D是什么元素 (d是什么元素的元素符号)

氢(H)是元素周期表上的1号元素。标准状态下,氢气密度0.0899克/升,是最轻的气体,同等体积下大约相当于空气重量的7%。氢气沸点-252.7℃。

一、氢元素的发现

关于氢的试验很早就有人做,也注意到了它的特殊性质。早在16世纪,瑞士医生帕拉塞斯就发现铁屑与醋酸作用时会产生一种气体,17世纪时,比利时医疗化学派学者海尔蒙特和波义耳等都接触过它,卡文迪许(H. C *** endish, 1731-1810)最早把氢气用普利斯特列发明的排水集气法收集起来,并对它进行了系统研究。1766年他向英国皇家学会提交了一份研究报告《人造空气实验》,介绍了他用铁、锌等金属与稀硫酸、稀盐酸作用制得“易燃空气”(即氢气)的方法。他发现:(1) 一定量的某种金属与足量的各种酸反应,所产生的这种气体的量是固定的,与酸的种类和浓度无关; (2) 这种气体与空气混合后点燃会发生爆炸;(3) 燃烧后的产物是水,从而认识到其与其它已知气体的不同。但由于他是“燃素说”的虔诚信徒,因而认为这种气体是富含燃素的。同时由于当时认为硫酸是不含燃素,而金属是含燃素的,因此他认为这种气体是从金属中分解出来的,而不是来自酸中,甚至一度设想这种气体就是燃素。

1781年,普利斯特列将氢气与空气放在闭口玻璃瓶中,用电火花引爆,发现瓶的内壁有露滴出现。同年卡文迪许用不同比例的氢气与空气混合反复试验,确认露滴是纯净的水,表明氢是水的一种成分。这时氧气已经发现,于是他又用纯氧代替空气进行试验,不仅证明了氰和氧化合成了水,而且确定了它们的体积比为2:1(发表于1784年),这也毫无疑义地证明了水不是元素,而是氢和氧的化合物。然而受历史的局限性限制,卡文迪许和普利斯特列仍然坚持认为水是一种元素,氧是失去燃素的水,氢则是含有过多燃素的水。

1782年,法国化学家拉瓦锡重复了他们的试验,并用红热的枪管分解了水蒸气,明确提出水是氢和氧的化合物,从而纠正了两千多年来把水当做元素的错误概念。1787年,他把这种过去称为“易燃空气”的气体命名为hydrogen(元素符号用H表示),并确认它是一种元素。希腊语中hydro意为“水”,后缀-genes意为“产生”,因此hydrogen的意思就是“水之源”。

即便存在认识上的不足,但在化学史上,人们把氢元素的发现和水是氢氧组成的化合物而不是元素这两项重大成就还是都归功于卡文迪许。

二、氢的同位素

氢有3种同位素:氕(H)、氘(D)、氚(T),它们有着相同的质子数1,但中子数分别为0、1和2,其中:氕(H)是氢的主要成分,普通氢中占99.985%;氘(D)在自然界中的含量约为普通氢的1/7000,于1931年由美国化学家Harold Clayton Urey在蒸发了大量液体氢气后,利用光谱方法发现,并因此获得1934年诺贝尔化学奖。氘与氧结合形成的水称为重水(D2O),是原子能工业的重要原料,用于中字减速;氚(T)是氢的放射性同位素,在自然界中的含量为1×10-17,于1934年由英国的物理学家卢瑟福通过核反应发现。氚主要用于热核武器、科学研究中的化合物标记等。

三、氢能源

由于氢气燃烧只产生水,所以

氢能是公认的最清洁能源,作为低碳和零碳能源正越来越受到重视。21世纪,中国、美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划,并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展,有望成为氢能技术和应用领先的国家之一,也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。作为能源,它具有无可比拟的优势:(1) 重量轻;(2) 导热性好;(3) 储量极其丰富;(4) 可反复回收利用;(5) 理想的热值;(6) 燃烧性能好;(7) 无污染物排放;(8) 利用形式多;(9) 利用率高;(10) 运输方便等。

目前氢气的生产主要有水的光解或电解制氢、生物制氢、生物质裂解制氢等方法。

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