“中国天眼”新成果：发现宇宙最大氢气团，如此庞大的氢气团是怎样形成的？

据了解，“中国天眼”在对脉冲星的研究中，发现了一个最大的氢气团，该氢气团是目前人类观测到的宇宙中物质最多、密度最大的一个氢气团。要知道，宇宙空间每立方厘米高达几万亿光年！那么巨大的氢如何形成？是什么让宇宙如此庞大？宇宙中存在大量的氢气和中子星吗？接下来我们一起了解一下。

氢气是宇宙中最常见的物质，也是组成氢气最基本的元素，它的密度为10×10^-7,分子中含有质子，所以氢可以通过化学反应得到。同时，氢气是恒星发生爆炸形成的。当恒星爆炸时，在大爆炸初期，外层温度高达100万摄氏度的氢气体会产生爆炸反应，将星系中心的能量释放出去。当这些气体碰撞之后形成一个气体漩涡区域时，周围温度急剧上升，最终聚集在一起成了氢气球。

氢是一种常见的中子，而中子是恒星死亡后形成的，是恒星的必要条件。然而，恒星的衰变过程却很复杂，当它开始失去氦元素时（碳元素主要以氢气形式存在),我们都知道氢气和中子星都是恒星死亡后形成的产物。氢的原子键就存在于恒星里面，如果恒星发生了爆炸，那么就会产生氢原子和电子。

原子核与中子星核融合产生大量氢气和中子星形成；并且在氢被放出后由于电子之间竞争会形成原子中的电子并且会产生引力对物质造成压缩使得气体之间相互吸引并聚集在一起形成了氢原子核；也因此中子星在不断运行中，由于原子间相互作用而产生了氢分子以及其他杂质。随着原子被慢慢压缩，最后形成了氢和中子星这两种元素在宇宙中相互结合形成了氢的化合物；氢原子和分子中氧气、水蒸气等都可以分解成水和氧气，所以就形成了氢气体（氢气);氢气是氢结合形成的产物。

氢气常温下性质稳定，在点燃或加热的条件下能多跟许多物质发生化学反应。

①可燃性（可在氧气中或氯气中燃烧）：2H2+O2=点燃=2H2O（化合反应）

(点燃不纯的氢气要发生爆炸,点燃氢气前必须验纯)

H2+Cl2=点燃=2HCl（化合反应）

②还原性(使某些金属氧化物还原)

