氫 氫原子(氕)結(jié)構(gòu)圖
氫(Hydrgen),最輕的化學(xué)元素,原子序數(shù)1。它的原子由一個(gè)質(zhì)子 ( 原子核 )和一個(gè)電子組成,同位素氘和氚分別有一個(gè)和兩個(gè)額外的中子。它是十分重要的且基礎(chǔ)的元素,組成了宇宙中75%的物質(zhì)。單質(zhì)以雙原子分子H 2 的形式存在,是一種無色、無臭、無味、易燃的氣態(tài)物質(zhì),能夠作為燃料使用。含氫的重要物質(zhì)有氫氣、水、有機(jī)化合物、氨及其衍生物等。大多數(shù)酸的性質(zhì),特別是在水溶液中,是由 氫離子 (H+)產(chǎn)生的。 氫氣廣泛應(yīng)用于化學(xué)、冶金、電子等工業(yè)部門。液氫則應(yīng)用于宇航、火箭事業(yè)上。新能源的開發(fā)中, 氫能 是十分有前景的領(lǐng)域。 醫(yī)療 上根據(jù)氫的特性設(shè)計(jì)出檢測手段核磁共振,工業(yè)上因?yàn)槠涮厥獾幕瘜W(xué)性質(zhì)用作原料、保護(hù)氣及還原氣 ,能源上 氫能 是未來 極具潛力的綠色能源,受到眾多學(xué)者的研究 。
歷史 十六世紀(jì), 瑞士 醫(yī)生兼煉金術(shù)士 帕拉塞爾斯(英語 :Paracelsus,1493年11月11日-1541年9月24日),發(fā)現(xiàn)把鐵片放入 稀硫酸 中會產(chǎn)生大量氣泡,并且承裝硫酸的容器變得滾燙。但是他并沒有做出深入的研究,其他人則是把這個(gè)現(xiàn)象用作戲法之中。 十七世紀(jì), 比利時(shí) 科學(xué)家簡·巴普蒂斯塔·范·赫爾蒙特(法語:Jan Baptista van Helmont,1577-1644)證明了金屬不會因溶解在酸中而被破壞。他稱了銀的重量,把它溶解在酸里,然后把溶液和銅反應(yīng),把原來的銀都找回來。這個(gè)實(shí)驗(yàn)為后世認(rèn)識氫離子與 金屬單質(zhì) 的 置換反應(yīng) 奠定了基礎(chǔ)。 英國 物理學(xué)家、化學(xué)家羅伯特 ?波義爾(英語:Robert Boyle,1627年1月25日—1691年12月30日)發(fā)現(xiàn)紫色石蕊 溶液在酸堿環(huán)境下會變換為紅色和藍(lán)色,并將其用為酸堿指示劑,這為溶液中氫離子的檢測提供了啟發(fā)。 十八世紀(jì),瑞典藥劑師 卡爾·威爾海姆·舍勒 (瑞典語:Carl Wilhelm Scheele,1742年12月19日——1786年5月21日)收集了鐵屑與稀硫酸混合后產(chǎn)生的氣體。他將氣體用玻璃管導(dǎo)出,把帶有火苗的蠟燭放在試管口,發(fā)現(xiàn)管口產(chǎn)生了藍(lán)色的火焰具有可燃的特性,并把它叫做可燃空氣。 在同一個(gè)世紀(jì),英國化學(xué)家和物理學(xué)家 亨利·卡文迪許 (英語:Henry Cavendish,1731年10月10日—1810年2月24日)用鐵、鋅等與稀硫酸、 稀鹽酸 反應(yīng)制得這種氣體并用排水集氣法收集了起來,對該氣體展開了各類研究。他得出該氣體與同體積的空氣相比,質(zhì)量之比是0.09:1;該氣體與空氣混合后點(diǎn)燃會發(fā)生爆炸;且與氧氣化合生成水。 1787年,法國科學(xué)家安托萬-洛朗·德·拉瓦錫(法語:Antoine-Laurent de Lavoisier,1743年8月26日-1794年5月8日)用可燃空氣與氧氣反應(yīng)得到了純水,認(rèn)為水不是一種元素,而是氧和可燃空氣的化合物。他將水分解成氧氣和可燃空氣論證了這一觀點(diǎn),并給可燃空氣起名為 Hydrogen。
