為甚麼氫不屬於任何Group？

Question

為甚麼氫不屬於任何Group？

給ScieNcE™：

是我問得不清楚，還是你的眼睛有問題？

我問的問題是：為甚麼氫不屬於任何Group？

而不是：甚麼是「氫」？

有些問題，不是把一大段文字複製貼上就行的。看清楚問題才回答吧！

上面的補充也是和cheungcheukmanman說的。

Answer 1

把元素（element）排入週期表（the Periodic Table），主要是根據：原子序（atomic number）、價電子數目（number of valence electrons）、電子組態（electronic configuration）。排入後，每族 (group) 元素在性質上都有其獨特的週期性（periodicity）的趨勢（tendency）。

把氫（hydrogen）放入週期表中，不外乎有兩個選擇：第 I 族、第 VII 族。

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考慮放入第 I 族的原因，是因為 H 原子（H atom）的最外層（the outermost shell）有一個電子（electron），但是：

(1) 氫雖然和第 I 族元素均能形成氧化數（oxidation number）為 +1 的化合物，但在性質上卻有顯著的不同。第 I 族的陽離子（cations），可穩定存在於晶格中，而且在水中亦可以形成獨立的水合離子（hydrated ions）；但氫離子則不同，由於氫離子實質上只是帶有一個質子的原子核（nucleus），所以不可穩定存在於晶格中，而只可與水中或如乙醇等質子溶劑（protic solvents）中，與溶劑的分子結合（如 H3O+ 和 CH3CH2OH2+）的形式存在，換句話說，氫離子不可存在於純化合物（pure compounds）中。

(2) 此外，由於氫的電負性（electronegativity）是 2.1，較第 I 族元素的電負性由 0.7 至 1.0 大得多。因此，氫在很多方面都與第 I 族元素的性質不同。首先，由於電負性的差異，氫屬非金屬，而第 I 族元素屬金屬。
再者，氫元素以雙原子分子（diatomic molecules）存在，而所有第 I 族元素均具巨型金屬結構。
三者，氫主要形成共價化合物（covalent compounds ），而第 I 族元素的化合物主要形成離子化合物（ionic compounds）。
四者，與活性高的屬的氫化物中（如氫化鈉 sodium hydride），氫以氫陰離子（hydride ion）H- 存在，而第 I 族元素不可形成陰離子（anions）。

所以，氫不可放入第 I 族中。

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考慮放入第 VII 族（鹵素 halogens）的原因，是因為 H 原子只需吸入一個電子，就可形最外層電子層全滿。氫雖然和第 VII 族元素能形成氧化數為 -1 的化合物，但性質和性質的趨勢上，都與第 VII 族元素有顯不同。

(1) 第 VII 族元素的電負性沿族遞降，但氫的電負性還較碘低。若把氫放入第 VII 族，許多化學趨勢都失去週期性。

(2) 鹵離子（halide ions）是第 VII 族元素的陰離子（anions），它們均可存在於水溶液中，在酸氫方面呈鹼性。但氫陰離子卻只可存在於固體晶格中，它的鹼性很高，與水反應生成氫氣。
如 2NaH(s) + 2H2O(l) → 2NaOH(aq) + H2(g)

(3) 鹵素與鹵離子之間可進行置換反應（displacement reaction）。但氫與鹵離子或氫素與氫離子間沒有置換反應。

(4) 在化合物中，氫最常見的氧化數是 +1，而鹵素最常見的氧化數是 -1。

所以，氫也不可放入第 VII 族中。

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無論把氫放入第 I 族或第 VI 族中，都會破壞該族的週期性。而且，沒有任何理由支持把氫放入其他,族（other groups）中。因此，氫不屬任何一族。

Answer 2

如果有人問你
hydrogen 是什麼 group
你可以答
hydrogen is belong to neither Group I nor Group VII
我校資深CHEM老師教的

答翻你的問題
hydrogen 是一種特別的element
它只有1粒electron in the outermost shell

它好像是Group I 有一粒electron in the outermost shell
不過又好像Group VII 差一粒electron to fill up the outermost shell

所以
hydrogen is belong to neither Group I nor Group VII

2007-05-23 21:07:07 補充：
希望答中POINT拉

2007-05-29 21:41:28 補充：
輸的心服口服

Answer 3

氫是一種化學元素，化學符號為H，原子序數是1，在元素周期表中位於第一位。它的原子是所有原子中最細小的。氫通常的單質形態是氫氣。它是無色無味無臭，極易燃燒的雙原子的氣體，氫氣是最輕的氣體。它是宇宙中含量最高的物質。氫原子存在於水, 所有有機化合物和活生物中。導熱能力特別強，跟氧化合成水。在0攝氏度和一個大氣壓下，每升氫氣只有0.09克重——僅相當於同體積空氣重量的14.5分之一。【氫是含有中子、電子，但沒有質子的。】

