大家好，一直就想寫個(gè)元素科普的專欄，希望大家喜歡，有什么問(wèn)題可以問(wèn)我。氫比較特殊，有些地方需要一點(diǎn)基礎(chǔ)的量子力學(xué)的知識(shí)。

氫是一種化學(xué)元素，元素符號(hào)為H，原子序?yàn)?，相對(duì)原子質(zhì)量為1.008，是元素周期表中的第一個(gè)的元素。除了暗物質(zhì)和暗能量外，氫是宇宙中含量最高的物質(zhì)，化學(xué)元素豐度超過(guò)70%。氫有5種常見(jiàn)物質(zhì)狀態(tài)，包括氣態(tài)氫、液態(tài)氫、氫漿、固態(tài)氫和金屬氫。

1.性質(zhì)：

①燃燒：

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氫會(huì)形成無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的雙原子分子氣體，氫沒(méi)有毒性，但十分易燃。氫氣在空氣的自燃溫度為只有約500°C，只要在空氣中體積比例在4%和75%之間就可經(jīng)火花或高溫光照點(diǎn)燃，氫的燃燒熱為-286kJ/mol。通常情況下，氫氣的火焰顏色為淡藍(lán)色，但純氫和純氧氣燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生紫外線，肉眼很難看見(jiàn)，可能會(huì)產(chǎn)生潛在危險(xiǎn)。興登堡號(hào)空難是就是氫氣燃燒的典型范例，但其原因仍然有爭(zhēng)議。在那次事故中，氫氣、氧氣以及飛艇外殼中的碳化合物混合產(chǎn)生了可見(jiàn)的橙色火焰。

②氫原子：

氫是最簡(jiǎn)單的元素，最常見(jiàn)的氕只含一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子。氫有著明顯的量子效應(yīng)，由于分子旋轉(zhuǎn)能級(jí)之間的間距，熱量不會(huì)均勻地分配到分子的自旋上，因此氫氣在極低溫的溫度下，會(huì)表現(xiàn)的不像雙原子氣體。

氫原子作為一種簡(jiǎn)單的兩體問(wèn)題物理系統(tǒng)，在量子力學(xué)和量子場(chǎng)論中具有特殊的意義，它產(chǎn)生了許多簡(jiǎn)單的封閉解析解。

經(jīng)典的電磁學(xué)表明，任何加速電荷都會(huì)輻射拉莫爾公式所描述的能量。如果假設(shè)電子以完美的圓形軌道運(yùn)行并連續(xù)均勻輻射能量，則電子將迅速地螺旋進(jìn)入原子核，根據(jù)玻爾半徑和經(jīng)典電子半徑計(jì)算，其墜落時(shí)間約為1.6×10?11秒，如果這樣所有原子都會(huì)立即崩潰，但原子本身是相當(dāng)穩(wěn)定的。此外，當(dāng)軌道變小時(shí)，螺旋向內(nèi)的結(jié)構(gòu)會(huì)釋放聚集的電磁頻率。相反，觀測(cè)到的原子只會(huì)發(fā)射離散的輻射頻率。因此需要量子力學(xué)來(lái)解釋氫原子結(jié)構(gòu)。

在1913年，玻爾在做出一些簡(jiǎn)單的假設(shè)之后獲得了氫原子的能級(jí)和光譜頻率，以便糾正失敗的經(jīng)典模型。假設(shè)包括：

1.電子只能處于某些離散的橢圓軌道或靜止?fàn)顟B(tài)，從而具有一組離散的半徑和能量。

2.當(dāng)處于這些狀態(tài)之一時(shí)，電子將不發(fā)射輻射。

3.電子可以通過(guò)從一個(gè)離散的軌道躍遷到另一個(gè)軌道來(lái)獲得或失去能量。

玻爾認(rèn)為電子的角動(dòng)量值是量化的，電子通過(guò)庫(kù)侖力維持其軌道的向心力，并且該能量是守恒的。玻爾的理論與氫原子光譜觀測(cè)到的一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相匹配，使得量子理論更加合理。

但玻爾模型仍然存在一些問(wèn)題：

1.它無(wú)法預(yù)測(cè)其他光譜細(xì)節(jié)，如精細(xì)結(jié)構(gòu)和超精細(xì)結(jié)構(gòu)

