氢气溶于水吗为什么

Question

如题所述

Answer 1

氢气难溶于水，因为氢气是非极性分子。

原因：

（1）水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成的，呈现出极性分子的性质。这种极性分子可以与其他极性分子或离子相互作用，形成水合物，从而溶解在水中。然而，氢气分子是由两个氢原子组成的非极性分子，无法与水分子形成氢键作用，因此不能溶解在水中。

（2）此外，氢气的分子质量很小，其分子间的相互作用力也非常弱，因此即便氢气的分子与水分子发生短暂接触，这种相互作用也极为微弱，不能形成氢键作用，因此无法溶解在水中。

氢气的物理性质：

常温常压下，H₂是一种无色、无味、无毒的气体，具有体积小、分子量小、黏度低、抗磁性的特点。在100 kPa时，熔点为-259.2 ℃，沸点为-252.8 ℃。

在25 ℃时的蒸气压为1.6×10⁵ kPa，在0 ℃，101.325 kPa的密度为0.08987 g/L，难溶解于水中，在21 ℃时水中溶解度仅为1.62 mg/L，爆炸极限为4.0%-75.6%。

氢气的应用领域：

氢能源：

氢气能是一种绿色环保的能源，具有高能量密度且易储存运输等优点，发展氢能技术对于构建清洁低碳、改善大气环境质量、推动新型能源发展有重要意义，一些国家已经将氢能列为国家能源体系中的重要组成部分。

氢化剂：

氢气是化工企业提高轻油收率、改善产品质量的原料，成熟的化石能源清洁利用技术对氢气的需求量巨大，其中包括炼油化工过程中的催化重整、加氢裂化、加氢精制。

合成工业级化合物：

氢气可以作为氨、盐酸、甲醇等多种工业产品的合成原料。氢气可以通过Haber-Bosch法在高温高压催化剂的条件下固定氮生成氨，氨是制作植物肥料、硝酸及硝酸盐重要原料之一。