⑴ 化學中哪些東西需要保存在特殊物質裡面
金屬鈉、鉀保存在煤油中,金屬鋰保存在液態石蠟中
----金屬太活潑,需要隔絕氧氣和水
液溴
保存在水下----防止溴大量揮發,
白磷,保存在冷水中--白磷容易自燃,隔絕空氣,降低溫度
濃的硫酸,濃的硝酸可以用鐵制的容器儲存和運輸
(工業上)
---使鐵鈍化
氫氟酸
保存在塑料瓶中,
---會腐蝕玻璃
固體氫氧化鈉等
保存在塑料瓶中
===鹼性太強,長期放置會腐蝕玻璃
需要保存在棕色試劑瓶中的,
見光會分解
濃的硝酸,氯水,溴水,
碘水,
碘化鉀,高錳酸鉀,雙氧水,硝酸銀
鹼性溶液,必須用橡膠塞而不能用磨口玻璃塞
⑵ 氫的物理性質和化學性質
不知道你說的是元素還是原子,我就大概說一下,氫是一種化學元素,在元素周期表中位於第一位。
氫是原子序數為1的化學元素,化學符號為H,在元素周期表中位於第一位。其原子質量為1.00794u,是最輕的元素,也是宇宙中含量最多的元素,大約占據宇宙質量的75%。主星序上恆星的主要成分都是等離子態的氫。而在地球上,自然條件形成的游離態的氫單質相對罕見。
氫最常見的同位素是氕(piē),含1個質子,不含中子。在離子化合物中,氫原子可以得一個電子成為氫陰離子(以 H-表示) 構成氫化物,也可以失去一個電子成為氫陽離子(以 H+表示,簡稱氫離子),但氫離子實際上以更為復雜的形式存在。氫與除稀有氣體外的幾乎所有元素都可形成化合物,存在於水和幾乎所有的有機物中。它在酸鹼化學中尤為重要,酸鹼反應中常存在氫離子的交換。氫作為最簡單的原子,在原子物理中有特別的理論價值。對氫原子的能級、成鍵等的研究在量子力學的發展中起了關鍵作用。
氫氣(H2)最早於16世紀初被人工合成,當時用的方法是將金屬置於強酸中。1766~81年,亨利·卡文迪許發現氫氣是一種與以往所發現氣體不同的另一種氣體,在燃燒時產生水,這一性質也決定了拉丁語 「hydrogenium」 這個名字(「生成水的物質」之意)。常溫常壓下,氫氣是一種極易燃燒,無色透明、無臭無味的氣體。
氫原子則有極強的還原性。在高溫下氫非常活潑。除稀有氣體元素外,幾乎所有的元素都能與氫生成化合物。
原子屬性
外圍電子排布:1s1,核外電子排布:1。電子層:K,原子量:1.00794,原子半徑(計算值):25(53)pm,共價半徑:37 pm,范德華半徑:120 pm
氫通常的單質形態是氫氣。它是無色無味無臭,是已知最輕的氣體,極易燃燒的由雙原子分子組成的氣體,氫氣是最輕的氣體。熔點:-259ºC,沸點:-253ºC
⑶ 氫元素的用途
元素本身是沒用途的,他必須組成相應的物質才可體現它的作用
它是水的組成成分所以很重要,所有的有機物也都含有氫元素
而且氫氣也是最環保的 燃料
核裂變要用到輕的同位素
⑷ 氫的存在方式有哪些
氫氣可以以3種狀態存在,即氣態、液態和固態。下面就其特性分別加以敘述。
氣體氫
通常情況下,氫氣以氣態的形式存在。其性質(物理屬性、化學屬性)、制備和儲運將在後面的章節予以詳細論述。
液體氫
在一定條件下,氣態氫可以轉化成液態氫。
