摘要：随后，羟基自由基与氢分子碰撞，就会生成水分子与氢原子。除了氢分子与水分子之外，氢还能与很多其他元素形成化合物，其原因在于，氢原子既可以变成带正电的阳离子，也可以变成带负电的阴离子，还可以渗入金属之中。

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3660天

今天我们继续来炒氢这锅冷饭，不要着急，最近搬家折腾毁了，稍微炒炒冷饭马上就好，虽然是冷饭，也不见得你就吃得消，我算算啊，为了迎接六一国际儿童节，5月31号那个周五，我要是不给你整个巨无霸，我就把这个茶缸吃了。今天我们来说说氢的化学性质。

昨天说到，在地球乃至太阳系中，单独的氢原子都极难存在，这是因为，它们极易与其他物质相结合，也容易两两结合形成氢分子，那么氢为什么就好这口呢？就好像中学时代的女同学一样，上个厕所都得找人陪？原因在于，相对于单独存在，氢原子还是两两结合更为稳定。那么进一步的，为什么氢原子两两结合就更稳定呢？这是因为，此时氢原子电子轨道上的电子刚好满员。我们知道，在原子中，电子分布在原子核外围的电子层之上，按照距离原子核的远近，电子层分别被命名为K层、L层、M层、N层、O层等等，越靠外的电子层上所能容纳的电子就越多。对于氢原子来说，氢原子的K层电子层的1s轨道上有1个电子，但这个1s轨道事实上最多可以容纳2个电子。所以，当氢原子两两结合为氢分子后，2个氢原子就会共享2个电子，这样每个氢原子的电子轨道就都装满了，所以氢原子两两结合更为稳定。像氢分子这样，通过共享电子来结合的方式，我们就称为“共价结合”。

而氦原子就不是这样了，氦原子的电子轨道上本身就有2个电子，所以它们并不会原子间结合而形成分子，而氦气正是这样一种单原子气体。

提到氢，就不得不说起水，那就是氢与氧反应为何会生成水？将氢气与氧气的混合气体加热的话，氢分子与氧分子的反应会加速，相互发生激烈的碰撞。这样一来，相互碰撞的氢分子与氧分子之间会发生原子的重组，生成羟基自由基，这就是反应的起点。随后，羟基自由基与氢分子碰撞，就会生成水分子与氢原子。氢原子与氧分子碰撞，再次生成羟基自由基与氧原子。氧原子与氢分子碰撞，又继续生成羟基自由基与氢原子。而氢原子与羟基自由基碰撞又会生成水分子。你可能没听懂，没事儿，我说的对不对我自己都不知道，总之就是，氢原子、氧原子、氢分子、氧分子以及羟基自由基，一通组合操作，就生成了水。

与氢原子两两结合为氢分子一样，氢气与氧气反应生成水，也是因为以2个氢原子加1个氧原子的方式结合更为稳定。氧原子的2p轨道上有4个电子，而事实上，这里可以容纳6个电子，当2个氢原子与1个氧原子结合为1个水分子时，氢原子与氧原子间总共会共享4个电子，这样一来，氢原子与氧原子的电子轨道就都装满了。

水分子

其实，水分子也存在于宇宙的星际空间之中，因为星际空间中就有原子形式存在的氢和氧，它们之间相遇就会生成水分子。此外，年轻恒星周围的气体被恒星的光芒加热后，其中的氢分子与氧原子也会反应生成水。实际上，目前人们认为，地球上的水分子大多都是在星际空间中生成的，这些水分子在星际空间诞生后，或是渗入岩石的缝隙，或是作为羟基与岩石相结合，抑或者是结成冰，然后随着岩石构成的小行星或冰与尘埃构成的彗星来到地球。

除了氢分子与水分子之外，氢还能与很多其他元素形成化合物，其原因在于，氢原子既可以变成带正电的阳离子，也可以变成带负电的阴离子，还可以渗入金属之中。也就是说，氢这哥们就好似渣男，和什么小妹妹都能契合。总的来看，氢与另一种元素形成的化合物，大致可以分为3类。

第一种是离子化合物。结合对象是第1主族的金属元素，以及第二主族的钙、锶等等。与这些元素结合时，氢原子会夺走对方的电子形成氢负离子，并与变为阳离子的金属离子结合。常见的化合物有氢化锂、氢化钠等。

氢化锂

第二种化合物是金属化合物。由于氢原子很小，不足0.1纳米，所以如果把氢气与某些金属，像是钯、钛等至于高压密闭环境中时，氢分子就会分裂为氢原子而渗入金属之中，挤入金属结晶的空隙之间，从而形成金属化合物。渗入了氢的金属会膨胀，并变硬变脆，这样性质的金属自然有它的用武之地，但另一方面，与氢接触的零件的耐久性，也是使用氢时所需要解决的问题。

第三种化合物是共价化合物。由于氢原子只有一个电子，所以它可以与13-17族的元素共享电子从而形成共价化合物，水就是一种最常见的共价化合物，此外还有甲烷、甲硼烷、氨、氟化氢等等。在各种由氢构成的共价化合物中，氨是可以用作肥料原料的重要化合物，所以工业用氢的一个重要用途就是制氨。另一大用途是石油的精炼，由于氢通过与各种各样的元素共价结合，所以可以与石油中的杂质反应将其去除。在共价化合物中还有一个大明星，这就是碳水化合物，也就是碳与水的化合物。

总之，虽然我们身边几乎没有单独的氢原子或氢分子，但氢却与各种各样其他的元素，以化合物的形式存在于我们身边，时时刻刻维系着我们的生存与生活。