1898年,蘇格蘭物理學(xué)家,化學(xué)家,發(fā)明家 詹姆斯·杜瓦爵士 (英文:Sir James Dewar,1842年9月20日-1923年3月27日)用他在皇家研究所建造的大型再生冷卻機(jī),成功地液化了氫氣。他不斷改進(jìn)他的方法,最終成功地將溫度降低到絕對零度以上13度,在這個(gè)溫度下,除了氦以外的所有氣體都會液化。 1931年,美國宇宙化學(xué)家、物理學(xué)家 哈羅德·克萊頓·尤里 (Harold Clayton Urey,1893年4月29日-1981年1月5日 ) 獲得了氘富集的氫樣本和一個(gè)他對氘的預(yù)測的光譜。1934年,尤里因這一發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾獎(jiǎng),以及美國化學(xué)學(xué)會芝加哥分會頒發(fā)的 威拉德·吉布斯 獎(jiǎng)?wù)隆?/span> 1900年,費(fèi)迪南德·格拉夫·馮·齊柏林(德文:Ferdinand, Graf von Zeppelin,1838年7月8日-1917年3月8日)設(shè)計(jì)的氫氣飛艇LZ-1 的首次飛行在德國的康斯坦茨湖上。這收到德國政府的關(guān)注和支持,他被委托為飛艇艦隊(duì)設(shè)計(jì)生產(chǎn),使得 第一次世界大戰(zhàn) 中德國使用了超過100艘 齊柏林飛艇 。
分布情況
宇宙中 氫存在于星際空間,是豐度最高的元素。宇宙中的氫主要以單原子形態(tài)和等離子態(tài)存在,幼年星體幾乎100%是氫,太陽中氫也占質(zhì)量的99%。 其他元素均是由氫在宇宙大爆發(fā)中的核聚變產(chǎn)生的。 太陽內(nèi)部存在巨大的壓力和極高的溫度,能將四個(gè) 氫原子 聚合為一個(gè)氦,并釋放出巨大的能量,這個(gè)過程叫做核聚變(熱核反應(yīng))。因此,氫為太陽的發(fā)光發(fā)熱提供能量,是太陽的燃料。
地球中 地殼中氫的豐度也很高,在地殼中它的含量僅次于氧和硅,排名第三,主要以化合態(tài)的形式存在?;蠎B(tài)氫的重量組成占地殼1km范圍內(nèi)1%的重量和15.4%的原子組成。 氫能 同大部分元素結(jié)合,而且其中有許多重要的化合物。水(氧和氫的化合物)在地球表面以液體的形式存在,構(gòu)成海洋河流;有機(jī)物(碳元素和氫元素為主)構(gòu)成了地球上生命體的重要部分。 氫在地球上很少以氣體的形式存在,約占大氣中的10 分之一。因?yàn)橛坞x氫的密度非常小,因而平均擴(kuò)散速度很高(1.84km/s),足以使它脫離地球的重力場,很快地從大氣圈逃逸到外層空間。游離態(tài)氫氣大多由機(jī)物質(zhì)腐爛分解產(chǎn)生,和石油、天然氣一樣深埋在地下。
人體中 氫元素在人體內(nèi)占全體原子的三分之二,在生命體中起著極其重要的作用。氫和碳組成的碳鏈作為生命體中重要的化合物如蛋白質(zhì)、 核酸 ,糖類,脂類等的骨架 ,是組成生物體的基礎(chǔ)元素。與 氧元素 一起組成與生命密不可分的水,保證人體的個(gè)物質(zhì)的輸送;以氫離子和 氫氧根離子 的形態(tài),維持和保障了人體中的酸堿平衡,并構(gòu)成了人體中的消化液。最重要的是它在人體中的生化反應(yīng)中扮演了不可缺少的角色,很多生化反應(yīng)實(shí)際上就是傳遞氫離子以及電子的過程。
