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       在眾多的化學元素中，氫是最輕的。它是元素周期表中的第1個元素（原子序數(shù)為1，原子量為1），故又可稱其為1號元素。氫是一種無色、無臭和無味的氣體。怎樣知道它是最輕的呢？我們不妨來做一個實驗，大家都知道，用肥皂水和竹管可以吹出一個個透明的肥皂泡。如果我們用金屬鋅和鹽酸發(fā)生反應，就會產(chǎn)生氫氣。把氫氣通入肥皂水中，也會吹出肥皂泡，充滿氫氣的肥皂泡和普通的（充滿空氣）肥皂泡有一點不同，那就是充滿氫氣的肥皂泡在空氣中上升得更高。這就是因為氫氣特別輕，它只是空氣質(zhì)量的1／29。

       人們利用氫氣特別輕這個特性，用它來充氣球和飛艇，例如曾經(jīng)號稱世界上最大的飛艇勞斯?安極立司號的里面充填的就是氫氣。1924年10月，勞斯?安極立司號飛艇從德國出發(fā)，航行了81個小時，航程8000多公里，最后到達美國。因為氫氣容易著火和爆炸，很不安全，現(xiàn)在已經(jīng)用比氫重4倍的氦代替。氦是惰性氣體，不會著火?，F(xiàn)在，人們只利用氫氣球進行高空氣象探測；在節(jié)日里放飛五彩繽紛的氫氣球以點綴節(jié)日氣氛。

       氫氣球為什么會爆炸呢？這是因為氫氣能和空氣中的氧氣發(fā)生劇烈化學反應，化合成水。爆炸就是劇烈的伴隨光和聲音的化學反應。純凈的氫氣（即不混雜空氣時）是可以安全貯存的。

       除了氧以外，氫氣還能與許多非金屬元素化合，如生成硫化氫，也可以與金屬元素化合，生成金屬氫化物，例如氫與金屬鈉化合，形成了氫化鈉。

       氫是宇宙中蘊藏量最豐富的化學元素。繁星燦爛的銀河系，包括太陽和它的行星，就是在120～150億年前由蘊藏量最豐富的氫元素逐漸演變而來的。即在高于7×10（6次方）K（絕對溫度）時，氫的原子核發(fā)生聚變反應，變成氦的原子核，然后再由氦原子核變?yōu)樘荚雍撕脱踉雍耍灾劣谄渌S許多多的化學元素。因此，氫往往被認為是化學元素的起源。

       盡管氫在宇宙間的含量特別多，但它在地殼中的蘊藏量并不很豐富，按其豐度只能排行第9位。在地球上氫主要以化合物的形式（如水、碳氫化合物、碳水化合物）存在。游離狀態(tài)的氫氣比較集中的地方有兩處：一處是在火山爆發(fā)時噴出的氣體中；另一處是天然氣中。在大氣中，氫氣含量少于1／10（6次方），大多是各種有機化合物（包括動、植物體的腐敗產(chǎn)物）分解所產(chǎn)生的。

       在當今世界上，能源成為人類關(guān)注的重大問題?？v觀世界能源狀況，所利用的主要是石油、煤炭和天然氣。它們的蘊藏量畢竟有限，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，將被逐漸耗盡，有面臨枯竭的危險。石油、煤炭和天然氣的燃燒產(chǎn)物給自然界帶來嚴重的環(huán)境污染，還給地球帶來溫室效應，影響生態(tài)平衡。

       為擺脫世界性的能源危機，科學家們開始探索氫能源。氫作為能源的優(yōu)點有：（1）氫的儲量豐富，僅利用海水產(chǎn)生的氫氣所能提供的能量將比地球上所有化石燃料大9000倍；（2）氫氣燃燒以后生成水，它對環(huán)境不造成任何污染，因此氫有“無污染能源”的美稱；（3）從廣義的角度來說，氫能還包括氫的兩種同位素（氘和氚）發(fā)生核聚變以后釋放的能量，它比氫釋放的能量要大得多。

       由于氫氣是一種無污染的能源，所以首先在汽車行業(yè)中試用。氫發(fā)動機汽車是1970年開始研制的，從1980年起，日本的研制工作一直領(lǐng)先于歐美。1982年，國際氫能源協(xié)會在美國洛杉磯召開國際氫汽車行車距離比賽，日本武藏工業(yè)大學研究小組制造的“武藏5號”氫發(fā)動機汽車，用80升液氫，行駛了400公里。1990年，武藏大學在日產(chǎn)汽車公司協(xié)助下，推出了以氫為燃料，時速可達125公里的新型汽車?，F(xiàn)在，美國和德國也正在研制使用氫氣為燃料的小型客車。

       現(xiàn)在，各國還在研究將氫氣用作飛機燃料。1988年4月，前蘇聯(lián)的一架圖154噴氣式客機，采用液氫和天然氣組成的混合燃料，成功地進行了一次飛行試驗，雖然只飛行了21分鐘，但卻是一次有益的嘗試。1990年，前蘇聯(lián)便在國際航空航天技術(shù)博覽會上展示了第一架以氫為動力的飛機。

       氫一共有三種同位素，它們是氫、氘（dāo，又名重氫）和氚（chuān，又名超重氫）。這三種同位素的原子核含有相同的質(zhì)子數(shù)，都是1，但是所含的中子數(shù)卻不相同。氫原子核中不含中子，氘原子核含有1個中子，氚原子核含有2個中子，因此它們的質(zhì)量數(shù)分別是1、2和3。在天然的氫氣中，氫占99．984％；氘只占0．016％；氚的含量更少，氚大部分是由宇宙射線中的中子和質(zhì)子轟擊上層大氣中的氮而形成的。

       氘和氧的化合物稱為重水，在原子核反應堆中用作減速劑。這是因為重水能使核反應產(chǎn)生的中子減速，受控制的中子再去引發(fā)其他鈾原子裂變，使原子核反應才能持續(xù)進行，反應堆才能正常運轉(zhuǎn)。否則裂變失控將發(fā)生原子爆炸。

       近年來，氘和氚已經(jīng)成為引人注目的元素，這是因為它們的原子核在高溫下可以聚合起來，并放出大量的熱能。通常把這一反應稱為熱核反應，它放出的熱能比原子核裂變反應（即原子彈和原子核反應堆所發(fā)生的反應）大10倍。

       在地球上，第一次利用熱核反應的是氫彈。氫彈里面其實沒有氫，里面裝的是氘和一顆原子彈。當原子彈爆炸后，它所產(chǎn)生的能量把氘加熱到非常高的溫度，從而引發(fā)了熱核反應。

       現(xiàn)在，科學家正在積極地研究能夠人為控制的熱核反應，希望它能夠把熱量慢慢地釋放出來，稱為“受控熱核反應”。