摘要：隨後，羥基自由基與氫分子碰撞，就會生成水分子與氫原子。除了氫分子與水分子之外，氫還能與很多其他元素形成化合物，其原因在於，氫原子既可以變成帶正電的陽離子，也可以變成帶負電的陰離子，還可以滲入金屬之中。

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3660天

今天我們繼續來炒氫這鍋冷飯，不要着急，最近搬家折騰毀了，稍微炒炒冷飯馬上就好，雖然是冷飯，也不見得你就喫得消，我算算啊，爲了迎接六一國際兒童節，5月31號那個週五，我要是不給你整個巨無霸，我就把這個茶缸喫了。今天我們來說說氫的化學性質。

昨天說到，在地球乃至太陽系中，單獨的氫原子都極難存在，這是因爲，它們極易與其他物質相結合，也容易兩兩結合形成氫分子，那麼氫爲什麼就好這口呢？就好像中學時代的女同學一樣，上個廁所都得找人陪？原因在於，相對於單獨存在，氫原子還是兩兩結合更爲穩定。那麼進一步的，爲什麼氫原子兩兩結合就更穩定呢？這是因爲，此時氫原子電子軌道上的電子剛好滿員。我們知道，在原子中，電子分佈在原子核外圍的電子層之上，按照距離原子核的遠近，電子層分別被命名爲K層、L層、M層、N層、O層等等，越靠外的電子層上所能容納的電子就越多。對於氫原子來說，氫原子的K層電子層的1s軌道上有1個電子，但這個1s軌道事實上最多可以容納2個電子。所以，當氫原子兩兩結合爲氫分子後，2個氫原子就會共享2個電子，這樣每個氫原子的電子軌道就都裝滿了，所以氫原子兩兩結合更爲穩定。像氫分子這樣，通過共享電子來結合的方式，我們就稱爲“共價結合”。

而氦原子就不是這樣了，氦原子的電子軌道上本身就有2個電子，所以它們並不會原子間結合而形成分子，而氦氣正是這樣一種單原子氣體。

提到氫，就不得不說起水，那就是氫與氧反應爲何會生成水？將氫氣與氧氣的混合氣體加熱的話，氫分子與氧分子的反應會加速，相互發生激烈的碰撞。這樣一來，相互碰撞的氫分子與氧分子之間會發生原子的重組，生成羥基自由基，這就是反應的起點。隨後，羥基自由基與氫分子碰撞，就會生成水分子與氫原子。氫原子與氧分子碰撞，再次生成羥基自由基與氧原子。氧原子與氫分子碰撞，又繼續生成羥基自由基與氫原子。而氫原子與羥基自由基碰撞又會生成水分子。你可能沒聽懂，沒事兒，我說的對不對我自己都不知道，總之就是，氫原子、氧原子、氫分子、氧分子以及羥基自由基，一通組合操作，就生成了水。

與氫原子兩兩結合爲氫分子一樣，氫氣與氧氣反應生成水，也是因爲以2個氫原子加1個氧原子的方式結合更爲穩定。氧原子的2p軌道上有4個電子，而事實上，這裏可以容納6個電子，當2個氫原子與1個氧原子結合爲1個水分子時，氫原子與氧原子間總共會共享4個電子，這樣一來，氫原子與氧原子的電子軌道就都裝滿了。

水分子

其實，水分子也存在於宇宙的星際空間之中，因爲星際空間中就有原子形式存在的氫和氧，它們之間相遇就會生成水分子。此外，年輕恆星周圍的氣體被恆星的光芒加熱後，其中的氫分子與氧原子也會反應生成水。實際上，目前人們認爲，地球上的水分子大多都是在星際空間中生成的，這些水分子在星際空間誕生後，或是滲入岩石的縫隙，或是作爲羥基與岩石相結合，抑或者是結成冰，然後隨着岩石構成的小行星或冰與塵埃構成的彗星來到地球。

除了氫分子與水分子之外，氫還能與很多其他元素形成化合物，其原因在於，氫原子既可以變成帶正電的陽離子，也可以變成帶負電的陰離子，還可以滲入金屬之中。也就是說，氫這哥們就好似渣男，和什麼小妹妹都能契合。總的來看，氫與另一種元素形成的化合物，大致可以分爲3類。

第一種是離子化合物。結合對象是第1主族的金屬元素，以及第二主族的鈣、鍶等等。與這些元素結合時，氫原子會奪走對方的電子形成氫負離子，並與變爲陽離子的金屬離子結合。常見的化合物有氫化鋰、氫化鈉等。

氫化鋰

第二種化合物是金屬化合物。由於氫原子很小，不足0.1納米，所以如果把氫氣與某些金屬，像是鈀、鈦等至於高壓密閉環境中時，氫分子就會分裂爲氫原子而滲入金屬之中，擠入金屬結晶的空隙之間，從而形成金屬化合物。滲入了氫的金屬會膨脹，並變硬變脆，這樣性質的金屬自然有它的用武之地，但另一方面，與氫接觸的零件的耐久性，也是使用氫時所需要解決的問題。

第三種化合物是共價化合物。由於氫原子只有一個電子，所以它可以與13-17族的元素共享電子從而形成共價化合物，水就是一種最常見的共價化合物，此外還有甲烷、甲硼烷、氨、氟化氫等等。在各種由氫構成的共價化合物中，氨是可以用作肥料原料的重要化合物，所以工業用氫的一個重要用途就是制氨。另一大用途是石油的精煉，由於氫通過與各種各樣的元素共價結合，所以可以與石油中的雜質反應將其去除。在共價化合物中還有一個大明星，這就是碳水化合物，也就是碳與水的化合物。

總之，雖然我們身邊幾乎沒有單獨的氫原子或氫分子，但氫卻與各種各樣其他的元素，以化合物的形式存在於我們身邊，時時刻刻維繫着我們的生存與生活。