我們先來看一下液氫的生產。氫作為燃料或作為能量載體時,液氫是其較好的使用和儲存方式之一。因此液氫的生產是氫能開發應用的重要環節之一。氫氣的轉化溫度很低,最高為20.4開,所以只有將氫氣冷卻到該溫度以下,再節流膨脹才能產生液氫。
常溫時,正常氫或標准氫(n-H2)含75%正氫和25%仲氫(正氫和仲氫是氫的兩種同素異構體。一般認為分子是由兩個原子的自旋方向的不同組合而成的。當兩個原子核都順時針旋轉時,它們的自旋方向平行,就是正氫。當兩個原子核自旋方向反平行時,則是仲氫)。低於常溫時,正—仲態的平衡組成將隨著溫度而變化。在氫的液化過程中,生產出的液氫為正常氫,液態正常氫會自發地發生正—仲態轉化,最終達到相應溫度下的平衡氫。由於氫的正—仲轉化會放熱,這樣,液氫就會發生氣化;在開始的24小時內,液氫大約要蒸發損失18%,100小時後損失將超過40%。為了獲得標准沸點下的平衡氫,也就是仲氫濃度為99.8%的液氫,在氫的液化過程中,必須進行正—仲催化轉化。
液氫的生產通常有3種方法,分別是節流氫液化循環、帶膨脹機的氫液化循環和氦製冷氫液化循環。節流循環是1859年由德國的林德和英國的漢普遜分別獨立提出的,所以也叫林德或漢普遜循環。1902年法國的克勞特首先實現了帶有活塞式膨脹機的空氣液化循環,所以帶膨脹機的液化循環也叫克勞特液化循環。氦製冷氫液化循環用氦作為製冷工質,由氦製冷循環提供氫冷凝液化所需的冷量。
從氫液化單位能耗來看,以液氮預冷帶膨脹機的液化循環最低,節流循環最高,氦製冷氫液化循環居中。如以液氮預冷帶膨脹機的循環作為比較基準,那麼節流循環單位能耗要高50%,氦製冷氫液化循環高25%。所以,帶膨脹機的循環效率最高,但流程簡單,沒有在低溫下運轉的部件,運行可靠,所以在小型氫液化裝置中應用較多。氦製冷氫液化循環消除了處理高壓氫的危險,運轉安全可靠。但氦製冷系統設備復雜,因此在氫液化過程中應用得不多。
接下來我們來談一下凝膠液氫(膠氫)。液氫雖然是一種液體,但是它具有與一般液體不同的許多特點。例如,液氫分子之間的締合力很弱;液態范圍很窄(-253℃~-259℃);液氫的密度和黏度都很低;液氫極性非常小,離子化程度很低或者不存在離子化等。一般來說,液氫的物理性質介於惰性氣體和其他低溫液體之間。除了氦以外其他任何物質都不能溶於液氫。
液氫的主要用處是做燃料,液氫作為火箭燃料有下列缺點:
(1)密度低。符合固體推進劑密度為1.6~1.9克∕立方厘米,可儲存液體推進劑的密度為1.1~1.3克∕立方厘米,而液氫的密度只有0.07克∕立方厘米;(2)溫度分層;(3)蒸發速率高,造成相應的損失和危險;(4)液氫在儲箱中晃動引起飛行狀態不穩定。
為了克服液氫的不足,科學家們提出,將液氫進一步冷凍,生成液氫和固氫混合物,即泥氫(slush hydrogen),以提高密度。或在液氫中加入膠凝劑,成為凝膠液氫(gelling liquid hydrogen),即膠氫。膠氫像液氫一樣呈流動狀態,但又有較高的密度。
與液氫相比,膠氫的優點表現在:
(1)安全性增加。液氫凝膠化後黏度增加1.5~3.7倍,降低了泄漏帶來的危險性。
(2)蒸發損失減少。液氫凝膠化以後,蒸發速率僅為液氫的25%。
(3)密度增大。液氫中添加35%甲烷,密度可提高50%左右;液氫中添加70%(摩爾比)鋁粉,密度可提高300%左右。
