Водород является самым лёгким из всех элементов. Он находится на первом месте в периодической таблице. У кислорода вне ядра всего один электрон. У водорода три изотопа, которые в основном присутствуют в тканях воды, нефти, угля, газа и различных организмов в соединённом состоянии. Его содержание в земной коре выражается в процентах по атомам, около 17,0%. Вода содержит 11% кислорода по массе, почва содержит около 1,5%, а основной компонент на высоте 100 километров — кислород, но содержание в атмосферном слое очень низкое. Воздух, прилегающий к поверхности земли, содержит лишь очень небольшое количество водорода. Результаты спектроскопического анализа показывают, что атмосфера Солнца и планет содержит около 81,75% водорода, выраженного в процентах по атомам, и водород является наиболее распространённым элементом во всей Вселенной.
(1) Физические свойства кислорода
В нормальных условиях водород — это бесцветный, безвкусный и не имеющий запаха газ. Он легче воздуха. Определено, что при стандартных условиях (температура 0°C и давление 101,325 кПа) масса 1 литра водорода составляет 0,089 грамма. По сравнению с тем же объемом воздуха, водород составляет около 1/14 массы воздуха и в 4,38 раза легче воздуха. При давлении 101,325 кПа водород может превращаться в бесцветную жидкость при −252,8 °C (20,2 K) и в снежноподобное твердое состояние при −259,2 °C (13,8 K). Он плохо растворим в воде и трудно сжижается. Такой легкий газ естественно имеет наибольшую скорость диффузии и высокую теплопроводность, его теплопроводность в 7 раз выше, чем у воздуха. Водород очень растворим в воде, при этом он очень растворим в никеле, палладии и молибдене, а палладий растворяет его в объеме один к одному.
Решение сотен объемов водорода. Водород обладает высокой проницаемостью и может проходить через резиновые и латексные трубы при комнатной температуре, а также через металлические пленки, такие как палладий, никель и сталь, при высоких температурах. Поскольку водород обладает высокой проницаемостью, когда сталь подвергается определенной температуре и давлению водорода, атомарный водород, проникая сквозь кристаллическую решетку стали, вызывает хрупкость при медленной деформации. Он реагирует с углеродом в микропорах стали с образованием метана. С увеличением производства метана поры расширяются в трещины, что ускоряет миграцию углерода в микроструктуре, снижает механические свойства стали и даже может привести к повреждению материала.
(2) Химические свойства водорода
Водород стабилен при комнатной температуре, но может химически реагировать с множеством веществ при таких условиях, как воспламенение или нагревание.
1 Воспламеняемость водорода
2 Восстанавливающие свойства водорода