科普｜氢气的发现和应用（建议收藏）
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“氢”是一种化学元素，元素符号H，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%。主星序上恒星的主要成分都是等离子态的氢。
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。
一直关注本号的读者都知道，过去一段时间，我们一直在介绍分享氢气对健康方面和氢医学作用的研究等方面内容，那今天这一篇文章我们一起来了解一下氢气发现的本源，也就是氢气是如何被人类发现的，以及氢气在人类其他领域的应用价值。
氢气的发现
在化学元素的发现历史上，很难确定氢是谁发现的，因为曾经有不少人从事过制取氢的实验。但大家公认对氢的发现和研究有过很大贡献的是英国化学家卡文迪许于1766年发现的。
最早在16世纪中叶，瑞士科学家帕拉塞斯(1493～1541)注意到一个现象，酸腐蚀金属时会产生一种可以燃烧的气体，也就是说他无意中发现了氢气。
到了17世纪陆续的有一些科学家，发现了这一现象。1671年，爱尔兰著名哲学家、化学家、物理学家和发明家罗伯特·玻义尔发现铁屑和稀释酸之间会发生反应，并产生气体，也就是氢气。并对氢气进行了一定的研究，而且他还描述了氢气的性质。
由于当时科学技术水平很低，当时只是发现这一化学现象，人们并不认识它是一种元素的单质，只把它当成一种可燃性的空气。
发现氢气的学者之一：卡文迪许
化学史上,人们把氢元素的发现与“发现和证明了水是氢和氯的化合物而非元素”这两项重大成就,主要归功于英国化学家和物理学家“卡文迪许”。
科学发现属于谁主要决定于科学发现本身的定义。在科学史上，人们最终把氢气的发现者确定为亨利·卡文迪什。因为是他最先把氢气收集起来，并仔细加以研究，并确定了氢气的密度等关键性质。
18世纪的英国化学家卡文迪许(1731～1810)，是一位百万富翁，但他生活十分朴素，用自己的钱在家里建立了一座规模相当大的实验室，一生从事于科学研究。卡文迪许以发现氢气和准确测定地球密度闻名。
曾有科学史家说：卡文迪许“是具有学问的人中最富的，也是富人当中最有学问的。”他观察事物敏锐，精于实验设计，所做实验的结果都相当准确，而且研究范围很广泛，对于许多化学、力学和电学问题以及地球平均密度等问题的研究，都作出了重要发现。但他笃信燃素说，这使他在化学研究工作中走过一些弯路。
他在五十年中只发表过18篇论文，除了一篇是理论性的外，其余全是实验性和观察性的。在他逝世以后，人们才发现他写了大量很有价值的论文稿，没有公开发表。他的这些文稿是科学研究的宝贵文献，后来分别由物理学家麦克斯韦和化学家索普整理出版。
1766年卡文迪许发表了他的第一篇论文：“论人工空气”，的实验研究报告提交给英国皇家学会。在这一论文中，介绍了他对固定空气（那个年代人们对二氧化碳的称呼）、易燃空气（氢气）的实验研究。所论及的除碳酸气外，主要讲的就是氢气。
卡文迪什用铁和锌等与盐酸及稀硫酸反应的方法制取氢气，并将氢气用水银槽法收集起来。他发现，用一定量的某种金属与足量的各种酸作用，所产生的氢气量总是固定不变的，与酸的种类和浓度无关。
他还发现，氢气与空气混合点燃会发生爆炸。所以卡文迪什称这种气体为“可燃空气”。并指出，这种气体比普通空气轻11倍，不溶于水或碱溶液。
1781年，英国化学家普利斯特里在做有关“可燃空气”的实验时，发现它和空气混合爆炸后有液体产生。普利斯特里把这一发现告诉了卡文迪什，卡文迪什用多种不同比例的氢和空气的混合物进行实验，证实了普利斯特里的发现，并断定所生成的液体是水。
卡文迪什指出，如果把氢气和氧气放在一个玻璃球里，再通上电，就生成水。当氧气被发现后，卡文迪什用纯氧代替空气重复以前的实验，不仅证明氢气与氧气化合成水，而且定量地确认大约2体积氢气与1体积氧气恰好化合成水，该结果发表于1784年。
