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全面解析氫氣的用途

2017-6-28 9:14:30

了解氫氣用途之前，小編想給大家普及氫氣性質(zhì)。

氫在所有元素中是量輕的。在元素周期表中位于第一位。氧原子核外只有一個(gè)電子。氫有三種同位素，氫主要以化合狀態(tài)存在于水、石油、煤、天然氣以及各種生物的組織中。它在地殼內(nèi)的含量以原子百分比表示約為17.o%．水含有11% 重量的氫，泥土中含有約15%，100千米的高空主要成份也是氫氣，但在大氣層中的含量卻很低．鄰近地面的空氣只有極少量的氫。光譜分析的結(jié)果表明，大陽和星球的大氣中含有大量的氫，以原子百分比表示大約81.75%，從整個(gè)宇宙來看，氫是含量最多的一種元素。

(一)氫氣的物理性質(zhì) 在通常狀況下，氫氣是一種無色，無味和無嗅的氣體。它比空氣輕．據(jù)測定，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(溫度為0℃，壓強(qiáng)為101， 325千帕)，1升氫氣的質(zhì)量是0.089克。氫氣跟同體積的空氣相比，質(zhì)量約是空氣的1／14，比空氣輕重4．38倍。在101. 325千帕下，氫氣在一252．8℃(20.2K)時(shí)，能變成無色的液體，在一259．2℃(13．8K)時(shí)，能變?yōu)檠畹墓腆w。它難溶于水，也難液化。這樣輕的氣體，自然具有最大的擴(kuò)散速度和很高的導(dǎo)熱性，它的導(dǎo)熱率比空氣大7倍。氫在水中的溶解度很小，而在鎳、鈀和鉬中的溶解度都很大，一體積的鈀能溶解幾百體積的氫。氫的滲透性很強(qiáng)，常溫下可透過橡皮和乳膠管，在高溫下可透過鈀、鎳、鋼等金屬薄膜。由于氫氣具有很強(qiáng)的滲透性，所以當(dāng)鋼暴露于一定溫度和壓力的氫氣中時(shí)，滲透于鋼的晶格中的原子氫在緩慢的變形中引起脆化作用。它在鋼的微觀孔隙中與碳反應(yīng)生成甲烷。隨著甲烷生成量的增加，使孔隙擴(kuò)張成裂紋，加速了碳在微觀組織中的遷移，降低了鋼的機(jī)械性能，甚至引起材質(zhì)的損壞。

(二)氫氣的化學(xué)性質(zhì) 氫氣在常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，但在點(diǎn)燃或加熱等條件下，能夠跟許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 1 氫氣的可燃性氫氣在空氣里的燃燒，實(shí)際上是與空氣里的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水。這一反應(yīng)過程中有大量熱放出，是相同條件下汽油的三倍。因此可用作高能燃料，在火箭上使用。我國長征3號(hào)火箭就用液氫燃料。不純的氫氣點(diǎn)燃時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。但有一個(gè)極限，當(dāng)空氣中所含氫氣的體積占混合體積的４％－７４.2%時(shí)，點(diǎn)燃都會(huì)產(chǎn) 生爆炸，這個(gè)體積分?jǐn)?shù)范圍叫爆炸極限。當(dāng)氫氣的純度達(dá)到７４.2%以上時(shí)點(diǎn)燃只會(huì)燃燒不會(huì)產(chǎn)生爆炸。所以，在點(diǎn)燃使用氫氣時(shí)必須十分注意安全。只有確保氫氣已經(jīng)純凈后，方可點(diǎn)燃或加熱由氫氣。 2 氫氣的還原性氫氣與氧化銅生成紅色的金屬銅與水，以上反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氫氣奪取氧化銅中的氧生成水，使氧化銅變?yōu)榧t色的金屬銅。氧化銅失去氧變成銅，氧化銅被還原了，即氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)。這種含氧化合物失去氧的反應(yīng)，叫做還原反應(yīng)。能奪取含氧化物里的氧，使它發(fā)生還原反應(yīng)是的物質(zhì)，叫做還原劑。氫氣是還原劑具有還原性

(三）氫氣的用途氫氣的用途是由氫氣的性質(zhì)決定的。例如，氫氣密度是所有氣體中最小的，可將氫氣充入氣球中氣球就可以飛起來，如放飛氫氣球、太空氫氣球、空飄氫氣球。氫氣也可充氫氣飛艇。氫氣跟氧氣反應(yīng)時(shí)放出大量的熱，氫氧焰可達(dá)3000℃的高溫，用于焊接或切割金屬；做高能燃料。利用氫氣的還原性，可以冶煉有色金屬和高純鍺、硅，合成氨、鹽酸，石油加氫，制硬化油，高效能燃料，液氫還有希望成為動(dòng)力火箭的推進(jìn)劑。其實(shí)氫氣是重要的化工原料。如：氫氣和氮?dú)庠诟邷亍⒏邏?、催化劑存在下可直接合成氨氣，目前，全世界生產(chǎn)的氫氣約有2/3用于合成氨工業(yè)。在石油工業(yè)上許多工藝過程需用氫氣，如加氫裂化，加氫精制、加氫脫硫、催化加氫等。氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫，用水吸收得到重要的化工原料棗鹽酸。氫氣和一氧化碳的合成氣，凈化后經(jīng)加壓和催化可以合成甲醇。在食品工業(yè)上，氫氣用于動(dòng)植物油脂的硬化，制人造奶油和脆化奶油等。隨著新技術(shù)的發(fā)展，氫氣的應(yīng)用將更為廣泛和重要。

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