2.它只能預(yù)測(cè)單電子原子（氫原子）的精確能量水平

3.α2只能得出大概的近似值，α是精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)。

薛定諤方程可以對(duì)非相對(duì)論性氫原子提出精確的解析解。

在波函數(shù)里，氫原子的哈密頓量是正質(zhì)子和負(fù)電子之間的徑向動(dòng)能算符和庫(kù)侖吸引力。使用與時(shí)間無(wú)關(guān)的薛定諤方程，忽略所有自旋耦合相互作用并減少質(zhì)量計(jì)算就可得到氫原子的解析，如果以球坐標(biāo)擴(kuò)展拉普拉斯算子，就會(huì)得到可分離的偏微分方程，使得波函數(shù)位置得到歸一化。通過(guò)廣義的拉蓋爾多項(xiàng)式擴(kuò)展球諧函數(shù)可以更好的表達(dá)。此外，這些波函數(shù)會(huì)被歸一化并且正交，對(duì)于氫原子，薛定諤的波動(dòng)方程依靠核產(chǎn)生各向同性的庫(kù)侖勢(shì)。

氫原子的電子基態(tài)能級(jí)為-13.6eV，對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)約為91納米的紫外線。根據(jù)玻爾的氫原子模型可以得出出氫原子的各個(gè)能級(jí)。如果假設(shè)角動(dòng)量分立原理，那么電子在原子中也只會(huì)擁有固定的特殊能量。通過(guò)薛定諤方程、狄拉克方程，以及費(fèi)曼路徑積分，氫原子可以得到更好地描述并且推算電子的密度概率。

包括精細(xì)結(jié)構(gòu)(不包括蘭姆位移和超精細(xì)結(jié)構(gòu))的氫能級(jí)可由索末菲精細(xì)結(jié)構(gòu)表達(dá)式給出：

?

其中α是精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)，j是“總角動(dòng)量”量子數(shù)，它等于|?±1/2|，這取決于電子自旋的方向。這個(gè)公式表示對(duì)玻爾和薛定諤得到的能量進(jìn)行了如上所示的小修正。最后一個(gè)表達(dá)式中方括號(hào)中的因子幾乎是1；這個(gè)額外的系數(shù)來(lái)自于相對(duì)論效應(yīng)。值得注意的是，這個(gè)表達(dá)式最初是由阿諾·索末菲在1916年根據(jù)舊玻爾理論的相對(duì)論版本得到的，并對(duì)量子數(shù)使用了不同的符號(hào)。

③單質(zhì)分子形態(tài)：

由于原子核的自旋不同，氫氣會(huì)形成兩種不同的自旋異構(gòu)體。正氫的質(zhì)子自旋相互平行，會(huì)疊加成三重態(tài)，總自旋量子數(shù)為1(1/2+1/2)，沿定義軸的分量可具有三個(gè)值M I =1,0或-1，因此每個(gè)正氫能級(jí)具有三個(gè)自旋簡(jiǎn)并核，這意味著在沒(méi)有磁場(chǎng)的情況下它對(duì)應(yīng)于相同能量的三種狀態(tài)；而仲氫的質(zhì)子自旋平行相反，形成單重態(tài)，分子自旋量子數(shù)為0(1/2-1/2)，M I =0，由于只有一種能量狀性，每個(gè)仲氫水平的自旋簡(jiǎn)并性為1，整體為非簡(jiǎn)并態(tài)的。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氫氣含有75%正氫和25%仲氫。溫度會(huì)影響正氫與仲氫的比例，但由于正氫屬于激發(fā)態(tài)，有著比仲氫更大的能量(大約是1.06kJ/mol)，所以無(wú)法獨(dú)立分離。在極低溫度下，氫可以幾乎完全由仲氫構(gòu)成，但無(wú)論怎樣提高溫度也不會(huì)使正氫的比例超過(guò)75%。由于正氫和仲氫在旋轉(zhuǎn)熱容上存在很大出入，較純的仲氫和混合態(tài)的氫有著很明顯的熱力學(xué)屬性差異。另外，雖然含氫的官能團(tuán)也可以有正仲之分，但由于其他原子自旋的穩(wěn)定和干擾，非單純氫以外的物質(zhì)在熱力學(xué)屬性上幾乎沒(méi)有差距。分子氧也存在于三個(gè)低能三重態(tài)和一個(gè)單重態(tài)，分別對(duì)應(yīng)基態(tài)順磁三重態(tài)氧和激發(fā)態(tài)高反應(yīng)性的反磁單線態(tài)氧，但這些狀態(tài)來(lái)自它們不成對(duì)電子的旋轉(zhuǎn)，而不是它們的質(zhì)子或原子核。