由于卡文迪什是燃素学说的虔诚信徒，所以他认为，金属中含有燃素，当金属在酸中溶解的时候，金属所含的燃素释放出来，形成了这种“可燃空气”。尽管卡文迪什首先发现了氢气，并首先证明了氢气和氧气反应的定量关系，但由于受到传统理论的束缚，他并没有正确认识到氢气发现的重要价值。
法国著名化学家劳伦斯·拉瓦锡重复了卡文迪什的实验，明确提出正确的结论，水不是一个元素，而是氢和氧的化合物。
拉瓦锡于1787年确认氢是一种元素，将这种气体命名为“hydrogen”（氢)，意思是“成水元素”。早年间人们称之为轻气，后定名为氢（日本现仍称之为水素）。
自从卡文迪许发布人类第一篇氢气相关论文后，科学家们开始对氢气作为能源使用产生了兴趣。在40年后，1806年一位瑞士发明家制造出了人类历史上第一台以氢氧混合气体为能源的单缸内燃机——德利瓦引擎。
1807 年西班牙IsaacdeRivas制造了首辆氢内燃车。
这比德国企业家卡尔·本茨1885年设计和制造了世界上第一辆能实际应用的内燃机发动的汽车还要早几十年。
氢气在生活中的应用
自从人们发现氢气以后，科学家们就开始了氢气的各种不间断的研究与应用。
如今，氢气在我们人类生活中的应用非常普遍。在新能源领域，氢气是被作为一种绿色、环保的清洁能源，并且来源广泛。
氢气可直接用作燃料，也可通过燃料电池通过电化学反应直接转换成电能，用于发电及交通运输等，还可用作各种能源的中间载体。
当然，氢气不仅是一种"洁净"的能源，也是一种十分重要的工业原料，它广泛应用于石油、化工、电子、冶金、油脂、航天、轻工业等领域。
在化学工业中，氢气是合成氨、甲醇等的主要原料之一。
在炼油工业中，氢气被广泛用于对石脑油、粗柴油、燃料油、重油的脱硫、石油炼制、催化裂化以及不饱和烃等的加氢精制以提高油品的质量；尼龙塑料、农药、油脂化学和精细化学品加工中都需要氢气生产相应产品。
在电子工业中，氢气主要用作保护气体。电子材料、半导体材料和器件、集成电路及电真空器件生产中，都需要高纯氢做还原气、携带气和保护气。
在冶金工业中，有色金属如：钨、钼、钛等生产和加工中，使用氢作还原剂和保护气。在硅钢片、磁性材料和磁性合金生产中，也需要高纯氢气作保护气，以提高磁性和稳定性。在精密合金退火。粉末冶金生产中，薄板和带钢轧制中常用氢—氮做保护气。
在油脂工业中，将液态油氢化为固态或半固态的脂肪，生产人造奶油或肥皂工业用的硬化油。许多天然食用油具有很大度的不饱和性，经氢化处理后，所行产品可稳定贮存，并能抵抗细菌的生长，提高油的黏度。
食用油加氢的产品可加工成人造奶油和食用蛋白质等。非食用油加氢可得到生产肥皂和畜牧业饲料的原料。氢气还用于动植物油脂的硬化，如制造人造奶油、脆化奶油、润滑脂等。
在航天工业中，氢是重要的燃料。由于氢气所具有的良好的燃烧性能以及环保法规要求的日益严格，未来市场对氢气具有潜在的巨大需求。
轻工业中，如：石英玻璃、人造宝石的制造和加工、浮法玻璃生产中，都使用氢气做燃烧气或保护气。其他，氢气作为汽轮发电机的冷却剂，被用在许多现代大型发电机的冷却中来。
当然，在氢气的应用中，最值得期待也是最有革命性的研究，笔者认为是氢气在生物医学方面的应用于研究。
在医学领域，近年来的研究发现，氢气可以有效抑制体内的部分活性氧，继而产生抗氧化效应，在动物实验中显示出对多种氧化应激相关疾病的良好防治作用，并在初步的临床试验中取得类似的防治效果。
氢气医学已经取得了众多实验及临床的研究证明，也得到许多知名专家学者的认可。至今氢气医学研究全世界发表医学论文超过1800多篇。
目前获得的研究结果已经证实了氢具有选择性抗氧化应激作用、抗炎作用、抗凋亡作用、对各信号通路的调控功能等作用机制，对多种疾病和损伤研究不仅有细胞和动物疾病模型，更有大量临床人体研究的证据。
研究已经发现氢气对将近300多种疾病有干预作用。这为未来氢气在生物医学领域的应用提供了更广阔的研究基础和发展空间。
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