在恒星中,氢原子融合产生氦——宇宙中第二常见的元素,氦有两个质子、两个中子和两个电子。氦和氢一起构成了宇宙中已知物质的99.9%。即便如此,宇宙中氢的含量仍然是氦的10倍左右。氧是第三种最常见的元素,其含量是氢的1000分之一。一般来说,原子序数越高,元素就越不丰富。然而,地球的组成不同于整个宇宙。例如,氧是地壳中最常见的重量元素,其次是硅、铝和铁。
宇宙中含量最高的元素
氢元素和氦元素是宇宙中丰度最高的两种元素,其他元素占比不到1%,其中氢元素就占了大约75%;按照宇宙大爆炸理论的说法,宇宙中的氢元素和氦元素,是大爆炸开始10秒后大量形成的。
太阳有45.7亿年的历史,在这期间,太阳中的氢元素进行核聚变反应,生成了氦元素,并释放大量能量;目前太阳的元素中,氢元素质量大约是71%,氦元素质量大约是27%,其他元素大约2%。
而在我们地球上,氢元素含量只有0.75%,这是因为地球属于固体星球,地球的引力难以束缚住氢元素和氦元素,在地球大气层外层,每天都有大量的氢元素和氦元素逃逸到宇宙空间中;对于像木星这样的气态行星,就拥有高达75%的氢元素,以及大约25%的氦元素组成。
“氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖”,相信每一位刚开始学习化学的同学对这些元素都很头疼,“这么多元素,这么多理化性质,怎么记嘛”。认识事物都要从其最基本的东西学起,我就和大家一起来学习元素周期表前20位元素,今天要讲的是氢元素。
1.氢的物化性质
氢是原子序数为1的化学元素,化学符号为H(Hydrogenium),在元素周期表中位于第一位。其原子质量为1.00794u,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%。
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。
2.氢的同位素
氢是唯一的其同位素有不同的名称的元素,氢在自然界中存在的同位素有:
氕(piē)(氢1,H),氕的原子核只有一个质子,丰度达99.98%,是构造第二简单的的原子。
氘(dāo)(氢2,重氢,D),原子核由一颗质子和一颗中子组成。在大自然的含量约为一般氢的7000分之一。氢(H)的同位素,其相对原子质量为普通轻氢的二倍,少量的存在于天然水中,用于核反应,并在化学和生物学的研究工作中作示踪原子。
氚(chuān)(氢3,超重氢,T),原子核由一颗质子和两颗中子所组成,并带有放射性,会发生β衰变,其半衰期为12.43年。自然界中存在极微,从核反应制得。主要用于热核反应。
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