元素的基本信息
元素符号:H
原子序数:1
中文名称及拼音:氢 qīng
英文名称:Hydrogen
相对原子质量:1.0080[1.0078,1.0082]
原子核外电子排布式:1s1
重要的同位素及其天然丰度:1H 99.9885(70)%,2H 0.0115(70)%
常见的同素异形体:
地壳中的含量(mg·kg-1):1.40×103
海洋中的含量(mg·L-1):1.08×105
是否生命必需元素:
人体中的含量(g,按照体重70kg计):7000
人体中含量占体重百分数(%):10
常见氧化态:-1,0,+1
元素电负性:2.20
原子半径(pm):30(单键)
离子半径(pm):154(H-,CN=6)
元素第一电离能(kJ·mol-1):1312.1
元素第一电子亲和能(kJ·mol-1):72.770
单质的基本物理量
化学式:H2
熔点(°C):-259.16
沸点(°C):-252.879
密度(g·cm-3):8.988×10-4
0.07083-252.9(l)
比热容298.15K(mol-1·K-1):28.8(g)
熔化热(kJ·mol-1):0.12
汽化热(kJ·mol-1):0.90
注:在其沸点-252.879℃时的数据
原子化焓(kJ·mol-1):217.998±0.006
单质的热力学数据
化学式:H2
标准摩尔生成焓(kJ·mol-1):0(g)
标准摩尔生成吉布斯自由能(kJ·mol-1):0(g)
标准摩尔熵(J·mol-1·K-1):130.7

元素在自然界的存在形式
常见的存在形式:水、天然气、化石燃料等。
常见存在形式的化学式:H2O,CH4
主要存在地:星际空间、江河湖海、生物体等。
其他
电极反应与标准电极电势:
电极反应 E/V
2H+ + 2e- ⇌ H2 0.00
H2 + 2e- ⇌ 2H- -2.23
2H2O + 2e- ⇌ H2 + 2OH-     -0.8277

相关无机酸或共轭酸的Ka
英文名称 中文名称 化学式 级数 t/℃ pKa
Ammonia NH3 25 9.25
Arsenic acid 砷酸 H3AsO4 1 25 2.26
  2 25 6.76
3 25 11.29
Arsenious acid 亚砷酸 H3AsO3 1 25 9.29
Boric acid 硼酸 H3BO3 1 20 9.27
2 20 14(lower limit)
Carbonic acid 碳酸 H2CO3 1 25 6.35
2 25 10.33
Chlorous acid 亚氯酸  HClO2   25 1.94
Chromic acid 铬酸 H2CrO4 1 25 0.74
2 25 6.49
Cyanic acid 氰酸 HOCN 25 3.46
Diphosphoric acid 焦磷酸 H4P2O7 1 25 0.91
2 25 2.10
3 25 6.70
4 25 9.32
Germanic acid 锗酸 H2GeO3 1 25 9.01
2 25 12.3
Hydrazine N2H4 25 8.1
Hydrazoic acid 叠氮酸 HN3 25 4.6
Hydrogen cyanide 氰化氢 HCN 25 9.21
Hydrogen fluoride 氟化氢 HF 25 3.20
Hydrogen peroxide 过氧化氢 H2O2 25 11.62
Hydrogen selenide 硒化氢 H2Se 1 25 3.89
2 25 11.0
Hydrogen sulfide 硫化氢 H2S 1 25 7.05
2 25 19
Hydrogen telluride 碲化氢 H2Te 1 18 2.6
2 25 11
Hydroxylamine  羟胺 H2NOH 25 5.94
Hypobromous acid 次溴酸 HOBr 25 8.55
Hypochlorous acid 次氯酸 HOCl 25 7.40
Hypoiodous acid 次碘酸 HIO 25 10.5
Iodic acid 碘酸 HIO3 25 0.78
Nitrous acid 亚硝酸 HNO2 25 3.25
Orthosilicic acid 硅酸 H4SiO4 1 30 9.9
2 30 11.8
3 30 12
4 30 12
Perchloric acid 高氯酸 HClO4 20 -1.6
Periodic  acid 高碘酸 HIO4 25 1.64
Phosphonic acid 亚磷酸 H3PO3 1 20 1.3
2 20 6.70
Phosphoric acid 磷酸 H3PO4 1 25 2.16
2 25 7.21
3 25 12.32
Selenic acid 硒酸 H2SeO4 2 25 1.7
Selenous acid 亚硒酸 H2SeO3 1 25 2.62
2 25 8.32
Sulfamic acid 氨基磺酸 H2NSO3H 25 1.05
Sulfuric acid 硫酸 H2SO4 2 25 1.99
Sulfurous acid 亚硫酸 H2SO3 1 25 1.85
2 25 7.2
Telluric(VI) acid 碲酸 H6TeO6 1 18 7.68
2 18 11.0
Tellurous acid 亚碲酸 H2TeO3 1 25 6.27
2 25 8.43
Tetrafluoroboric acid 四氟硼酸 HBF4 25 0.5
Thiocyanic acid 硫氰酸 HCNS 25 -1.8
Water H2O 25 13.995

元素发现简史
发现时间、发现者:

1766年 英国科学家卡文迪许(Henry Cavendish)

命名时间、命名者:

1783年 法国科学家拉瓦锡(Antoine Lavoisier)

命名的意思:

源于两个希腊词语hydro和genes,这两个词合在一起的意思是“water former(水的生成者)”。

发现简史:

很多早期的化学家都曾在实验中发现过一种“可燃烧的气体”。例如十六世纪初,炼金术士帕拉塞尔苏斯(Paracelsus)就发现将铁屑扔进硫酸后所产生的气泡可以燃烧。1671年,英国化学家玻意耳(Robert Boyle)发表了一篇题为“New experiments touching the relation betwixt flame and air”的文章,文章中报道了将铁屑置于稀酸中反应生成了一种气体,该气体极易燃烧并伴随着淡蓝色火焰。然而,这些早期的科学家并没有持续深入地研究,因此,未能真正认识这种可燃气体的本质。另外,受限于当时的科学认知水平,他们认为这些可燃气体只是“含有不同杂质的空气”而已。

直至1766年,英国科学家卡文迪许(Henry Cavendish)将铁放入不同的酸中,成功制备并收集了所产生的气体。通过研究,卡文迪许发现了这种气体的某些特性,并首次提出该气体是一种独立的物质。随后,他发现了氢气燃烧后会产生水,推翻了“水是一种单质”的错误认识。可惜的是,他错误地认为这种可燃气体是来源于金属铁而非酸,称之为来自于金属的“易燃性空气(inflammable air)”。1783年,法国科学家拉瓦锡(Antoine Lavoisier)重复了卡文迪许的实验,并选取了两个希腊词语“hydro”和“genes”来命名氢元素,意为“水的生成者”。 拉瓦锡因其对近代科学的巨大贡献而被誉为现代化学之父。

1931年,美国哥伦比亚大学教授尤里(Harold Urey)及其同事于发现了第二种形态的氢,并将其命名为“氘”。氘的相对原子质量是氢的两倍,这是一种较重的、更为稀少的氢的同位素。

参考文献
[1] [2019-07-03]. http://www.rsc.org/periodic-table/history.
[2] [2019-07-03]. http://education.jlab.org/itselemental.
[3] [2019-07-03]. https://www.webelements.com/hydrogen/history.html.