H2+CuO

Cu+H2O（置换反应）

3H2+Fe2O3=高温=2Fe+3H2O（置换反应）

3H2+WO3

W+3H2O（置换反应）

共价

虽然氢气在通常状态下不是非常活泼，但氢气与绝大多数元素会组成化合物。

碳氢化合物已知有数以百万种，但它们不会由氢气和碳直接化合形成。

氢气与电负性较强的元素（如卤素）反应，在这些化合物中氢的氧化态为+1。

氢与氟、氧、氮成键时，可生成一种较强的非共价的键，称为氢键。

氢键对许多生物分子具有重要意义。

氢也与电负性较低的元素（如活泼金属）生成化合物，这时氢的氧化态通常为 -1，这样的化合物称为氢化物。

氢与碳形成的化合物，由于其与生物的关系，通常被称为有机物，研究有机物的学科称为有机化学，而研究有机物在生物中所起的作用的科学称为生物化学。

按某些定义，“有机”只要求含有碳。

但大多数含碳的化合物通常都含有氢。

这些化合物的独特性质主要是由碳氢键决定的。

故有时有机物的定义要求物质含有碳氢键。

无机化学中，H- 可以作为桥接配体，连接配合物中的两个金属原子。

这样的特性通常在13族元素中体现，尤以硼烷、铝配合物和碳硼烷中。

氢化物

含有氢元素的二元化合物称为氢化物。

“氢化物”一词暗含氢显负价，且其氧化态为-1的意思。

氢负离子记做H-，其存在是1916年由吉尔伯特·路易斯预言的。

1920年Moers用电解氢化锂，在阳极产生氢气，从而证明了氢化物的存在。

对于非IA或IIA族的元素形成的氢化物，“氢化物”一词并不准确，因为氢的电负性并不高。

IA族碱金属的氢化物中有一个例外，即高聚物氢化锂。

氢化铝锂中4个氢原子紧靠铝原子。

虽然氢可与几乎所有的主族元素形成氢化物，但这些氢化物的原子配比却并不单一，例如二元的硼烷已发现100多种，但氢化铝只有一种。

二元氢化铟还未被发现，但它存在于更大的配合物中。

质子与酸

对氢原子的氧化，也即让氢原子失去其电子，即可得到H+（氢离子）。

氢离子不含电子，由于氢原子通常不含中子，故氢离子通常只含1个质子。

这也就是为什么常将H+直接称为质子的原因。

H+是酸碱理论的重要离子。

的质子H+不能直接在溶液或离子晶体中存在，这是由氢离子和其他原子、分子不可抗拒的吸引力造成的。

除非在等离子态物质中，氢离子不会脱离分子或原子的电子云。

但是，“质子”或“氢离子”这个概念有时也指带有一个质子的其他粒子，通常也记做“H+”。

为了避免认为溶液中存在孤立的氢离子，一般在水溶液中将水和氢离子构成的离子称为水合氢离子（H3O+）。

但这也只是一种理想化的情形。

氢离子在水溶液中事实上以类似于H9O4+的形式存在。

尽管在地球上少见，H3+离子（质子化分子氢）却是宇宙中最常见的离子之一。

可燃性

氢气燃烧

氢气是一种极易燃的气体，在空气中的体积分数为4%至75%时都能燃烧。

氢气燃烧的焓变为−286 kJ/mol：

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l); ΔH = -572 kJ/mol

氢气占4%至74%的浓度时与空气混合，或占5%至95%的浓度时与氯气混合时是极易爆炸的气体，在热、日光或火花的 下易引爆。

氢气的着火点为500 °C。

纯净的氢气与氧气的混合物燃烧时放出紫外线。

因为氢气比空气轻，所以氢气的火焰倾向于快速上升，故其造成的危害小于碳氢化合物燃烧的危害。

氢气与所有的氧化性元素单质反应。

氢气在常温下可自发的和氯气（需要光照）反应 ，氢气和氟气在冷暗处混合就可爆炸，生成具有潜在危险性的酸氯化氢或氟化氢。

在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。

然后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，过一会儿，我们可以看到，纯净的氢气在空气里安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰（氢气在玻璃导管口燃烧时，火焰常略带）。

用烧杯罩在火焰的上方时，烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手能感到发烫。

氢气在空气里燃烧，实际上是氢气跟空气里的氧气发生了化合反应，生成了水并放出大量的热。

这个反应的化学方程式是：

2H2+O2=点燃=2H2O

取一个一端开口，另一端钻有小孔的纸筒（或塑料筒等），用纸团堵住小孔，用向下排空气法收集氢气，使纸筒内充满氢气。

把氢气发生装置移开，拿掉堵小孔的纸团，用燃着的木条在小孔处点火，注意有什么现象发生。

（做这个实验时，人要离得远些，注意安全。

）

我们可以看到，刚点燃时，氢气在小孔处安静地燃烧，过一小会儿，突然听到“砰”的一声响，爆炸的气浪把纸筒高高炸起。

实验测定，空气里如果混入氢气的体积达到总体积的4%～742%，点燃时就会发生爆炸。

这个范围叫做氢气的爆炸极限。

实际上，任何可燃气体或可燃的粉尘如果跟空气充分混合，遇火时都有可能发生爆炸。

因此，当可燃性气体（如氢气、液化石油气、煤气等）发生泄漏时，应杜绝一切火源、火星，禁止产生电火花，以防发生爆炸。

正是由于这个原因，我们在使用氢气时，要特别注意安全。

点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。

用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火，如果听到尖锐的爆鸣声，就表明氢气不纯，需要再收集，再检验，直到响声很小，只有“扑”的一声才表明氢气已纯净。

