氢气密度表 氢气密度( 二 )


要怎么才能得到金属氢呢?当我们给氢气施加巨大的压力,直到压力达到400GPA时,氢才会显现出它的金属态 。在强大的压力下,一部分氢的电子从它们原来的轨道脱离出来,成为类似自由电子的状态,这让氢具有导电性,并且,室温下的金属氢有可能是一种超导体 。

氢气密度表  氢气密度

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用来压制金属氢的激光钻石砧
在实验室条件下,我们很难通过加压的手段制备固态金属氢,即便是使用昂贵的钻石砧,也只能给极少量的氢加压 。2017年1月,哈佛大学的研究人员在《科学》杂志上宣布他们在实验室里利用495GPA的压力制成了一小块金属氢,这一度被誉为摘取了“高压物理学的圣杯”,但他们没有重复自己的实验 。在外界的质疑声中,2017年2月,一个研究人员“不小心弄破了压着金属氢的钻石砧”,那块金属氢因为失压而“蒸发”了 。
但在木星内部就不同了,据科学家们估计,木星表面巨大的气压会将它内部的液态氢全部压成金属氢,也就是说,在木星的大气层下方是金属氢的海洋 。
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木星大气层下方的灰 *** 域是金属氢的海洋
氢的原子态、离子态和等离子体态氢在地球表面通常表现为分子态H?,当我们给水通上直流电对其进行电解时,氢原子会直接在电极上组合成分子冒出泡来 。美国宇航局曾试图将氢原子跟液态氦混合,当氦气蒸发时,让原子态的氢直接输入到火箭发动机里与氧气混合燃烧,据说这样可以将燃烧效率提高50% 。
在太空中这完全不是问题,宇宙中的氢大多以原子态、离子态和等离子体的方式存在,分子态的氢气很少 。这可能是因为宇宙空间极其广阔,氢原子很少有机会碰到一起的缘故 。
在恒星内部,由于存在高温和高压,氢原子的外围电子被迫与原子核分开 。这时候氢就变成了高温等离子体,实际上也就是一个个的质子 。氢的这种等离子体在许多星云中也很普遍 。
在星际空间更多的是HII,它通常是被宇宙射线电离的氢,这些HII区域十分巨大,它们的半径动辄达到数百光年,许多恒星都诞生在这些氢离子的云团里 。
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猎户座大星云是直径24光年HII云团,质量约为太阳的2000倍
值得注意的是“HII”并不是氢分子H?,而是电离氢H?,也就是游离的质子,II在天体物理中表示单电离,我们需要将其与2区分开来 。另外,在宇宙中还有一种质子化分子氢H??,它是宇宙中最丰富的离子之一,在星际介质的化学中起着重要的作用 。相比之下,正氢分子离子H??在宇宙中非常稀少 。
科学家们通过氢的发射光谱与吸收光谱来确定物质的构成与形态,因为每一种物质它发出来的光都是不同的 。科学家具体是怎么做到的?我们以后会就这个问题专门进行讨论 。
总结我们今天将氢的基本形态简单做了介绍:
氢除了常见的气态氢分子H?外,还有液态、固态和金属态 。在液态与固态之间,氢还有一个独特的泥浆态,它就像是浆糊一样 。
宇宙中更广泛存在的是氢的原子态、离子态和等离子态,这些形态的氢构成了恒星、星云和星际介质,它们也是宇宙中氢最多的存在形式 。
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氢在元素周期表中的位置
氢不仅有如此丰富的形态,它还有好几种同位素,这些核素在核工业中有重要的应用,我将在以后的文章中为你介绍 。

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