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一、發現簡史

早在十六世紀，瑞士的一名醫生就發現了氫氣。他說：“把鐵屑投到硫酸里，就會產生氣泡，像旋風一樣騰空而起。”他還發現這種氣體可以燃燒。然而他是一位著名的醫生，病人很多，沒有時間去做進一步的研究。

十七世紀時又有一位醫生發現了氫氣。但那時人們認為不管什么氣體都不能單獨存在，既不能收集，也不能進行測量。這位醫生認為氫氣與空氣沒有什么不同，很快就放棄了研究。

最先把氫氣收集起來并進行認真研究的是在1766年英國的一位化學家卡文迪什。

卡文迪什非常喜歡化學實驗，有一次實驗中，他不小心把一個鐵片掉進了鹽酸中，他正在為自己的粗心而懊惱時，卻發現鹽酸溶液中有氣泡產生，這個情景一下子吸引了他。他又做了幾次實驗，把一定量的鋅和鐵投到充足的鹽酸和稀硫酸中（每次用的硫酸和鹽酸的質量是不同的），發現所產生的氣體量是固定不變的。這說明這種新的氣體的產生與所用酸的種類沒有關系，與酸的濃度也沒有關系。

卡文迪什用排水法收集了新氣體，他發現這種氣體不能幫助蠟燭的燃燒，也不能幫助動

物的呼吸，如果把它和空氣混合在一起，一遇火星就會爆炸。卡文迪什經過多次實驗終于發現了這種新氣體與普通空氣混合后發生爆炸的極限。他在論文中寫道：如果這種可燃性氣體的含量在9.5%以下或65%以上，點火時雖然會燃燒，但不會發出震耳的爆炸聲。

隨后不久他測出了這種氣體的比重，接著又發現這種氣體燃燒后的產物是水，無疑這種氣體就是氫氣了。卡文迪什的研究已經比較細致，他只需對外界宣布他發現了一種氫元素并給它起一個名稱就行了。但卡文迪什受了“燃素說”的影響，堅持認為水是一種元素，不承認自己無意中發現了一種新元素。

后來拉瓦錫聽說了這件事，他重復了卡文迪什的實驗，認為水不是一種元素而是氫和氧的化合物。在1787年，他正式提出“氫”是一種元素，因為氫燃燒后的產物是水，便用拉丁文把它命名為“水的生成者”。

2016年1月，英國愛丁堡大學科學家利用鉆石對頂砧制造出某種極端高壓狀態氫氣，從而生成“第五狀態氫”，即氫的固體金屬狀態。這種狀態的氫通常存在于大型行星或太陽內核之中，分子分離成單原子，電子的行為特征像金屬電子一樣。

二、物理性質

氫氣是無色并且密度比空氣小的氣體（在各種氣體中，氫氣的密度最小。標準狀況下，1升氫氣的質量是0.0899克，相同體積比空氣輕得多）。因為氫氣難溶于水有毒氣體報警器，所以可以用排水集氣法收集氫氣。另外氫氣，在101千帕壓強下，溫度-252.87 ℃時，氫氣可轉變成淡藍色的液體；-259.1 ℃時，變成雪狀固體。常溫下氫氣，氫氣的性質很穩定，不容易跟其它物質發生化學反應。但當條件改變時（如點燃、加熱、使用催化劑等），情況就不同了。如氫氣被鈀或鉑等金屬吸附后具有較強的活性（特別是被鈀吸附）。金屬鈀對氫氣的吸附作用最強。當空氣中的體積分數為4%-75%時，遇到火源，可引起爆炸。

氫氣是無色無味的氣體，標準狀況下密度是0.09克/升(最輕的氣體)，難溶于水。在-252 ℃,變成無色液體,-259 ℃時變為雪花狀固體。

三、化學性質

氫氣常溫下性質穩定，在點燃或加熱的條件下能多跟許多物質發生化學反應。

①可燃性（可在氧氣中或氯氣中燃燒）：

2H2+O2

2H2O（化合反應）

(點燃不純的氫氣要發生爆炸,點燃氫氣前必須驗純，相似的，氘（重氫）在氧氣中點燃可以生成重水（D2O）)

H2+Cl2

2HCl（化合反應）

H2+F2=2HF（氫氣與氟氣混合立刻爆炸，生成氟化氫氣體）

②還原性(使某些金屬氧化物還原)

H2+CuO

Cu+H2O（置換反應）

3H2+Fe2O3

2Fe+3H2O（置換反應）

3H2+WO3

W+3H2O（置換反應）

四、制備方法

實驗室制法：

①反應原理：利用金屬活動性比氫強的金屬單質與酸反應，置換出氫元素。

用鋅與稀硫酸反應：

用鋁和氫氧化鈉溶液反應制取：

2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑

注：市場上零壓氫氣機就是根據鋁和氫氧化鈉反應制氫充球。因為是開放性voc氣體檢測儀，是一邊放料一邊充球，所以機內是無氣壓的，安全系數較高。

工業制作法：

①水煤氣法

主要成分CO和H2，C+H2O

CO+H2

②電解水的方法制氫氣

2H2O

O2↑+2H2↑

③電解飽和食鹽水

2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑

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