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自然形成的同位素有三種(同一元素的原子具有相同的原子序數(shù)，但不同的質(zhì)量數(shù))，即質(zhì)子(1H)、氘(2H)和氚(3H)。一個(gè)有趣的事實(shí)是，氫是唯一一種同位素有不同的常用名稱的元素。
氫是如何被發(fā)現(xiàn)的?
1671年，羅伯特·博伊爾在研究鐵與酸的反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生了氫氣，但他最初并沒(méi)有意識(shí)到這一點(diǎn)。
后來(lái)，在1766年，亨利·卡文迪什在用鋅和鹽酸做實(shí)驗(yàn)時(shí)，認(rèn)識(shí)到氫是一種獨(dú)特的元素。他收集了這種氣體的氣泡，并證明它是一種不同的氣體，這種氣體后來(lái)被稱為氫氣。后來(lái)，他還證明了氫在空氣中燃燒形成水。這導(dǎo)致人們不再相信水是一種元素。因此，人們把氫的發(fā)現(xiàn)歸功于亨利·卡文迪許。
為什么氫燃燒時(shí)會(huì)發(fā)出爆裂聲?
氫是一種活性很強(qiáng)的元素。這種無(wú)毒氣體也是高度易燃的。
當(dāng)氫與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，也就是當(dāng)它在空氣中燃燒時(shí)，它會(huì)發(fā)出一種特有的爆裂聲。
讓我們來(lái)探究一下這種不尋常聲音背后的原因。
當(dāng)兩個(gè)氫分子和一個(gè)氧分子結(jié)合時(shí)，它們會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生兩個(gè)水分子，同時(shí)釋放大量的能量。因此，這個(gè)反應(yīng)在本質(zhì)上是放熱的。由于這個(gè)反應(yīng)，氫也被稱為“成水”。
這個(gè)反應(yīng)中釋放的能量主要以熱的形式存在。這種熱給混合氣體的分子提供動(dòng)能，使它們膨脹。氣體周圍的空氣也開始迅速膨脹。這種氣體分子的突然快速膨脹導(dǎo)致音障破裂。因此，當(dāng)氫氣因爆炸而燃燒時(shí)，我們會(huì)聽到爆裂聲。
爆炸的聲音也來(lái)源于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中氣體混合物中存在的雜質(zhì)。
其他一些涉及聲音發(fā)射的反應(yīng)
1)鞭炮燃燒時(shí)，由于硝酸鉀、硫和碳的爆炸性化學(xué)反應(yīng)，形成碳酸鉀、氮、硫酸鉀和二氧化碳，鞭炮會(huì)發(fā)出聲能。
2)通常在點(diǎn)燃氧乙炔炬時(shí)，會(huì)聽到爆裂聲，因?yàn)榫鎯?nèi)氣體流動(dòng)阻塞或泄漏。
氫的未來(lái)
最近的研究表明，氫是一種很有前景的地球“清潔”燃料來(lái)源。它在宇宙中的巨大豐富性對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)額外的優(yōu)勢(shì)。它已經(jīng)通過(guò)恒星氫聚變過(guò)程和質(zhì)子-質(zhì)子反應(yīng)為宇宙提供能量，這只是其中的幾個(gè)例子。
氫是一種非常有效的無(wú)污染燃料，因?yàn)樗锩鏇](méi)有碳分子。它燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生水。大量的能量可以從涉及氫的化學(xué)反應(yīng)中得到利用，從而解決能量不足的問(wèn)題。
然而，要取得偉大的成就并不總是那么容易。為我們的利益而利用氫也是如此。氫燃料是昂貴的，這是一個(gè)主要的缺點(diǎn)，因?yàn)楣I(yè)更喜歡便宜的燃料。此外，目前生產(chǎn)氫氣的過(guò)程本身也不是那么“清潔”或“無(wú)污染”。工業(yè)用氫主要由天然氣生產(chǎn)，天然氣會(huì)產(chǎn)生二氧化碳(CO2)。
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