如果用向下排空气法收集氢气，经检验不纯而需要再检验时，应该用拇指堵住试管口一会儿，然后再收集氢气检验纯度，否则会发生爆炸的危险。

因为刚检验过纯度的试管内，氢气火焰可能还没有熄灭，如果立刻就用这个试管去收集氢气，氢气火焰可能会点燃氢气发生器里尚混有空气的氢气，使氢气发生器发生爆炸。

用拇指堵住试管口一会儿，就使试管内未熄灭的氢气火焰因缺氧气而熄灭。

另外氢气在氧气过量和低温有催化剂的条件下点燃可生成过氧化氢（H2O2）（氧元素的化合价为-1）

氢气是氢元素形成的一种单质，化学式H2，分子量为201588。

一、释义

1、常温常压下氢气是一种无色无味极易燃烧且难溶于水的气体。氢气的密度为0089g/L（101325kpa，0°C），只有空气的1/14，是世界上已知的密度最小的气体。所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体（由于氢气具有可燃性，安全性不高，飞艇现多用氦气填充）。

2、氢气与电负性大的非金属反应显示还原性，与活泼金属反应显示氧化性。

二、物理性质

氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。标准状况下，1升氢气的质量是0089克，相同体积比空气轻得多）。因为氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。

三、化学性质

1、常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃，加热，使用催化剂等），情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性（特别是被钯吸附）。

2、金属钯对氢气的吸附作用最强。氢气与电负性大的元素反应显示还原性，与活泼金属单质常显示氧化性。氢气在催化剂的存在下能与大部分有机物进行加成反应。

金属的金属性就是元素的还原性，氢作为一种常见元素，加上氢元素位置的特殊（碱金属序列中唯一的非金属元素），便被作为特殊的元素加入到金属活动性的顺序表中，再加上一个括号，表明其非金属的身份。

简并态物质

金属氢”是简并态物质,金属氢是液态或固态氢在上百万大气压的高压下变成的导电体。导电性类似于金属,故称金属氢,金属氢是一种高密度、高储能材料,之前的预测中表明,金属氢是一种室温超导体。

氢是宇宙中最丰富的元素，它由最简单的元素构成，在通常的认知下它是一种气体—— —至少在典型的温度和压力下氢单质是以气态的形式在地球上被发现的。在19世纪后期，氢气被认为是无法液化的“永久气体”。

1898年，詹姆斯·杜瓦制作了拥有巧妙热力学设计的“杜瓦瓶”，首次将氢气液化。1899年，杜瓦又首次制取了氢气的固态。

在随后的十年里，液氢实现了工业化大量生产。20世纪30年代，E·P·维格纳等人预测，在25GPa(25万个大气压)下，氢将呈现出金属性质。人们相信，处在元素周期表中第一位的氢元素在足够大的外界压力条件下，分子键会断裂，从而形成一个新的金属原子态，而这种原子态有可能具有超过室温的超导电性。

氢是人们最熟悉的化学元素。它在常温下是一种气体，在低温下可以成为液体，在温度降到零下259℃时即为固体。如果对固态氢施加几百万个大气压的高压，就可能成为金属氢。

宏观上有一种说法:氢气由氢元素组成。 微观上有三种说法:氢气由氢分子构成,氢分子由氢原子构成, 每个氢分子由2个氢原子构成。 常温常压下,氢气是一种极易燃烧,无色透明、无臭无味的气体。