仲氫轉(zhuǎn)化為正氫的過(guò)程是放熱的，而且會(huì)使氫蒸發(fā)并有所損耗。使用催化劑可以加速氫的轉(zhuǎn)化，常見(jiàn)的催化劑有金屬氧化物、活性炭等等。這是因?yàn)檫@類物質(zhì)會(huì)對(duì)質(zhì)子的自旋反轉(zhuǎn)形成干擾。例如：在實(shí)驗(yàn)室中可以通過(guò)液氮在77K的溫度下用三氧化二鐵和活性炭為催化劑可使正氫和仲氫以1:1的比例存在3小時(shí)，而在沒(méi)有催化劑的情況下，氣相中的仲氫在室溫下需要數(shù)天才能變?yōu)橹琳錃?，而在有機(jī)溶劑中則需要數(shù)小時(shí)。

當(dāng)在氫化反應(yīng)過(guò)程中使用過(guò)量的仲氫（非3：1比例）時(shí)，所得產(chǎn)物在核磁共振氫譜中會(huì)顯示出超極化信號(hào)，這種效應(yīng)稱為PHIP（仲氫誘導(dǎo)極化）或帕薩迪納效應(yīng)（仲氫可以顯著增強(qiáng)核對(duì)準(zhǔn)取向），這已被用于研究氫化反應(yīng)的機(jī)制。

可逆交換信號(hào)增強(qiáng)（SABRE）是一種在不對(duì)其進(jìn)行化學(xué)修飾的情況下對(duì)樣品進(jìn)行超極化的技術(shù)。與正氫或有機(jī)分子相比，仲氫中更大部分的氫原子核會(huì)與施加的磁場(chǎng)對(duì)齊。在SABRE中，金屬會(huì)可逆地與測(cè)試分子及仲氫分子結(jié)合，促使靶分子吸收極化的仲氫分子。這種技術(shù)可以使“中繼”分子如氨更加廣泛進(jìn)入到有機(jī)分子中。氨有效地與金屬結(jié)合并從仲氫中吸收極化分子，然后將其它不與金屬催化劑結(jié)合的分子轉(zhuǎn)移到金屬催化劑上。這種增強(qiáng)的核磁共振信號(hào)可以快速分析極少量的物質(zhì)。

④化合物：

共價(jià)及有機(jī)化合物：

氫可以和絕大多數(shù)的元素結(jié)合，氫與高電負(fù)性的元素結(jié)合的分子會(huì)產(chǎn)生氫鍵。氫鍵會(huì)影響一些物質(zhì)的溶解度和沸點(diǎn)，因此生物分子中很多都含有氫。氫也可以得到一個(gè)電子并與也一些低電負(fù)性的金屬結(jié)合，這些化合物則會(huì)被稱為氫化物。

氫和碳會(huì)形成大量的烴類化合物，烴類還可以和其他原子結(jié)合，產(chǎn)生更為復(fù)雜的化合物。這些物質(zhì)都屬于有機(jī)化合物。碳-氫鍵有著廣泛的生物反應(yīng)性，目前已知的碳?xì)浠衔镉袛?shù)百萬(wàn)種，廣泛應(yīng)用在人體與工業(yè)生產(chǎn)之中。

氫化物：

氫化物一般是氫和電負(fù)性更低的元素結(jié)合而成，其中的氫為-1價(jià)。但有時(shí)含氫的化合物都可以稱為氫化物，氫化物并沒(méi)有嚴(yán)格定義。極少數(shù)的金屬氫化物也屬于共價(jià)化合物，如2族元素的聚合氫化鈹。

幾乎所有主族元素都可以形成氫化物，在天然存在的94種元素中，只有氦，氖，氬，氪，钷，鋨，銥，氡，鈁和鐳不存在氫化物。不過(guò)不同種類的氫化物數(shù)量有著極大的差別。碳和硼的氫二元化合物多達(dá)成百上千種，但鹵素的二元?dú)浠镏挥幸环N。氫原子也可作為配體與金屬原子或低電負(fù)性的非金屬相連接。如九氫合錸酸根，碳**簇等

