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氢气(H₂)
一、概述
氢是无色、无嗅的可燃气体。它是已知最轻的气体。其沸点为一252.76℃。
氢原子由一个质子和一个电子组成，是最轻的和最简单的原子。电子绕核旋转。氢分子由两个氢原子组成。所含电子旋转方向相反。氢分子存在两种同质异构变体。一种变体称为正氢，正氢中两个原子核自旋方向相同(同向自旋)。另一种变体称为仲氢，仲氢的核自旋方向相反(反向自旋)。在室温或高于室温时，正-仲变体的平衡组成为75:25。降低温度有利于形成仲氢。在液氮温度(77.4K)下，正一仲变体的平衡组成为52: 48。正常沸点(20.4 K)时，正一仲变体的平衡组成为0.2:99.80。
当气态氢液化时，液态氢的正仲比为75:25，此时的氢称为常态氢。由气态氢液化得到的液态氢缓慢向仲红转化。在某种催化荆的存在下，可使转化快速进行。用催化剂在极低温度下的平衡转化可以制备极纯的仲氢。不能采用同样的方法制取纯正氢。然而，在低温下，通过活性Al2O3气相色谱柱，可以分离出正氢变体。用这种方法得到的正氢纯度大于99%。
二、化学性质
在环境温度下，虽然氢相对而言不是十分活泼，但在高温下，它可以和几乎所有别的元素发生反应。通常.氢和氧在高温下的反应异常激烈升高温度，氢可以还原金属氧化物。