因为氢气要安全储藏和运输并不容易，它重量轻、难捉摸、扩散速度快，需低温液化，会导致阀门堵塞并形成不必要的压力。

氢为燃料最洁净。氢的燃烧产物是水，对环境不产生任何污染。相反，以汽油，柴油为燃料的车辆，排放大量氮氧化物、四乙基铅，会导致酸雨，酸雾和严重的铅中毒。

更重要的是，废气中还含有3，4-苯并芘的强致癌物质，污染大气，危害健康。现世界各国对以氢为新型能源的研究颇为重视。日本于1984年5月24日在富士高速公路以每小时200千米速度首次试车（以氢为燃料）成功。

扩展资料

虽然氢气在通常状态下不是非常活泼，但氢元素与绝大多数元素能组成化合物。碳氢化合物已知有数以百万种，但它们无法由氢气和碳直接化合得到。氢气与电负性较强的元素（如卤素）反应，在这些化合物中氢的氧化态为+1。

氢与氟、氧、氮成键时，可生成一种较强的非共价的键，称为氢键。氢键对许多生物分子具有重要意义。 氢也与电负性较低的元素（如活泼金属）生成化合物，这时氢的氧化态通常为 -1，这样的化合物称为氢化物。

氢与碳形成的化合物，由于其与生物的关系，通常被称为有机物，研究有机物的学科称为有机化学，而研究有机物在生物中所起的作用的科学称为生物化学。

按某些定义，“有机”只要求含有碳。但大多数含碳的化合物通常都含有氢。这些化合物的独特性质主要是由碳氢键决定的。故有时有机物的定义要求物质含有碳氢键。

无机化学中，H- 可以作为桥接配体，连接配合物中的两个金属原子。这样的特性通常在13族元素中体现，尤以硼烷、铝配合物和碳硼烷中。

参考资料来源：百度百科-氢气

氢是一种化学元素，在元素周期表中位于第一位。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭，极易燃烧的由双原子分子组成的气体，氢气是最轻的气体。医学上用氢气来治疗疾病。氢气的爆炸极限：40~742%（氢气的体积占混合气总体积比）。早在十六世纪，瑞士的一名医生就发现了氢气。他说：“把铁屑投到硫酸里，就会产生气泡，像旋风一样腾空而起。”他还发现这种气体可以燃烧。然而他是一位著名的医生，病人很多，没有时间去做进一步的研究。十七世纪时又有一位医生发现了氢气。那时人们的智慧被一种虚假的理论所蒙蔽，认为不管什么气体都不能单独存在，既不能收集，也不能进行测量。这位医生认为氢气与空气没有什么不同，很快就放弃了研究。
氢是原子序数为1的化学元素，化学符号为H，在元素周期表中位于第一位。其原子质量为100794u，是最轻的元素，也是宇宙中含量最多的元素，大约占据宇宙质量的75%。主星序上恒星的主要成分都是等离子态的氢。而在地球上，自然条件形成的游离态的氢单质相对罕见。
氢最常见的同位素是氕（piē），含1个质子，不含中子。在离子化合物中，氢原子可以得一个电子成为氢阴离子(以 H表示） 构成氢化物，也可以失去一个电子成为氢阳离子（以 H表示，简称氢离子），但氢离子实际上以更为复杂的形式存在。氢与除稀有气体外的几乎所有元素都可形成化合物，存在于水和几乎所有的有机物中。它在酸碱化学中尤为重要，酸碱反应中常存在氢离子的交换。氢作为最简单的原子，在原子物理中有特别的理论价值。对氢原子的能级、成键等的研究在量子力学的发展中起了关键作用。
氢气（H2）最早于16世纪初被人工合成，当时用的方法是将金属置于强酸中。1766～81年，亨利·卡文迪许发现氢气是一种与以往所发现气体不同的另一种气体，在燃烧时产生水，这一性质也决定了拉丁语 “hydrogenium” 这个名字（“生成水的物质”之意）。常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味的气体。
氢原子则有极强的还原性。在高温下氢非常活泼。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。

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