小身材，大能量

李啟翔

有這樣一種元素，它是宇宙中含量最多的元素，但在地球上卻含量很少；它是元素周期表上最簡(jiǎn)單的元素，但人類(lèi)一開(kāi)始卻忽視了它的存在；它是質(zhì)量最輕的元素，但卻能爆發(fā)出孕育生命的能量。它就是氫元素。今天就讓我們一起聽(tīng)一聽(tīng)這種“小身材，大能量”元素的自我介紹吧。

氫從哪兒來(lái)

說(shuō)正式介紹自己之前，我先說(shuō)說(shuō)“宇宙大爆炸”。大爆炸理論認(rèn)為，現(xiàn)在的宇宙是由近139億年前的一個(gè)致密、高溫的狀態(tài)擴(kuò)展而來(lái)。這瞬間的爆發(fā)后，宇宙飛速膨脹，溫度慢慢降低，各種粒子開(kāi)始逐漸產(chǎn)生了，這就是我的搖籃。

氫的結(jié)構(gòu)

在大爆炸的初期，宇宙中充滿(mǎn)了質(zhì)子、中子、電子等粒子。當(dāng)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子湊在一起，我就誕生了。我的名字叫氫，元素符號(hào)是H。展開(kāi)化學(xué)元素周期表，在那么多的元素中，我就排在第一位，來(lái)得最早也是原因之一。

氫是宇宙中誕生的第一種元素，也是宇宙中最多的元素。

假如把宇宙放在秤上稱(chēng)一稱(chēng)，那其中的75%都是氫原子。

如果把宇宙中的原子數(shù)一數(shù)，那其中90%都是氫原子。

氫的三兄弟

雖然我們的結(jié)構(gòu)如此簡(jiǎn)單，但深究起來(lái)，我們氫元素其實(shí)是“同位素”三兄弟，每個(gè)還都有自己的小名呢。

前面說(shuō)過(guò)，宇宙中除了質(zhì)子和電子，還有中子等其他的粒子。我們氫元素三兄弟的差別，就在中子的數(shù)量上。

最輕的小不點(diǎn)

一升只有0.09克。這是氫的重量，而一升水則有1000克重。一個(gè)氫原子里包含的粒子這么少，是所有元素中最少的，所以在元素大家族中，我們氫也是質(zhì)量最輕的。就因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，中國(guó)化學(xué)家徐壽最早給我們起的名字叫“輕氣”，有一種特別的萌感呢！

含量排第10。盡管整個(gè)宇宙中幾乎到處是我們的身影，但因?yàn)槲覀兲p了，地球的引力無(wú)法將我們拴在地球表面，我們輕輕一躍就會(huì)離開(kāi)這顆漂亮的藍(lán)色星球，所以在地球上，我們的含量只能排第10位。

最豐富的形態(tài)是水。好在我們與氧很容易交朋友，我們搭伴兒在一起就變成了水，地球上的氫元素大部分都是以水的方式留下的。不管是江河湖海，還是雨雪冰雹，水對(duì)你們?nèi)祟?lèi)和其他生命來(lái)說(shuō)，都是必不可少的。

氫的發(fā)現(xiàn)

初遇

帕拉塞爾蘇斯用鐵屑和酸，第一次制備出了我們，并且發(fā)現(xiàn)這種氣體可以被點(diǎn)燃，可是他太忙了，忘記了繼續(xù)研究。

又見(jiàn)

普里斯特利和卡文迪許把制備出的我們和氧氣放在一起點(diǎn)燃，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了小水滴?？上菚r(shí)候的人們普遍相信，燃燒是一種叫作“燃素”的東西引起的，科學(xué)家也被“燃素說(shuō)”蒙蔽了雙眼，又一次與我們錯(cuò)過(guò)。

相識(shí)

化學(xué)家拉瓦錫通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水是由氫和氧構(gòu)成的物質(zhì)，在科學(xué)史上我們終于有了立足之地。拉瓦錫還給我們起了名字：hydrogenium，意思是“生成水的物質(zhì)”。

宇宙的第一塊積木

氫是搭建起宇宙的第一塊積木，是宇宙萬(wàn)物的基石。

太陽(yáng)是氫做的。別看我們?cè)诘厍蛏洗嬖诘闹饕邮撬?，其?shí)我們氫的身體里蘊(yùn)藏著巨大的能量。地球的光和熱主要來(lái)自溫暖的太陽(yáng)，而太陽(yáng)這樣的恒星，主要是由我們氫元素構(gòu)成的。

從氫到萬(wàn)物。巨大的恒星中，我們氫的兄弟們因?yàn)榫薮蟮囊Χ鴶D壓在一起，不停發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（核反應(yīng)），釋放出光和熱，還會(huì)形成其他各種各樣的元素。在恒星死亡以后，大量氣體和新元素被噴發(fā)出去，這些物質(zhì)彌漫在宇宙中，一部分逐漸聚合成新一代的恒星，以及行星和其他天體。

行星上的氫。在太陽(yáng)系的行星中，木星這樣質(zhì)量巨大的行星，擁有足夠強(qiáng)大的引力，就能將我們留下來(lái)，木星的氫氣含量達(dá)到90%，所以木星和類(lèi)似它的幾顆大質(zhì)量行星都是氣態(tài)行星。而地球和其他幾顆質(zhì)量較小、引力較小的行星，無(wú)法留住大量的氫氣，因此是固態(tài)行星。