的發(fā)現(xiàn)不只是他的功勞。早在16世紀(jì)瑞士有名醫(yī)生帕拉塞斯就描述過鐵屑與酸接觸時(shí)有一種氣體產(chǎn)生17世紀(jì)時(shí)比利時(shí)有名的醫(yī)療化學(xué)派學(xué)者海爾蒙特（van HelmontJ.B.1579-1644）曾偶然接觸過這種氣體但沒有把它離析、收集起來波義耳雖偶然收集過這種氣體但并未進(jìn)行研究。他們只知道它可燃此外就很少了解1700年法國藥劑師勒梅里（LemeryN.1645-1715）在巴黎科學(xué)院的《報(bào)告》上也提到過它。

M51內(nèi)的氫氣

氫氣是無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 ℃,變成無色液體,-259 ℃時(shí)變?yōu)檠┗罟腆w。

含有氫元素的二元化合物稱為氫化物?！皻浠铩币辉~暗含氫顯負(fù)價(jià)且其氧化態(tài)為-1的意思。氫負(fù)離子記做H-其存在是1916年由吉爾伯特·路易斯預(yù)言的。1920年Moers用電解氫化鋰在陽極產(chǎn)生氫氣從而證明了氫化物的存在。對(duì)于非IA或IIA族的元素形成的氫化物“氫化物”一詞并不準(zhǔn)確因?yàn)闅涞碾娯?fù)性并不高。IA族堿金屬的氫化物中有一個(gè)例外即高聚物氫化鋰。氫化鋁鋰中4個(gè)氫原子緊靠鋁原子。雖然氫可與幾乎所有的主族元素形成氫化物但這些氫化物的原子配比卻并不單一例如二元的PW已發(fā)現(xiàn)100多種但氫化鋁只有一種。二元?dú)浠熯€未被發(fā)現(xiàn)但它存在于更大的配合物中。

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)上以類似于H9O4+的形式存在。

盡管在地球上少見H3+離子質(zhì)子化分子氫卻是宇宙中常見的離子之一。

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