?物理性能
氫的原子量1.007 97,分子量2.015 94,在0 ℃和1大氣壓(atm)下的密度為0.089 87 g/L,在空氣中的浮力1.205 g/L,其他性能見表1。
表1 氫的性能
氫在水中的溶解度為 0 ℃時每體積水溶解0.021 4體積,20 ℃時溶解0.018體積,50 ℃溶解0.016體積,它稍溶于有機溶液中。許多金屬可吸收氫,鈀在這方面可大顯身手,它可溶約本身體積1 000倍氫。氫溶于鋼可引起“氫脆”,鋁熔體可溶解相多的氫,溫度越高溶解的也越多,同時在所溶解的氣體中,氫占70 %以上。氫原子的電離勢為13.54 V,氫對熱中子的吸收為0.332×10-24cm2。
?化學(xué)性能
氫在常溫下不活潑,在高溫下卻是高度活潑的。分子氫在高溫時分解成自由的單原子: H22 H,在25 ℃時的分解熱為101.2 kcal/mol。氫原子重新化合形成氫分子時會放出大量熱,產(chǎn)生高溫,可用于原子氫焊中。
氫與氧反應(yīng)生成水2H2+O2→2H2O,反應(yīng)熱67.6 kcal/mol氫。在室溫此反應(yīng)實際上不發(fā)生,但可用催化劑如鉑或電火花加速,于是發(fā)生劇烈的反應(yīng),在沒有催化劑時,在300 ℃時稍有反應(yīng),高于500 ℃時反應(yīng)很快,是由如下的一系列連鎖反應(yīng)進行的,反應(yīng)的高熱可用于氫氧焰,以切割和焊接金屬:
OH+H2→H2O+H
H+O2→O+OH
O+H2→OH+H
氫與鹵素的反應(yīng)按氟、氯、溴、碘的次序而下降,與氟的反應(yīng)很猛烈,甚至在-252 ℃的暗室中也是這樣: H2+F2→2HF,正確加以控制可產(chǎn)生4 000 ℃的極高溫度。與氯的反應(yīng)在通常情況下甚慢,但在光或熱的影響下,可成為爆炸式的:
H2+Cl2→2HCl
氫在高溫下可與許多金屬發(fā)生反應(yīng),形成氫化物,如H2+2Li2LiH。許多金屬氧化物可在高溫下被氫還原成自由金屬或低級氧化物。用此法從氧化物制得的金屬有Cu、Ag、 Bi、Hg、W、Fe、Ni和Co。同樣,Ag、Cu、Ni、Co的氯化物與H在300 ℃~750 ℃反應(yīng)生成氯化氫和自由金屬。金屬的溴化物、碘化物比氯化物容易還原。