(4)液面晃動減少。液氫凝膠化以後,液面晃動減少了20%~30%,這有助於長期儲存,並能簡化儲罐結構。
(5)比沖提高(比沖是內燃機的術語,也叫比推力,是發動機推力與每秒消耗推進劑質量的比值。比沖的單位是牛·秒∕千克),提高發射能力。
固體氫
固體氫具有許多特殊的性能,所以固體氫是科學家多年追求的目標。
如何制備固體氫呢?將液氫進一步冷卻,達到-259.2℃時,就可以得到白色固體氫。
固體氫的用途主要表現在:
一是可以做冷卻器。固體氫在特殊製冷方面可以發揮作用。有這樣一個實例,它就是由於氫冷卻器的失效而導致天文探測器失效的。
1999年3月4日,美國航空航天局發射了一顆名叫「寬場紅外線探測器(WIRE)」的人造衛星。按計劃這個重255千克的探測器將用30厘米口徑的紅外線望遠鏡研究星系的形成和演變過程。該望遠鏡是一台非常靈敏的儀器,需要一個使用固態氫的低溫冷卻系統。固態氫升華才能使它保持-267℃(近似絕對零度)的低溫。原先設計只要該望遠鏡對准太空深處,裝有固態氫的低溫冷卻系統就能夠持續工作4個月。但是當控制人員向它發出一個指令導致衛星發生誤動作時,固態氫提前升華,而且升華速度非常快,形成了一股氣流,使衛星以60轉/分的速率開始自旋,最後失靈。
二是高能燃料。物理學家指出,金屬氫還可能是一種高溫高能燃料。現在科學家正在研究一種「固態氫」的宇宙飛船。固態氫既作為飛船的結構材料,又作為飛船的動力燃料。在飛行期間,飛船上所有的非重要零件都可以轉作能源而「消耗掉」。這樣飛船在宇宙中的飛行時間就能更長。
三是高能炸葯。氫是一種極其易燃的氣體,被壓成固態時,它的爆炸威力相當於最厲害的炸葯的50倍。目前還沒有人在實驗室里製成過這種固態氫,但它卻一直是軍事研究的目標。
那麼固體氫在什麼條件下會變成金屬呢?在很高的壓力下,分子固體氫可能成為金屬態。
有計算表明,固體氫在300吉帕的壓力下通過與分子相本身的譜帶交疊應當會變成一種金屬。現在,研究人員在高於這一壓力,即在高達320吉帕的壓力下獲得了光譜測量結果。雖然仍沒有發現金屬氫,但是第一次觀測到了帶隙隨密度的明顯的定量變化。在這個壓力下,氫完全變成了不透明狀態,但這種所謂的「黑色氫」還不是金屬。據預測,直接帶隙的閉合應當在450吉帕左右的壓力下出現,這是人們探索金屬氫的下一個目標。
根據物理學理論研究可知,金屬氫還可以在一定條件下轉化為超導體。
大多數人都會奇怪,為什麼有人會想起把氫變成金屬呢?其中確實發生了一些有趣的故事。
1989年5月,美國華盛頓卡內基研究所的毛何匡和魯塞爾·赫姆利宣布,他們用250萬個標准大氣壓,把氫氣壓成了固體氫。這種氫不僅密度高(0.562~0.8克/立方厘米),而且具有金屬導電性,是一種儲能密度極高的能源材料。
氫在常溫下本是一種不導電的氣體,卡內基研究所怎麼會想到要研究能導電的金屬氫呢?原來,他們認定,在化學元素周期表中,氫和鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁都是同屬ⅠA族元素,但除氫外,其他成員都是金屬,因此氣態氫有可能在高壓下變成導電的金屬氫。一是氫和鋰、鈉、鉀等元素是同族元素,有「親緣」關系;二是從金屬的特性分析,氫有可能壓成金屬氫。