在常溫下，氫比較不活潑，但可用催化劑活化。在高溫下氫非常活潑。除稀有氣體元素外，幾乎所有的元素都能與氫生成化合物。

發現

16世紀末期，瑞士化學家巴拉採爾斯把鐵放在硫酸中，鐵片頓時和硫酸發生激烈的化學反應，放出許多氣泡——氫氣。但直到1766年，氫才被英國科學家卡文迪許(Henry Cavendish)確定為化學元素，當時稱為可燃空氣，並證明它在空氣中燃燒生成水。(一說：1783年)1787年法國化學家拉瓦錫 (Antoine Lavoisier)證明氫是一種單質並給它命名。

名稱由來

* 希臘語 hudôr(水) gennen (造成)，意即「產生水」的物質。
* 中文原稱「氫氣」為「輕氣」，「氫」屬爾後新造之形聲字。
* 日語循希臘語原義，稱為「水素」。

分佈

在地球上和地球大氣中只存在極稀少的游離狀態氫。在地殼里，如果按重量計算，氫只占總重量的1%，而如果按原子百分數計算，則占17%。氫在自然界中分佈很廣，水便是氫的「倉庫」——水中含11%的氫；泥土中約有1.5%的氫；石油、天然氣、動植物體也含氫。在空氣中，氫氣倒不多，約占總體積的一千萬分之五。在整個宇宙中，按原子百分數來說，氫卻是最多的元素。據研究，在太陽的大氣中，按原子百分數計算，氫占81.75%。在宇宙空間中，氫原子的數目比其他所有元素原子的總和約大100倍。

製備

工業法有電解法、烴裂解法、烴蒸氣轉化法、煉廠氣提取法。

純化

隨着半導體工業、精細化工和光電纖維工業的發展，產生了對高純氫的需求。例如，半導體生產工藝需要使用99.999%以上的高純氫。但是目前工業上各種制氫方法所得到的氫氣純度不高，為滿足工業上對各種高純氫的需求，必須對氫氣進行進一步的純化。氫氣的純化方法大致可分為兩類（物理法和化學法），六種方法。

同位素

在眾多元素中，只有氫的同素擁有不同名稱。

在自然界中存在的同位素有: 氕（piē）（1H）、氘（daō）（2H，D，重氫）、氚（chuān）（3H，T，超重氫）

以人工方法合成的同位素有: 4H、5H、6H、7H。

用途

氫是重要工業原料，如生產合成氨和甲醇，也用來提煉石油，氫化有機物質作為收縮氣體，用在氧氫焰熔接器和火箭燃料中。在高溫下用氫將金屬氧化物還原以制取金屬較之其他方法，產品的性質更易控制，同時金屬的純度也高。廣泛用於鎢、鉬、鈷、鐵等金屬粉末和鍺、矽的生產。

由於氫氣很輕，人們利用它來製作氫氣球。氫氣與氧氣化合時，放出大量的熱，被利用來進行切割金屬。

利用氫的同位素氘和氚的原子核聚變時產生的能量能生產殺傷和破壞性極強的氫彈，其威力比原子彈大得多。

現在，氫氣還作為一種可替代性的未來的清潔能源，用於汽車等的燃料。為此，美國於2002年還提出了「國家氫動力計劃」。但是由於技術還不成熟，還沒有進行大批的工業化應用。2003年科學家發現，使用氫燃料會使大氣層中的氫增加約4～8倍。認為可能會讓同溫層的上端更冷、雲層更多，還會加劇臭氧洞的擴大。但是一些因素也可抵銷這種影響，如使用氯氟甲烷的減少、土壤的吸收、以及燃料電池的新技術的開發等。

總體特性
名稱, 符號, 序號 氫、H、1
系列 非金屬
族, 周期, 元素分區 1族, 1, s
密度、硬度 0.0899 kg/m3(273K)、NA
顏色和外表 無色
大氣含量 10-4 %
地殼含量 0.88 %

原子屬性
原子量 1.00794 原子量單位
原子半徑 (計算值) 25（53）pm
共價半徑 37 pm
范德華半徑 120 pm
價電子排布 1s1
電子在每能級的排布 1
氧化價（氧化物） 1（兩性的）
參考資料:
Wikipedia

2007-05-23 20:41:22 補充：
氫是屬於氣體!