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1766年卡文迪許向英國學(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、濃度都無關(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的虔誠信徒按照他的理解這種氣體燃燒起來這么猛烈富含燃素硫磺燃燒后成為硫酸那么硫酸中是沒有燃素的而按照燃素說金屬也是含燃素的。所以他認(rèn)為這種氣體是從金屬中分解出來的而不是來自酸中。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（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)說的信奉者們用來作為他們“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)家后來他弄清楚了氣球在空氣中所受浮力問題通過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鑒于氫氣燃燒后會(huì)產(chǎn)生水于是他們改說氫氣是燃素和水的化合物。

氫氣常溫下性質(zhì)穩(wěn)定在點(diǎn)燃或加熱的條件下能多跟許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

①可燃性可在氧氣中燃燒2H?+O?=點(diǎn)燃=2H?O化合反應(yīng)

(點(diǎn)燃不純的氫氣要發(fā)生爆炸,點(diǎn)燃?xì)錃馇膀?yàn)純)

H?+Cl?=點(diǎn)燃或光照=2HCl化合反應(yīng)

②還原性(使某些金屬氧化物還原)

H?+CuO=△=Cu+H?O置換反應(yīng)

3H?+Fe?O?=高溫=2Fe+3H?O置換反應(yīng)

3H?+WO?=△=W+3H?O置換反應(yīng)

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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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