根據這種分析,毛何匡和赫姆利開始了實驗。他們取來純度很高的氫氣,放在一個能承受極高壓力的金剛石之間的密閉裝置內,在-196℃的低溫下逐漸加壓到250萬個大氣壓。結果發現氣態氫從透明狀態逐漸變成了褐色,最後變成為有光澤的不透明固體,導電性也發生了變化,由絕緣逐漸變成半導體,進而變成為導電體。於是他們於1989年5月初在美國地球物理協會上報告了這項實驗成果。
但兩年後有人對這一結果表示懷疑。美國科內爾大學的阿瑟·勞夫和克雷格·范德博格認為,毛何匡的實驗容器內含有紅寶石粉末,紅寶石的主要成分是氧化鋁。勞夫和范德博格認為,可能是氧化鋁和氫氣在高壓下形成鋁金屬,而不是真正的金屬氫。而且,毛何匡以後也沒有再報道過研究金屬氫的進展情況。
可見,製造金屬氫的難度有多大,人們估計,有可能需要幾代人的努力才能取得突破性進展。目前,美國、俄羅斯和日本等國都宣布過用高壓技術觀察到了金屬氫的現象,但在壓力卸除後金屬氫又變成了普通的氫氣。因此,盡管金屬氫對人們有巨大的吸引力,但在常壓下要得到穩定的金屬氫,還要攻克許多難關。
不過,持樂觀態度的科學家認為,這個問題總有一天會解決,因為石墨在高溫、高壓下變成金剛石後,就能在常溫下長期穩定地存在。因此,盡管困難重重,科學家們仍以堅韌不拔的毅力在從事金屬氫的研究。
毛何匡和赫姆利還認為,研究金屬氫有兩方面的意義:一是金屬氫有希望成為高溫超導體,還能做核聚變的燃料,即高能量密度而無污染的能源;二是金屬氫的研究還有助於解決理論物理和天體物理中存在的一些長期未能解決的問題,例如天文學家在觀察太陽系的土星、木星、天王星和海王星這些天體時,發現有金屬氫核心,他們非常希望知道,在多高的壓力和溫度下氫會變成金屬氫。
一旦金屬氫問世,就如同以前蒸汽機的誕生一樣,將會引起整個科學技術領域的一場劃時代的革命。
金屬氫是一種亞穩態物質,可以用它來做成約束等離子體的「磁籠」,把熾熱的電離氣體「盛裝」起來,這樣,受控核聚變反應使原子核能轉變成了電能,而這種電能既是廉價的也是干凈的,在地球上就會很方便地建造起一座座「模仿太陽的工廠」,人類將最終解決能源問題。
金屬氫又是一種室溫超導體,它將甩掉背在超導技術「身上」的低溫「包袱」。超導材料是沒有電阻的優良導體,但現在已研製成功的超導材料的超導轉變溫度多在-250℃左右,這樣的低溫工作條件,嚴重地限制了超導體的應用。金屬氫是理想的室溫超導體,因此可以充分顯示它的魅力。
用金屬氫輸電,可以取消大型的變電站而輸電效率在99%以上,可使全世界的發電量增加1/4以上。如果用金屬氫製造發電機,其重量不到普通發電機重量的10%,而輸出功率可以提高幾十倍甚至上百倍。
金屬氫還具有重大的軍用價值。現在的火箭是用液氫作燃料,因此必須把火箭做成一個很大的熱水瓶似的容器,以便確保低溫。如果使用了金屬氫,就可以製造更小而又十分靈巧的火箭。金屬氫應用於航空技術,就可以極大地增大時速,甚至可以超過音速許多倍。由於相同質量的金屬氫的體積只是液態氫的1/7,因此,由它組成的燃料電池,可以很容易地應用於汽車,那時,城市就會變得非常清潔、安靜。
