1766年由卡文某封地议占源服见志介迪许（H.Cavendish）在英国发现。

在化学史上人们把氢元素的发现与“发现和证明了水是氢和氧的化合物而非元素”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（CavendishH.1731-1810）。

在化学史上有一个与这些论文稿有关的有趣的故事。卡文迪许1785年做过一个实验他将电火花通过寻常空气和氧气的混合体想把其中的氮全部氧化掉产生的二氧化氮秋获山那味少用苛性钾吸收。实验做了三个星期最后残留下一小气泡不能被氧化。他的实验记录保存在留下的文稿中后面写道“空气中的浊气不是单一的物质氮气还有一种不与脱燃素空气氧化合的浊气总量不超过全部空气的1/12.一百多年后1892年英国剑桥大学的物理学家瑞利（RagleighL.1842-1919）测定氮的密度时发现从空气得来的氮比从氨氧化分解产生的氮每升重0.0064克百思不得其解。化学家莱姆塞（RamsayW.1852-1后儿少德需针端916）认为来自空气的氮气里面能含有一种较重的未知气体。这时化学教授杜瓦DuvelJ.1842-1923向他们提到剑桥大学的老前辈卡文迪许的上述实验和小气泡之谜。他们立确远强苏苦即把卡文迪许的科学资料借来阅读瑞利重复了卡文迪许当年的实验很快得到了小气泡。莱姆塞设计了一个新顾评征然的实验除去空气中的水蒸气、二氧化碳、氧气和氮气后也得到亮毛大势要交空派了这种气体密度比氮气大用分光镜检查后肯定这是一种新的元素取名氩。这态除走概宣胜测出府便样卡文迪许当年的工作在1894年元素氩的发现中起了重要作用。从这个故事可看出卡文迪许严谨的科研作风和他对化学的重大贡献。1871年剑桥大学建立了一座物理实验室以卡文迪许的名字命名这就是著名的卡死文迪许实验室它在几十年内一直是世界现代物理学的一个重要研究常杂含承算危套乙言陆二中心。

在18世纪末以前曾经有不少人做过制取氢气的实验所以实际上很难说是谁发现了氢即使公认对氢的发现和研究有过很大贡献的卡文迪许本人也认为氢的发现不只是他的功劳。早在16世纪瑞士著名医生帕拉塞斯就描述过铁屑与酸接触时有一种气体产生1认担测观级晚力属7世纪时比利时著名的医疗化学派学者海尔蒙特（van HelmontJ.B.1579-控带自刚安1644）曾偶然接触过这种气体但没有把它离析、收集起来波义耳虽偶然收超具者点客线行留慢雷不集过这种气体但并未进行研究。他们只知道它可燃此外就很少了解1700年法国药剂师勒梅里（LemeryN.1645-1715）在巴黎科学院的《报告》上也提到过它。

但是沙庆提死观最早把氢气收集起来并对它的性质仔细加以研究的是卡文迪许。

1766年卡文迪许向英国皇家学会提交了一篇研究报永时程告《人造空气实验》讲了他用铁、锌等与稀硫酸、稀盐酸作用制房体便跟依假英体航得“易燃空气”即氢气并用普利斯特里发明的排水集气法把它收集起来进行研究。他发现一定量的某种金属分别与足量的各种酸作用所产生的这种气体的量是固定的与酸的种类、浓度都无关。他还试积雨置红值发现氢气与空气混合后点燃会发生爆炸又发现氢气与氧气化合生成水从而认留太政层识到这种气体和其它试当常星常防文板握已知的各种气体都不同。但是由于他是燃素说的虔诚信徒按照他的理解这种气体燃烧起来这么猛烈一定富含燃素硫磺燃烧后成为硫酸那么硫酸中是没有燃素的而按照燃素说金属也是含燃素的。所以他认为这种气体是从金属中分解出来的而不是来自酸中。他设想金属在酸充独容西压提县升刻促亮中溶解时“它们所含的燃素便释放出来形成了这种可燃空气”。他甚至曾一度设按想氢气就是燃素这种推哪谓断交负测很快就得以当时的一些杰出化学家舍勒、基尔万（KirwanR.1735-1812）等的赞同。由于把氢气充到气球中气球便会徐徐上升这种现象当时曾被一够职游振航些燃素学说的信奉者们用来作为他们“论证”燃素具有负重量的根据。但卡文迪许究竟是一位非凡的科学家费普假头素贵大论把是选后来他弄清楚了气球在空气中所受浮力问设岩弱题通过精确研究证明氢气是有重量的只是比空气轻很多。他是这样做实验的先把金属和装有酸的烧瓶场屋法试劳记首斗称重然后将金属投入酸中用能区续正其代电告排水集气法收集氢气并测体积再称量反应后烧瓶及内装物的总量。这样他确定了氢气的易零比重只是空气的9%.但这些化学家仍不肯轻易放弃旧说鉴于氢气燃烧后会产生水于是他们改说氢气是燃素和水的化合物。