原子特點(diǎn)
原子結(jié)構(gòu) 氫元素的的原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子,在核外有一個(gè)電子,是電子數(shù)和原子數(shù)最少的元素。當(dāng)處于基態(tài)時(shí),氫原子核外只有一個(gè)軌道,即1s軌道, 核外的這個(gè)電子就位于這個(gè)軌道上。因此,H原子非常容易失去其核外的這1 個(gè)電子而成為正價(jià)氫離子H ,這種特征與ⅠA族的元素比較類似;氫原子也能夠得到 1個(gè)電子,使1s軌道達(dá)到全充滿的狀態(tài),而成為負(fù)價(jià)氫離子H ,這一特征又與Ⅶ A族元素較為接近。除此之外,氫的電子在1s軌道上的占據(jù)還表明可以被看作是軌道半充滿狀態(tài)的原子,這種特征又與lV A族元素相似
同位素
氕 氕( H),質(zhì)量數(shù)為1,原子核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子。氕是氫的主要穩(wěn)定同位素,其天然豐度為99.985%。 氕現(xiàn)在僅用于極小的范圍,主要是用它來配制氕水。氕水被小量地生產(chǎn)出來作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)液,以及在生物實(shí)驗(yàn)室用來作為硏究氘對有機(jī)體影響的實(shí)驗(yàn)用。
氘 氘( H或D),質(zhì)量數(shù)為2,原子核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子。氕是氫的另一穩(wěn)定同位素,其天然豐度為0.015 %。 氘被稱為重氫,適宜于作為示蹤原子。將氘替代到含有氫元素的化合物中,再放入研究目標(biāo)中,可以對光合過程等復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行研究。氘作為示蹤原子的優(yōu)點(diǎn)是它沒有放射性。另外,氘還是是熱核聚合反應(yīng)的原料,作為反應(yīng)堆的 中子減速劑 。氘的化合物較氕的化合物惰性為大,普通的 過氧化氫 可以用作氧化劑時(shí)有易爆的危險(xiǎn),而用過氧化氘來代替就能避免風(fēng)險(xiǎn)。
氚 氚( H或T),質(zhì)量數(shù)為3,原子核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子,被稱為超重氫。氚是氫的放射性同位素,半衰期1為2.5年。它在天然水中僅痕量存在,其含量為天然氫的10 倍,可能是宇宙射線對大氣氮的作用產(chǎn)生的。根據(jù)化學(xué)方程D + D→H + T,用高能氘(氘原子的原子核)轟擊氘可以得到氚。根據(jù)方程 Li + n→ He + T, Li與核裂變反應(yīng)堆的中子之間的核反應(yīng)最有效地產(chǎn)生氚。
其他同位素 氫在自然界有最大的同位素豐度變異,如地球樣品的變異范圍達(dá) 700‰,宇宙樣品的變異達(dá) 150‰。 目前氫共有7個(gè)已知同位素,質(zhì)量數(shù)范圍從1到7,其中有2個(gè)是穩(wěn)定的,其他都具有放射性。天然存在的 氫同位素 有3個(gè),分別是 氕氘氚 ,另外四個(gè)同位素( H到 H)都不出現(xiàn)在自然界中,只有在實(shí)驗(yàn)室制造出來過,且半衰期都少于10 秒,極為不穩(wěn)定。