氫化物一般分為四類：

離子氫化物：是一類具有高熔點(diǎn)和較高穩(wěn)定性的化合物，一般由較活潑的金屬與氫形成，如堿金屬及部分堿土金屬和鑭系金屬氫化物。

共價(jià)氫化物：由非金屬（不含稀有氣體）或類金屬與氫形成，熔點(diǎn)較低，命名上通常叫“某化氫”而非“氫化某”。此類別包括以離散分子，聚合物或低聚物存在的氫化物，以及在化學(xué)吸附在表面上的氫。

間隙氫化物：間隙氫化物最常存在于金屬或合金中。它們傳統(tǒng)上被稱為“化合物”，但它們嚴(yán)格上不符合化合物的定義而更接近普通合金，如鋼鐵。在這種氫化物中，氫可以作為原子或雙原子實(shí)體存在。機(jī)械或熱處理（例如彎曲，撞擊或退火）可通過(guò)脫氣使氫從溶液中沉淀出來(lái)。

籠形氫化物：籠形氫化物指的是某種元素的原子結(jié)構(gòu)被氫分子組成的籠形結(jié)構(gòu)包圍形成的化合物。如Xe(H?)?

堿金屬氫化物可作為還原劑和強(qiáng)堿用于有機(jī)合成，堿土金屬氫化物可用于干燥劑，某些過(guò)渡金屬氫化物可用于燃料電池、吸氣劑、核反應(yīng)堆減速劑、儲(chǔ)氫材料等，而某些氫化物配合物則是各種均相和非均相催化循環(huán)中的催化劑和催化中間體。如氫化反應(yīng)，氫甲?；磻?yīng)，氫化硅烷化，加氫脫硫反應(yīng)催化劑。甚至某些氫化酶，也通過(guò)氫化物作為中間體起作用，如能量載體煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(輔酶Ⅰ)可作為氫化物供體來(lái)起反應(yīng)。

質(zhì)子與酸：

氫原子可以失去1個(gè)電子，形成氫陽(yáng)離子。由于絕大多數(shù)的氫都沒(méi)有中子，所以H?經(jīng)常被直接稱為質(zhì)子。在布朗斯特和勞里的酸堿質(zhì)子理論里氫陽(yáng)離子有著十分重要的作用，酸被定義為質(zhì)子供體，堿被定義為質(zhì)子受體。通過(guò)格羅特斯機(jī)理，質(zhì)子可以在溶劑中從一個(gè)分子轉(zhuǎn)移到里一個(gè)分子中。

由于溶液和一般晶體中存在大量含電子的原子和離子，因此H?一般不會(huì)單獨(dú)存在。為了方便，酸性溶液中的陽(yáng)離子有時(shí)會(huì)寫成H?O?，稱作水合氫離子。這其實(shí)是一種假想的情況，現(xiàn)實(shí)中水分子和氫離子會(huì)結(jié)合結(jié)成類似H?O??的化學(xué)物質(zhì)，不同的溶劑也會(huì)形成不同的钅羊鹽。

原子氫：

NASA已經(jīng)研究了使用原子氫作為火箭推進(jìn)劑。它可以儲(chǔ)存在液氦中以防止其重新組成分子氫。當(dāng)氦氣蒸發(fā)時(shí)，原子氫將被釋放并結(jié)合回分子氫，最終將產(chǎn)生氫氣和氦氣的熱流。通過(guò)這種方法，火箭的起飛重量可以減少50％。

大多數(shù)星際氫都是原子氫形式，因?yàn)樵雍苌倥鲎埠徒Y(jié)合。它們是在天文學(xué)中重要的21厘米氫線的來(lái)源，其頻率為1420兆赫。

⑤同位素：

氫有三種常見(jiàn)同位素，記作1H、2H、3H，分別稱為氕、氘、氚。其他為人造同位素，天然并不存在。另外，氫是唯一一個(gè)同位素各自擁有不同名稱的元素。

