氢气
最轻的气体
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氢气（英语：Hydrogen）是氢（H）元素的单质形态，化学式为H₂。氢气在常温常压下是一种无色、无味、无毒、易燃易爆炸气体，分子量为2.01588，在0 ℃、101.325 kPa条件下的密度为0.089g/L。氢气难溶于水中，在21 ℃时，水中溶解度仅为1.62 mg/L。氢气是世界上已知密度最小的气体，只有空气的1/14，也是自然界中最轻的气体，其具有可燃性、还原性、氧化性等化学性质。[1]氢气不仅可以用于填充气球、治疗疾病，在工业上作氢化剂和还原剂，而且它也是21世纪主要研究的一种新型的清洁能源，可以作为航空燃料或以燃烧电池的方式为汽车提供动力。氢气可以通过电解水、水煤气、烃类转化法等方法制备。[2][3]
发现历史
16世纪初，瑞士医生帕拉赛斯·菲利普斯·奥利奥卢斯（Paracelsus Philippus Aureolus）发现当铁屑投入到硫酸会生成一种气体，这是最早通过将金属与强酸反应人工制得氢气的方法。这个气体就是氢气。[5]17世纪，比利时科学家范·海尔蒙特（van Helmont）说过“干馏有机物会生成可燃气体”，该可燃气体就是甲烷、氢气、一氧化碳的混合物。[6]17世纪中叶，英国化学家罗伯特·波义尔（Robert Boyle）将装满稀硫酸的长颈瓶倒置在同样盛有硫酸的液面上，将铁粒投入到大瓶里，一段时间后，长颈瓶中收集到一种气体，该气体即为氢气。[5]这些科学家均未对氢气有进一步的研究。
1766~1781年，英国化学家亨利·卡文迪许（Henry Cavendish）发现了氢元素，是历史上公认的氢气发现者。1766年，卡文迪许发表的一篇研究报告《论人工空气》中描述利用一定量的铁、锌金属与足量的酸（如稀硫酸、稀盐酸）反应可制得“可燃空气”（即氢气）。他利用普利斯特里发明的排水法将该气体收集起来进行了仔细研究，发现该气体与空气混合后遇火星会爆炸，并证实氢气燃烧生成水，这一发现表明氢气与其它已知气体截然不同。然而，卡文迪许由于受到燃素说的影响，认为氢气是金属溶解时释放出的燃素，且一度设想氢气就是燃素，还通过实验得出氢气的密度仅为空气的9%的结论。他还观察到，氢气充入气球时会使气球上升，这一现象被当时的燃素学派用来“证明”燃素具有负重力。直到1787年，法国化学家安托万-洛朗·拉瓦锡（Antoine-Laurent de Lavoisier）正式提出氢是一种元素并对其命名为“hydrogenium”。[5][6]