同素異構(gòu)體 由于兩個(gè)氫原子的核自旋有兩種可能的耦合方式,分子氫存在自旋異構(gòu)現(xiàn)象,有兩種 同素異構(gòu)體 , 正氫 (反轉(zhuǎn)氫分子)和仲氫(并轉(zhuǎn)氫分子)。目前的科學(xué)理論認(rèn)為,氫分子中的兩個(gè)氫原子核在同一軸的垂直的平面上迅速旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)原子核的自旋方向相同(↑↑)的是正氫原子,對應(yīng)于自旋量子數(shù)J的奇數(shù)值;而兩個(gè)原子核的自旋方向相反(↑↓)的則是仲氫,對應(yīng)于J的偶數(shù)值。在其原子核具有自旋動量的其他分子中也發(fā)現(xiàn)自旋異構(gòu)現(xiàn)象。正常的氫氣是正氫和仲氫的互變異構(gòu)混合物。而混合物的組成服從化學(xué)平衡定律。在某一溫度下,混合物的平衡組成為固定比例,在273K及273K以上時(shí),正氫和仲氫的統(tǒng)計(jì)比為3:1,而且,正氫的百分比不超過 75%。
氫鍵 原子吸引電子傾向(即電負(fù)性)很強(qiáng)的氮原子(N) 及 氧原子 (O)與氫結(jié)合而產(chǎn)生的X—H型氫原子(X為N或O或其他),通過X—H…Y型氫原子結(jié)合(氫鍵),可與其他原 子Y形成松散結(jié)合。 水中的水分子也非單獨(dú)存在。因?yàn)橛蠴—H…O這種氫鍵,大量 水分子 之間連成一種網(wǎng)狀。而相對分子質(zhì)量與水 (H 2 O,沸點(diǎn)100℃)極其相似的 甲烷 (CH 4 ,沸點(diǎn)為?164 ℃), 其沸點(diǎn)要比水低264 ℃。蛋白質(zhì)分子內(nèi)的氨基酸之類就是氫鍵所形成,其蛋白質(zhì) 分子分布并不是無序線狀延伸,而是一種非常密集的構(gòu)造。作為遺傳物質(zhì)的脫氧核糖核酸(DNA),其核酸堿基呈一 列鎖狀分子,兩列這樣的分子螺旋纏繞呈細(xì)長狀。在 雙螺旋構(gòu)造的穩(wěn)定化上,氫鍵起了很大的作用。氫鍵很容易切斷。正因?yàn)槿绱?,DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的分解很容易,這給遺傳因子的復(fù)制制造了機(jī)會。
性質(zhì)
理化性質(zhì) 氫(H 2 )由兩個(gè)氫原子組成,常溫常壓下是無色、無味、幾乎不溶于水、易燃的氣態(tài)物質(zhì),是已知的最輕氣體,具有很大的擴(kuò)散速度和很高的導(dǎo)熱性。 氫氣極低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)是由于分子之間的吸引力很弱。當(dāng)氫氣在室溫下從高壓膨脹到低壓時(shí),其溫度會升高,而大多數(shù)其他氣體的溫度會下降 ,這一事實(shí)也揭示了這種弱分子間作用力的存在。根據(jù)熱力學(xué)原理,這意味著在室溫下,氫分子之間的斥力大于吸引力,否則,膨脹會使氫冷卻。事實(shí)上,在- 68.6°C時(shí),引力起主導(dǎo)作用,因此,氫在被允許膨脹到低于該溫度時(shí)就會冷卻。當(dāng)溫度低于 液氮 (- 196°C)時(shí),冷卻效果變得非常明顯,以至于該效果被用來達(dá)到氫氣本身的 液化溫度 。
化學(xué)性質(zhì)
可燃性 氫氣同鹵素或氧的混合物經(jīng)引燃或光照都會猛烈地互相化合:
2H 2 +O 2 =H 2 O(條件:點(diǎn)燃)
