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氢气的详细介绍。

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【专家解说】: 氢气(Hydrogen)是世界上已知的最轻的气体。它的密度非常小,只有空气的1/14即在标准状况(1大气压,0℃)下,氢气的密度为0.0899克/升。所以用氢气充灌的气球,必须用手牢牢捉住。否则,只要一撒手它就会闪闪升上天空。灌好的氢气球,往往过一夜,第二天就飞不起来了。这是因为氢气能钻过橡胶上人眼看不见的小细孔,溜之大吉。不仅如此,在高温、高压下,氢气甚至可以穿过很厚的钢板。要气球能够在空中飘扬,那么就要在气球内的气体密度较小(比空气小)。   同位素   在自然界中存在的同位素有: H1(氕piē)、H2(氘dāo,重氢)、H3(氚chuān,超重氢)    以人工方法合成的同位素有: 氢4、氢5、氢6、氢7   重氢    1.别名、英文名   氘;Deuterium、Heavy hydrogen.   2.用途   核研究、氘核加速器的轰击粒子、示踪剂;氢氧焰、氢氧电池、充填气球、冶炼钨和钼等重要金属,制造氨和盐酸,液态氢可以做火箭或导弹的高能燃料,氢气也是未来的新型高能燃料。   3.制法   (1)由重水电解。   (2)由液氢低温精镏。   4.理化性质   分子量: 4.032   三相点: -254.4℃   液体密度(平衡状态,-252.8℃): 169kg/m3   气体密度(101.325kPa,0℃):0.0899kg/m3   比容(101.325kPa,21.2℃): 5.987m3/kg   气液容积比(15℃,100kPa): 974L/L   压缩系数:   压力kPa   100   1000   5000·   10000   温度℃   15   50   1.0087   1.0008   1.0060   1.0057   1.0296   1.0296   1.0600   1.0555   临界温度: -234.8℃   临界压力: 1664.8kPa   临界密度: 66.8kg/m3   溶化热(-254.5℃)(平衡态):48.84kJ/kg   气化热△Hv(-249.5℃): 305kJ/kg   比热容(101.335kPa,25℃,气体):Cp=7.243kJ/(kg·K)   Cv=5.178kJ/(kK·K)   比热比(101.325kPa,25℃,气体): Cp/Cv=1.40   蒸气压力(正常态,17.703): 10.67kPa   (正常态,21.621): 53.33kPa   (正常态,24.249K): 119.99kPa   粘度(气体,正常态,101.325kPa,0℃):0.010lmPa·S   (液体,平衡态,-252.8℃):0.040mPa·s   表面张力(平衡态,-252.8℃): 3.72mN/m   导热系数(气体101.325kPa,0℃):0.1289w/(m·K)   (液体,-252.8℃):’ 1264W/(m·K)   折射系数nv(101.325kPa,25℃): 1.0001265   空气中的燃烧界限: 5%~75%(体积)   易燃性级别: 4    毒性级别:0   易爆性级别: 1   重氢在常温常压下为无色无嗅无毒可燃性气体,是普通氢的一种稳定同位素。它在通常水的氢中含0.0139%~0.0157%。其化学性质与普通氢完全相同。但因质量大,反应速度小一些。   5.毒性·安全防护   重氢无毒,有窒息性。   重氢有易燃易爆性,所以对此须引起足够的重视。其它参见氢          1766年由卡文迪许(H.Cavendish)在英国发现。  在化学史上,人们把氢元素的发现与“发现和证明了水是氢和氧的化合物而非元素”这两项重大成就,主要归功于英国化学家和物理学家卡文迪许(Cavendish,H.1731-1810)。       6.发现 18世纪的英国化学家卡文迪许  卡文迪许是一位百万富翁,但他生活十分朴素,用自己的钱在家里建立了一座规模相当大的实验室,一 生从事于科学研究。曾有科学史家说:卡文迪许“是具有学问的人中最富的,也是富人当中最有学问的。”他观察事物敏锐,精于实验设计,所做实验的结果都相当准确,而且研究范围很广泛,对于许多化学、力学和电学问题以及地球平均密度等问题的研究,都作出了重要发现。但他笃信燃素说,这使他在化学研究工作中走过一些弯路。他在五十年中只发表过18篇论文,除了一篇是理论性的外,其余全是实验性和观察性的。在他逝世以后,人们才发现他写了大量很有价值的论文稿,没有公开发表。他的这些文稿是科学研究的宝贵文献,后来分别由物理学家麦克斯韦和化学家索普整理出版。   在化学史上,有一个与这些论文稿有关的有趣的故事。卡文迪许1785年做过一个实验,他将电火花通过寻常空气和氧气的混合体,想把其中的氮全部氧化掉,产生的二氧化氮用苛性钾吸收。实验做了三个星期,最后残留下一小气泡不能被氧化。他的实验记录保存在留下的文稿中,后面写道:“空气中的浊气不是单一的物质(氮气),还有一种不与脱燃素空气(氧)化合的浊气,总量不超过全部空气的1/12.一百多年后,1892年,英国剑桥大学的物理学家瑞利(Ragleigh,L.1842-1919)测定氮的密度时,发现从空气得来的氮比从氨氧化分解产生的氮每升重0.0064克,百思不得其解。化学家莱姆塞(Ramsay,W.1852-1916)认为来自空气的氮气里面能含有一种较重的未知气体。这时,化学教授杜瓦(Dewar,J.1842-1923)向他们提到剑桥大学的老前辈卡文迪许的上述实验和小气泡之谜。他们立即把卡文迪许的科学资料借来阅读,瑞利重复了卡文迪许当年的实验,很快得到了小气泡。莱姆塞设计了一个新的实验,除去空气中的水汽、碳酸气、氧和氮后,也得到了这种气体,密度比氮气大,用分光镜检查后,肯定这是一种新的元素,取名氩。这样,卡文迪许当年的工作在1894年元素氩的发现中起了重要作用。从这个故事可看出卡文迪许严谨的科研作风和他对化学的重大贡献。1871年,剑桥大学建立了一座物理实验室,以卡文迪许的名字命名,这就是著名的卡文迪许实验室,它在几十年内,一直是世界现代物理学的一个重要研究中心。

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