1. 首頁 > 生活百科 > >

氫氣密度表 氫氣密度( 二 )

生活百科


要怎么才能得到金屬氫呢？當我們給氫氣施加巨大的壓力，直到壓力達到400GPA時，氫才會顯現出它的金屬態 。在強大的壓力下，一部分氫的電子從它們原來的軌道脫離出來，成為類似自由電子的狀態，這讓氫具有導電性，并且，室溫下的金屬氫有可能是一種超導體 。

氫氣密度表 氫氣密度

文章插圖
用來壓制金屬氫的激光鉆石砧
在實驗室條件下，我們很難通過加壓的手段制備固態金屬氫，即便是使用昂貴的鉆石砧，也只能給極少量的氫加壓 。2017年1月，哈佛大學的研究人員在《科學》雜志上宣布他們在實驗室里利用495GPA的壓力制成了一小塊金屬氫，這一度被譽為摘取了“高壓物理學的圣杯”，但他們沒有重復自己的實驗 。在外界的質疑聲中，2017年2月，一個研究人員“不小心弄破了壓著金屬氫的鉆石砧”，那塊金屬氫因為失壓而“蒸發”了 。
但在木星內部就不同了，據科學家們估計，木星表面巨大的氣壓會將它內部的液態氫全部壓成金屬氫，也就是說，在木星的大氣層下方是金屬氫的海洋 。
氫氣密度表 氫氣密度

文章插圖
木星大氣層下方的灰 *** 域是金屬氫的海洋
氫的原子態、離子態和等離子體態氫在地球表面通常表現為分子態H?，當我們給水通上直流電對其進行電解時，氫原子會直接在電極上組合成分子冒出泡來 。美國宇航局曾試圖將氫原子跟液態氦混合，當氦氣蒸發時，讓原子態的氫直接輸入到火箭發動機里與氧氣混合燃燒，據說這樣可以將燃燒效率提高50% 。
在太空中這完全不是問題，宇宙中的氫大多以原子態、離子態和等離子體的方式存在，分子態的氫氣很少 。這可能是因為宇宙空間極其廣闊，氫原子很少有機會碰到一起的緣故 。
在恒星內部，由于存在高溫和高壓，氫原子的外圍電子被迫與原子核分開 。這時候氫就變成了高溫等離子體，實際上也就是一個個的質子 。氫的這種等離子體在許多星云中也很普遍 。
在星際空間更多的是HII，它通常是被宇宙射線電離的氫，這些HII區域十分巨大，它們的半徑動輒達到數百光年，許多恒星都誕生在這些氫離子的云團里 。
氫氣密度表 氫氣密度

文章插圖
獵戶座大星云是直徑24光年HII云團，質量約為太陽的2000倍
值得注意的是“HII”并不是氫分子H?，而是電離氫H?，也就是游離的質子，II在天體物理中表示單電離，我們需要將其與2區分開來 。另外，在宇宙中還有一種質子化分子氫H??，它是宇宙中最豐富的離子之一，在星際介質的化學中起著重要的作用 。相比之下，正氫分子離子H??在宇宙中非常稀少 。
科學家們通過氫的發射光譜與吸收光譜來確定物質的構成與形態，因為每一種物質它發出來的光都是不同的 ?？茖W家具體是怎么做到的？我們以后會就這個問題專門進行討論 。
總結我們今天將氫的基本形態簡單做了介紹：
氫除了常見的氣態氫分子H?外，還有液態、固態和金屬態 。在液態與固態之間，氫還有一個獨特的泥漿態，它就像是漿糊一樣 。
宇宙中更廣泛存在的是氫的原子態、離子態和等離子態，這些形態的氫構成了恒星、星云和星際介質，它們也是宇宙中氫最多的存在形式 。
氫氣密度表 氫氣密度

文章插圖
氫在元素周期表中的位置
氫不僅有如此豐富的形態，它還有好幾種同位素，這些核素在核工業中有重要的應用，我將在以后的文章中為你介紹 。

推薦閱讀