宇宙中最多的两种元素是氢和氦。宇宙各种元素以原子数计算,氢最多,为90.8%;第二位是氦,占9.1%;其他元素只占0.1%。
氢元素符号h在周期表中居第一位。通常氢气的单质形态是氢气,无色无味无臭,是由非常易燃的双原子分子组成的气体,氢气是最轻的气体。医学上用氢气治疗疾病。氢气爆炸极限为4.0~74.2%(氢气体积与混合气总体积之比)。
氢气的物理性质:氢气是无色并且密度比空气小的气体,在101千帕压强下,温度-252.87℃时,氢气可转变成无色的液体;-259.1℃时,变成雪状固体。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。
氢气的化学性质:
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,相似的,氘(重氢)在氧气中点燃可以生成重水。
H2+Cl2=点燃=2HCl(化合反应)
H2+F2=2HF(氢气与氟气混合立刻爆炸,生成氟化氢气体)
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+WO3W+3H2O(置换反应)
氦是无色、无味、无臭的气体,单原子分子,质量仅有同体积空气的1/7,热容量很大,沸点最低,最难液化。氦在水中的溶解度最小,0℃时,1L水中只溶进13.8mL,在20℃时仅溶进8.8mL。
氦是反磁性物质。3He与4He两个同位素平时混合在一起,但在-272.36℃的温度下成为液体后轻者浮,重者沉,使3He在上、4He在下地分为两层。氦不仅沸点低,而且几乎没有冰点。
常压下,即使冷却到绝对零度——热力学温标的0K(相当于-273.15℃),也不会自行凝固,仍有很小的内能。是唯一在常压下不能固化的单质。