H2+F2=2HF(條件:暗處混合)
H 2 +Cl 2 =2HCl(條件:點(diǎn)燃或燃燒)
還原性 當(dāng)錳的氧化物(Mno)以及在活潑性順序中在錳之后的金屬的氧化物,在適當(dāng)溫度加熱下同分子氫反應(yīng)時(shí),它們能被還原成金屬:
3H?+Fe?O?=2Fe+3H?O(條件:加熱)
3H?+WO?=W+3H?O(條件:加熱)
化合物
水 水(H 2 O)由氫和氧化學(xué)元素組成,以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)存在,是一種無味無味的液體,具有良好的溶解性,作為溶劑對生物體來說是必不可少的。生命被認(rèn)為起源于地球上的海洋,體依賴于水溶液(如血液和消化液)進(jìn)行生物過程。同時(shí),水也存在于 太陽系 內(nèi)外的其他行星 和衛(wèi)星上。
酸 酸是由一個(gè)或多個(gè)氫原子與其他元素組成的化合物。在溶液中酸會釋放帶正電的氫離子,改變某些指示劑的顏色,與某些金屬反應(yīng)釋放氫,與堿反應(yīng)生成鹽,并促進(jìn)某些化學(xué)反應(yīng)(酸催化)。酸的種類包括無機(jī)酸,如硫酸、硝酸、 鹽酸 和磷酸,以及包括羧酸、磺酸和苯酚族在內(nèi)的化合物。
有機(jī)物 有機(jī)化合物是含有碳(C)的物質(zhì),碳鏈為骨架提供了產(chǎn)生多種有機(jī)化合物的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)框架。氫則在有機(jī)物中是與碳鏈相伴存在,是有機(jī)化合物的另一種要有元素。有機(jī)化合物對地球上的生物有著至關(guān)重要的作用。脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物等都可作為食物保證生命的攝入; 血紅蛋白 、 葉綠素 、酶、激素和維生素等物質(zhì)維持生命體正常運(yùn)行;常見的燃料如木材、煤、石油和天然氣為人類發(fā)張與生存提供能量。
氨 氨( NH3 ),無色刺激性氣體,由氮和氫組成。它是這些元素中最簡單的 穩(wěn)定化合物 ,是生產(chǎn)許多商業(yè)上重要的氮化合物的起始材料。氨可以用作肥料,變成 銨鹽 的形式,如 硝酸銨 、 硫酸銨 和各種 磷酸銨 ,其中 尿素 是世界上最常用的肥料。氨還被用作合成纖維的的原料、染色劑、清潔劑、催化劑、純堿原料和石油精煉的酸性副產(chǎn)品中和劑等。
制備方法
活潑金屬與水反應(yīng) 用金屬鈉或 鈉汞齊 ,最好用 金屬鈣 ,同水反應(yīng),產(chǎn)生金屬氫氧化物和氫氣。鎂可以同熱水反應(yīng)快速地放出氫氣,在特定的情況下這也可以成為發(fā)生氫氣的一種有用的途徑。
金屬與酸反應(yīng) 在金屬中鋅是最方便的一種,在歷史上則常用鐵來同酸反應(yīng)在酸中用鹽酸最好,但也常用稀硫酸(由于價(jià)廉)。如果在反應(yīng)的金屬中含有雜質(zhì),則會同時(shí)產(chǎn)生 磷化氫 、 砷化氫 或硫化氫,它們有毒性,應(yīng)予注意,金屬純度越高,同酸的反應(yīng)越慢,所以用純鋅同酸反應(yīng)時(shí),可在酸中加入少許銅鹽,生成的 鋅銅偶 有利于加速釋放氫氣的反應(yīng)速度。
金屬與強(qiáng)堿反應(yīng) 用鋁或硅(或 硅鐵 )同氫氧化鈉溶液的作用也可以用其他的兩性金屬: 2Al+2 NaOH +2H 2 O=2NaAlO 2 +3H 2 ↑
