摘 要：氢是原子序数最小的元素，是宇宙中含量最高的元素，自然界其它元素也是氢氦等元素融合而成，氢是形成化合物最多的元素之一，研究其结构与性质对化学学习非常重要。

一、氢在元素周期表的位置

氢在元素周期表的位置目前有4种观点：

1.从氢原子电子构型为1S1，符合IA族电子构型；氢原子的电子亲和势接近碱金属而远小于卤族元素，应该将H放在IA族。

2.从氢原子得1个电子达到零族元素稳定构型，氢气在常温下又是气态双原子分子，和VIIA族元素相似，应该将H放在VIIA族。

3.从它的最高正化合价和最低负价绝对值相等来看，放在IVA族比较合适。

4.从H元素与IA族，VIIA族都有相近性，将它放在元素周期表上方中央，然后用两条线与IA族，VIIA族相连，表示其位置的二重性。

二.氢原子的结构与性质

1.氢的同位素

氢在自然界中存在的同位素有：氕（氢1，H）氘（氢2，重氢，D）氚（氢3，超重氢，T），还有人工方法合成的同位素氢4、氢5、氢6、氢7。氕是唯一没有中子的原子，利用氢的同位素氘和氚的原子核聚变时产生的能量能生产杀伤和破坏性极强的氢弹，其威力比原子弹大得多。

2.原子半径

氢是原子半径最小的元素，氢原子半径为53pm，氢离子半径为32pm也很小，但氢负离子半径为208pm，比S2-、Cl-半径都大，性质非常活泼。

3.第一电离能（I1）

氢原子半径小，核对电子引力大，氢的第一电离能较大，为1312kj/mol，短周期元素中只比He、Ne、Ar、N、O（1313kj/mol）、F小，比氯都大。

4.电负性

H的电负性值为2.1，比碳的电负性2.5小，H在化合物中主要化合价为+1价。

5.原子H的还原性

原子H有极强的还原性，同时原子H结合成分子时放出大量的热，足以产生高达4273K的高温，即是原子氢焰，可用于特殊焊接与切割。

6.有机化学中的α—H

有机物中的α—H受与之相连的官能团或苯环的影响，有较高的化学活性，可以发生可发生氧化反应，也可发生取代反应、消去反应、缩合反应等。

7.核磁共振H谱

核磁共振氢谱（也称氢谱）是一种将分子中氢-1的核磁共振效应体现于核磁共振波谱法中的应用，可用来确定分子结构。氢谱图有几个峰及峰面积比可以确定H原子种类及各种H原子个数比。

三.氢分子

氢有几种同素异形体，如H2、H3、H4等。但主要是H2。

1.H2中化学键为S—S σ键，是唯一没有方向性的共价键。

2.H2的离解能较高，故H2在常温下稳定，高温下是较强的还原剂。

四.氢化物

氢几乎和所有元素都能形成二元化合物即氢化物。Na、K等金属性极强的元素与H形成离子型氢化物；O、F等非金属元素与H形成共价型氢化物；Ni、La等过渡金属与H形成非整数比氢化物。离子型氢化物在水溶液中和水电离出的H+极速反应，生成氢气；离子型氢化物是极强的还原剂。共价型氢化物的稳定性可由該元素与氢电负性差值判断，差值越大越稳定。过渡型氢化物受热可分解成金属与氢气，可以作为储氢材料。

五.H+的性质

1.H+具酸性和氧化性。H+在水溶液中以氢键传递的方式迁移，使H+迁移速度极快，是中和反应等反应反应速率极块的原因。

2.pH值 pH=-lgc（H+）

3.弱酸HA溶液中c（H+）与弱酸HA的电离平衡常数Ka及溶液浓度C有关，粗略计算公式为c（H+）=

六.氢键

氢原子与电负性大的原子X以共价键结合，若与电负性大、半径小的原子Y（O F N等）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，称为氢键，氢键能影响一些物理性质。

1.分子间有氢键的物质熔点、沸点比同系列氢化物的熔点、沸点高，如NH3、H2O、HF等。分子内生成氢键，熔、沸点常降低，邻硝基苯酚沸点比间硝基苯酚沸点低。

2.在极性溶剂中，如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。

3.分子间有氢键的液体，一般粘度较大。例如甘油、磷酸、浓硫酸等多羟基化合物，由于分子间可形成众多的氢键，这些物质通常为粘稠状液体。

4.液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，分子缔合的结果会影响液体的密度。冰密度比液态水小是因为氢键具有方向性，增大分子空隙的结果。

七.氢能

氢能是一种极为优越的新能源，其主要优点有：燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源。

作者简介：王坤，男，1972年10月出生，湖北襄阳市人，中学化学高级教师，华中师范大学硕士毕业，是湖北省襄阳市隆中名师，就职于中国百强中学湖北省襄阳四中。