金屬氫內儲藏著巨大的能量,比普通TNT炸葯大30~40倍。因此,金屬氫聚變時釋放的能量要比鈾核裂變大好多倍。伴隨著金屬氫的誕生必將會產生比氫彈威力大好多倍的新式武器。
目前,世界上的高壓實驗室已達100多個。我國已研製成功了能產生100萬個標准大氣壓的壓力機。我國成功研製的「分離球體式多級多活塞組合裝置」能產生200萬個標准大氣壓。近年來,中國等幾個國家宣布已在實驗室內研製成功了金屬氫,這是人類在研究金屬氫的道路上邁出的可喜的一步。而要使金屬氫大規模投入工業生產,還有相當大的困難。但它已有力地推動和促進了超高壓技術、超低溫技術、超導技術、空間技術、激光以及原子能等20多門科學技術向著新的深度發展。
從理論上來看,在超高壓下得到金屬氫確實是可能的。不過,要得到金屬氫樣品,還有待科學家們進一步研究。
金屬氫的出現是當代超高壓技術創造的一個奇跡,也是目前高壓物理研究領域中一項非常活躍的課題。
⑸ 氫在自然界中主要以什麼形式存在
化合態 氫在自然界中主要存在水中
⑹ 氫能有什麼作用
氫是一種可燃燒的理想新能源,是世界上僅次於氧的最豐富的元素。它以化合物的形式儲於水與化石燃料等物質中,可以通過熱解、電解、熱化學、光解等方法製取氫。每公斤液氫燃燒的發熱值為14.2萬焦耳,相當於汽油發熱值的24倍,並和空氣中的氧化合產生蒸汽,凝結成水及少量氧化氮,不會污染環境,是可以再生和再循環的潔凈能源。
氫儲存方法有高壓氣態儲存、低溫液氫儲存、化學儲存及金屬氫化物儲存四種,其中金屬氫化物儲存系統最有發展前景。
目前,國外對氫能的科技開發研究十分重視,美國、俄國、德國、日本及沙烏地阿拉伯等國都積極開展氫能研究。隨著制氫和儲氫技術的成熟,經濟可行氫能將應用於航空、航天、火箭、機車、汽車、冶煉、化工、發電等領域。
歐洲將利用核能發展氫能技術:加拿大利用豐富水資源電解水制氫;美國已開始利用太陽能制氫,預計到2020年可規劃建成供30萬輛燃料電池汽車,使用城市供氫系統。同時在利用核能發展氫能研究上也有新的突破。
日本把氫能利用和國際潔凈能源利用技術列為「新日光計劃」的主要發展內容。
從世界能源發展的趨勢看,預計新世紀制氫技術將和清潔煤轉化、核能發電、太陽能發電、風能、水能發電及燃料電池發電形成系統。隨著新世紀的來臨,氫能的開發與應用可望得到飛速的發展,最終代替燃油在航空和汽車上得到應用。
⑺ 高中化學:儲氫金屬中氫以什麼形式存在
儲氫合金是利用合金原子間的空隙中儲存的游離氫原子,價態為零價.
⑻ 儲氫材料有哪些
儲氫合金是指在一定溫度和氫氣壓力下,能可逆地大量吸收、儲存和釋放氫氣的金屬間化合物。
水合物儲存氫氣具有很多的優點:首先,儲氫和放氫過程完全互逆,儲氫材料為水,放氫後的剩餘產物也只有水,對環境沒有污染,而且水在自然界中大量存在並價格低廉;其次,形成和分解的溫度壓力條件相對較低、速度快、能耗少。粉末冰形成氫水合物只需要幾分鍾,塊狀冰形成氫水合物也只需要幾小時;而水合物分解時,因為氫氣以分子的形態包含在水合物孔穴中,所以只需要在常溫常壓下氫氣就可以從水合物中釋放出來,分解過程非常安全且能耗少。因此,研究採用水合物的方式來儲存氫氣是很有意義的,美國、日本、加拿大、韓國和歐洲已經開始了初步的實驗研究和理論分析工作。