金屬氫化物與水反應(yīng) 可以用 氫化鋰 LiH、 氫化鈣 CaH 2 或 氫化鋁鋰 LiAlH 4 與水作用來產(chǎn)生氫氣。這個(gè)方法產(chǎn)生的氫氣則比較純凈但是成本高,另外在這類反應(yīng)中發(fā)生的氫氣有一半是從水里來的,所以從單位重量的氫化物可以得到較大量的氫氣。這在野外工作中是有其優(yōu)點(diǎn)的,例如在野外充填氣象觀測氣球。氫化物同水的反應(yīng)表示如下式: LiH +H 2 O=LiOH +H 2 ↑
CaH 2 +2H 2 O=Ca(OH) 2 + 2H 2 ↑
LiAlH 4 +4H 2 O=LiOH+Al(OH) 3 +4H 2 ↑
電解水 在工業(yè)上常用鍍鎳的鐵電極電解 KOH 溶液來生產(chǎn)氫氣。這樣發(fā)生的氫氣較為純凈,一般用在電子工藝中和有機(jī)合成工藝中: 2H 2 O=2H 2 ↑+O 2 ↑(條件:電解)
熱分解天然氣或裂解石油氣 從含 烴類 的天然氣或裂解石油氣制造氫氣是現(xiàn)時(shí)大規(guī)模工業(yè)制氫的主要方法。雖然上述兩種原料都可以通過熱分解而產(chǎn)生氫氣,但最常用的是它們同水蒸氣的反應(yīng),因?yàn)檫@類反應(yīng)可以在較低的溫度(110℃)下進(jìn)行: CH 4 +H 2 O=CO+3H 2
水煤氣法 令過熱水蒸氣在高于100℃的溫度通過赤熱的 焦炭 ,即發(fā)生水煤氣反應(yīng): H 2 O(g)+C(s)=CO(g)+ H 2 (g)
令水煤氣和水蒸氣一起通過裝填有 氧化鐵 鉆催化劑的變換爐,將CO變換成氫氣和CO 2 : CO(g)+H 2 O(g)=H 2 (g)+ CO 2 (g)
在加壓下用水洗除CO 2 ,然后經(jīng)過銅洗塔用 氯化亞銅 的水溶液洗除最后痕量的CO和CO 2。
應(yīng)用領(lǐng)域
核磁共振 人體主要組織和器官中都有水和蛋白質(zhì),這些物質(zhì)的重要組成元素都是氫原子。人體內(nèi)大量的氫原子核自旋產(chǎn)生磁場而具有方向,磁場的變化會使氫核發(fā)生弛豫現(xiàn)象。弛豫時(shí),氫核就會由于釋放能量而發(fā)出微弱的核磁共振信號。由于人體各部位含水量不同,含氫核的量也不同,因此產(chǎn)生的核磁共振信號也就大小不同,將微弱的能量信號經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理轉(zhuǎn)換成影像,就能得到 核磁共振成像 。因此,人們研究發(fā)明了核磁共振掃描成像系統(tǒng)。將人體放入大型圓筒狀電磁室內(nèi),根據(jù)體內(nèi)水分的分布不同,可對臟器和人骨進(jìn)行掃描。磁共振成像(MRI)的方法已經(jīng)得到廣泛利用,無任何傷害即可對人體進(jìn)行斷層拍照,用于醫(yī)療診斷。
低溫研究 液態(tài)氫 的溫度在 -253°C以下,因此當(dāng)液態(tài)氫氣化為氫氣時(shí)需要吸收大量的熱,能夠?yàn)樘峁┘暗蜏氐沫h(huán)境。
浮力填充氣 氫氣是已知最輕的氣體,因此具有很大的升力最早德國的科學(xué)家費(fèi)迪南德便利用這一原理制造了氫氣飛艇。
示蹤氣體
石化領(lǐng)域 在石油化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)中,應(yīng)用不同組份的 含氫氣體 作為 合成氨 、 甲醇 、石油煉制生產(chǎn)的原料氣、加氫氣體等,其用量大約占?xì)錃饪偖a(chǎn)量的93%左右。在尼龍、塑料、農(nóng)藥和油脂化學(xué)工業(yè)中,都需加入一定純度的氫氣,生產(chǎn)相應(yīng)的產(chǎn)品。