水的合成否定了水是元素的错误观念在古希腊恩培多克勒提出宇宙间只存在火、气、水、那传土四种元素它们组成万物。从那时起直到18世纪70曾拿汉早故远年代人们一直认为水是一种元素。1781年普利斯特里将氢气和空气放在闭口玻璃瓶中用电火花引爆发现瓶的内壁有露珠出现。同年卡文迪许也用不同比例的氢气与空气的混合物反复进行这项实验确认这编重种露滴是纯净的水表明氢章谓协聚含是水的一种成分。这时氧气也适空优客酒已发现卡文迪许又用纯氧代替空气进行试验不仅证明氢和氧化合成水而且确认大约2份体论月宽伯头四责道积的氢与1份体积的氧恰好化合成水发表于1784年。这些实验结果本已毫无异议地证明了水是氢和氧的化合物,而不是一种元素。但卡文迪许却和普利斯特里一样仍十很议坚持认为水是一种元素，氧是失去燃素的水，氢则是含有过多燃素的水。他用下式表示“易燃空气”氢的燃烧：

水+燃素+ 水燃素→水

易燃空气氢 失燃素空气氧

1782年拉瓦锡重复了他们的实验并用红热的枪筒分解了水蒸气明确提出正确的结论水不是元素而是氢和氧的化合物纠正了两千多年来把水当做元素的错误概念。1787年他把过去称作“易燃空气”的这种气体命名为“Hydrogen”氢意思干命乐福那云训针愿是“产生水的”并确认它是一种元素。

M51内的氢气

氢气是无色并且密度比空气小的气体在各种气体中氢气的密度最小。标准状况下1升氢气的质量是0.0899克相同体积比空气轻得多。因为氢气难溶于水所以可以用排水集气法收集氢气。另外在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。但当条件改变时如点燃、加热、使用催化剂等情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性特别是被钯吸附。金属钯对氢气的吸附作用最强。当空气中的体积分数为4%-75%时遇到火源可引起爆炸。

氢气是无色无味的气体联秋减标准状况下密度是0.09克/升(最轻的气体转百双雨斤间职松刻发预)难溶于水。在-252 ℃,变成无色液体,-259 ℃时变为雪花状固体。

分子式H

沸点-252.77 ℃20.38 K

熔点-259.2 ℃

密度0顶跑银劳单率们究及请.0899 kg/检关谈燃害式只m³

相对分子质量2.0157

生产方法电解水2H₂O=通伯胜易木出必费板的重理电=2H₂↑+O₂↑ 分解反应、裂解、煤制气等

三相点-254.4 ℃

液体密才错核世顺度平衡状态-252.8 ℃70.77 kg/m³

气体密度101.325 kPa0 ℃0.0899 kg/m3

比容101.325 kPa21.2 ℃5.987 m3/kg

气液容积比15 ℃100 kPa)974 L/L

临界温度-234.8 ℃

临界压力1664.8 k迫杂起攻曾她钱验李居值Pa

临界密度66.8 kg/m3

熔化热-254.5 ℃平衡态48.84 kJ/kg

气化热△Hv(-249.5 ℃305 kJ/永扩开真路kg

热值 1.4*10^8 J/kg(2.82*10^5 J/mol)

比热容101.335 kPa25 ℃气体Cp=7.243 kJ/(kg·K)Cv=5.178 kJ/(kg·K)

比热比101.325 kPa25 ℃气体Cp/Cv=1.40

蒸气压力正常态17.70310.67 kPa正常态21.62153.33 kPa正常态24.249 K119.99 kPa

粘度气体正常态101.325 kPa0 ℃0.010 lmPa·S液体平衡态-252.8 ℃0.040 mPa·s

表面张力平衡态-252.8 ℃3.72 mN/m

导热系数气体101.325 kPa0 ℃0.1289 w/(m·K)液体-252.8 ℃’ 1264 W/(m·K)

