世界上密度最小的氣體——氫氣

　　氣體是物質的一個態(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世紀初被人工合成，當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，這一性質也決定了拉丁語 “hydrogenium” 這個名字(“生成水的物質”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，生成水。

　　2H2+O2=點燃=2H2O

　　這一反應過程中有大量熱放出，火焰呈淡藍色(實驗室里用玻璃管看不出藍色，看到的是黃色是由于玻璃中存在Na+的結果)。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，這個體積分數(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，卻不能看到淡藍色的火焰。如果要實現(xiàn)淡藍色的火焰，可采取以下方法：

　　方法一：用石英導管(天價，不適于普通中學的實驗室)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，實質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。還原劑具有還原性。根據(jù)氫氣所具有的燃燒性質，它可以作為燃料，可以應用與航天、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