冶金工業(yè) 在有色金屬(鎢、鉬、鈦)、硬質(zhì)合金、 粉末冶金材料 、硅鋼片、磁性材料、磁性合金等的生產(chǎn)和加工中,高純氫氣可以作為還原氣和保護(hù)氣;薄板、 帶鋼 的軋制中氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚饪勺鳛楸Wo(hù)氣。在精密合金的光亮淬火和退火時(shí),高純氫氣可以提高產(chǎn)品質(zhì)量,簡化工序。
半導(dǎo)體 微電子T3000板-國家半導(dǎo)體LM386N-0694
在電子工業(yè)中,高純氫氣主要用于電子材料、半導(dǎo)體材料和器件、集成電路以及電真空器件的生產(chǎn),作為還原氣、攜帶氣和保護(hù)氣。如在 多晶硅 制取、硅、 砷化鎵 外延生長時(shí),都需用純度很高的氫氣作為還原氣。半導(dǎo)體的發(fā)展有賴于氫氣為其提供的良好環(huán)境。在 電子管 生產(chǎn)中,也需用高純氫氣作為另件退火等的保護(hù)氣。
輕工業(yè) 在建筑材料和輕工業(yè)中,也常常應(yīng)用氫氣作保護(hù)氣、還原氣或燃燒氣體。如石英玻璃、人造寶石的制造和加工,廣泛使用氫一氧焰獲得高溫,在 浮法玻璃 生產(chǎn)中,使用氫氣一 氮?dú)?/span>混合氣作保護(hù)氣等。
能源 氫氣作為能源在來源豐富、使用干凈,適應(yīng)性強(qiáng),儲運(yùn)方便等方面,是很有前途的。氫能的主要利用方式有三種:直接燃燒、 燃料電池 和核聚變。氫氣作為燃料時(shí),直接燃燒的唯一產(chǎn)物是水,具有綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。氫在燃料電池方面的應(yīng)用對于可再生能源研究十分重要,包括太陽能、風(fēng)能、潮汐能、波浪能、地?zé)崮芎退δ艿仍趦?nèi),這些可再生能源都需要具有“可儲存”特性的氫作為能源載體。最后,氫的核聚變是目前仍是一種理想化的產(chǎn)能方式。要想將核聚變作為能源使用,一定要在嚴(yán)格的條件下緩緩釋放能量,即稱為受控核聚變。利用核能的最終目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)受控核聚變。受控核聚變比受控核裂變(現(xiàn)核電站主要產(chǎn)能方式)要困難得多,必須同時(shí)具備以下3個(gè)條件,極高的點(diǎn)火溫度、極低的氣體密度和超過 1s能量的約束時(shí)間。
安全事宜 如果不慎吸入氫氣可能會引起頭暈或窒息。氣態(tài)氫氣易燃,與皮膚接觸可能會導(dǎo)致皮膚被燒傷;液態(tài)的氫氣極低溫,與皮膚接觸時(shí),會快速吸熱導(dǎo)致凍傷。另外,氫氣著火可能與其他物質(zhì)產(chǎn)生刺激性或有毒氣體。
如遇事故請撥打120或緊急醫(yī)療服務(wù)。確保醫(yī)務(wù)人員了解所涉及的材料,并采取預(yù)防措施保護(hù)自己。如果安全的話,將病人轉(zhuǎn)移到空氣新鮮的地方。如果病人停止呼吸,給予人工呼吸。如果呼吸困難,應(yīng)該及時(shí)供氧。脫掉并隔離被污染的衣服和鞋子。凍在皮膚上的衣服在脫下之前應(yīng)該先解凍。接觸液化氣時(shí),用溫水解凍磨砂部位。如果發(fā)生燒傷,立即用冷水盡可能長時(shí)間地冷卻受影響的皮膚。如果衣服粘在皮膚上,不要脫掉。保持受害者冷靜和溫暖。