折射系数nv(101.325 kPa25 ℃1.0001265

空气中的燃烧界限（体积分数）5%~75%

空气中的爆炸极限（体积分数）4.0%~74.2%

易燃性级别4

毒性级别0

易爆性级别1

重氢在常温常压下为无色无嗅无毒可燃性气体是普通氢的一种稳定同位素。它在通常水的氢中含0.0139%0.0157%。其化学性质与普通氢完全相同。但质量大些反应速度小一些。

氢气常温下性质稳定在点燃或加热的条件下能多跟许多物质发生化学反应。

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)

H₂+Cl₂=点燃或光照=2HCl化合反应

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+WO₃=△=W+3H₂O置换反应

共价及有机化合物

虽然氢气在通常状态下不是非常活泼但氢气与绝大多数元素会组成化合物。碳氢化合物已知有数以百万种但它们不会由氢气和碳直接化合形成。氢气与电负性较强的元素如卤素反应在这些化合物中氢的氧化态为+1。氢与氟、氧、氮成键时可生成一种较强的非共价的键称为氢键。氢键对许多生物分子具有重要意义。 氢也与电负性较低的元素如活泼金属生成化合物这时氢的氧化态通常为 -1这样的化合物称为氢化物。

氢与碳形成的化合物由于其与生物的关系通常被称为有机物研究有机物的学科称为有机化学而研究有机物在生物中所起的作用的科学称为生物化学。按某些定义“有机”只要求含有碳。但大多数含碳的化合物通常都含有氢。这些化合物的独特性质主要是由碳氢键决定的。故有时有机物的定义要求物质含有碳氢键。

无机化学中H- 可以作为桥接配体连接配合物中的两个金属原子。这样的特性通常在13族元素中体现尤以硼烷、铝配合物和碳硼烷中。

氢化物

含有氢元素的二元化合物称为氢化物。“氢化物”一词暗含氢显负价且其氧化态为-1的意思。氢负离子记做H-其存在是1916年由吉尔伯特·路易斯预言的。1920年Moers用电解氢化锂在阳极产生氢气从而证明了氢化物的存在。对于非IA或IIA族的元素形成的氢化物“氢化物”一词并不准确因为氢的电负性并不高。IA族碱金属的氢化物中有一个例外即高聚物氢化锂。氢化铝锂中4个氢原子紧靠铝原子。虽然氢可与几乎所有的主族元素形成氢化物但这些氢化物的原子配比却并不单一例如二元的硼烷已发现100多种但氢化铝只有一种。二元氢化铟还未被发现但它存在于更大的配合物中。

质子与酸

对氢原子的氧化也即让氢原子失去其电子即可得到H+氢离子。氢离子不含电子由于氢原子通常不含中子故氢离子通常只含1个质子。这也就是为什么常将H+直接称为质子的原因。H+是酸碱理论的重要离子。

裸露的质子H+不能直接在溶液或离子晶体中存在这是由氢离子和其他原子、分子不可抗拒的吸引力造成的。除非在等离子态物质中氢离子不会脱离分子或原子的电子云。但是“质子”或“氢离子”这个概念有时也指带有一个质子的其他粒子通常也记做“H+”。

为了避免认为溶液中存在孤立的氢离子一般在水溶液中将水和氢离子构成的离子称为水合氢离子H3O+。但这也只是一种理想化的情形。氢离子在水溶液中事实上以类似于H9O4+的形式存在。

尽管在地球上少见H3+离子质子化分子氢却是宇宙中最常见的离子之一。

可燃性

氢气是一种极易燃的气体在空气中的体积分数为4%至75%时都能燃烧。氢气燃烧的焓变为−286 kJ/mol

2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(l); ΔH = -572 kJ/mol

氢气占4%至74%的浓度时与空气混合或占5%至95%的浓度时与氯气混合时是极易爆炸的气体在热、日光或火花的刺激下易引爆。氢气的着火点为500 °C。纯净的氢气与氧气的混合物燃烧时放出紫外线。

因为氢气比空气轻所以氢气的火焰倾向于快速上升故其造成的危害小于碳氢化合物燃烧的危害。氢气与所有的氧化性元素单质反应。氢气在常温下可自发的和氯气需要光照反应 氢气和氟气在冷暗处混合就可爆炸生成具有潜在危险性的酸氯化氢或氟化氢。

氢气起火应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处并进行隔离严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。合理通风加速扩散。如有可能将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。漏气容器要妥善处理修复、检验后再用。灭火方法切断气源。若不能立即切断气源则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷水冷却容器可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。