Page 86 - 世界学

070 世 界学 Shi Jie Xue

从而生成“第五状态氢”，即氢的固体金属状态。这种状态的氢通常存在于大型行
星或太阳内核之中，分子分离成单原子，电子的行为特征像金属电子一样。

（2）含量分布
在地球上和地球大气中只存在极稀少的游离状态氢。在地壳里，如果按质量计

算，氢只占总质量的 1%。而如果按原子百分数计算，则占 17%。氢在自然界中分
布很广，水便是氢的“仓库”——氢在水中的质量分数为11%；泥土中约有1.5%的氢；

石油、天然气、动植物体也含氢。在空气中，氢气倒不多，约占总体积的一千万分
之五。在整个宇宙中，按原子百分数来说，氢却是最多的元素。据研究，在太阳的

大气中，按原子百分数计算，氢占 81.75%。在宇宙空间中，氢原子的数目比其他
所有元素原子的总和约大 100 倍。
（3）元素特性

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。

氢通常的单质形态是氢气，无色无味无臭，是一种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。

其原子质量为 1.00794u，是最轻的元素，熔点 -259℃，沸点 -253℃，水溶性
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0.00017g/100mL，度 0.07g/cm （-252℃），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。氢气的爆炸极限为 4.0%~74.2%（氢气的体
积占混合气总体积比）。

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。
氢原子则有极强的还原性。尤其在高温下氢非常活泼。