1H是最常見(jiàn)的氫同位素，豐度高于99.98%。氕原子不含中子，只含一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,它還有個(gè)很少見(jiàn)的名稱叫氕。由于從未觀察到質(zhì)子衰變，因此1H被認(rèn)為是穩(wěn)定的同位素。但根據(jù)20世紀(jì)70年代提出的最初大統(tǒng)一理論預(yù)測(cè)，質(zhì)子衰變可能存在1031到103?年之間的半衰期。如果這個(gè)預(yù)測(cè)是正確的，則1H（實(shí)際上所有被認(rèn)為是穩(wěn)定的核）僅在觀察上是穩(wěn)定的。然而，根據(jù)日本利用超級(jí)神岡探測(cè)器在水中探測(cè)切連科夫輻射的實(shí)驗(yàn)表明質(zhì)子半衰期最少超過(guò)103?年。

2H（D）也叫氘，是氫的另一種穩(wěn)定同位素，豐度為0.0026-0.0184%，其原子核含有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，氫氣樣品中的氘含量較低，而海水中則相對(duì)較高。宇宙中幾乎所有的氘都是由大爆炸中的原初核合成形成的。氘是種穩(wěn)定無(wú)毒的同位素，含氘的水分子稱為重水，但重水雖無(wú)毒，也不能代替普通的水。氘可用作中子減速劑和冷卻劑。氘也可和氚一起使用作為核聚變的燃料。

3H(T)也叫氚，原子核含有一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子。氚具有放射性，會(huì)發(fā)生β衰變成3He，半衰期為12.32年。自然界的氚主要來(lái)源于宇宙射線和大氣的相互作用。氚可以用于核聚變反應(yīng)以及同位素示蹤劑，在生化試驗(yàn)中氚也可作為標(biāo)記物。最常見(jiàn)的生產(chǎn)氚的方法是在核反應(yīng)堆中用中子轟擊鋰的天然同位素鋰-6。氚和氘可以發(fā)生D-T核聚變釋放能量，這也是最常見(jiàn)的核聚變反應(yīng)之一。

2.?分布

氫原子最早在宇宙復(fù)合階段出現(xiàn)并遍布全宇宙。等離子態(tài)的氫是非致密星恒星的主要成分，氣態(tài)巨行星中也含有大量的氫。在恒星中，氫通過(guò)質(zhì)子﹣質(zhì)子鏈反應(yīng)和碳氮氧循環(huán)為恒星提供能量。而棕矮星由于質(zhì)量過(guò)低，只能進(jìn)行氘燃燒。宇宙中的氫主要以單原子形態(tài)和等離子態(tài)存在，在等離子體中，電子會(huì)與原子核相互脫離，這些粒子也會(huì)受到電磁場(chǎng)的影響，極光就是這樣產(chǎn)生的。宇宙射線也會(huì)使得氫分子電離，形成三氫陽(yáng)離子（H??）。在星際空間的低溫和近真空條件下，三氫陽(yáng)離子可以較穩(wěn)定地存在。許多恒星都來(lái)源于電離氫區(qū)的星云，常見(jiàn)的如獵戶座大星云、船底座大星云等，從這些氣體中誕生的炙熱藍(lán)色恒星會(huì)輻射出大量的紫外線，使星云環(huán)繞在周圍的氣體游離。

在地球上的標(biāo)準(zhǔn)狀況條件下，氫原子會(huì)形成雙原子氣體。但由于氫氣質(zhì)量和密度很低，氫氣很容易從地球的重力中脫離，因此空氣中氫氣含量極低。但由于氫化學(xué)性質(zhì)相對(duì)活潑，大部分的氫以化合物的形式存在于地球。

3.應(yīng)用

①工業(yè)需要：

化石燃料裂化反應(yīng)和哈勃合成氨需要大量氫氣。氫氣可以用來(lái)對(duì)不飽和物質(zhì)進(jìn)行加成，增加飽和程度，也可以用于生產(chǎn)鹽酸和金屬冶煉。

氫氣易溶于許多過(guò)渡金屬，同時(shí)也可溶于納米晶態(tài)和非晶態(tài)金屬。氫在金屬中的溶解度受到晶格中的局部畸變或雜質(zhì)的影響。鈀可以通過(guò)這樣來(lái)為氫氣提純。但是氣體的高溶解度，會(huì)使大量金屬變脆，加大了儲(chǔ)存和運(yùn)輸線路的設(shè)計(jì)難度。

氫氣在物理學(xué)也有著廣泛的應(yīng)用。液氫可用于研究超導(dǎo)現(xiàn)象。氫氣的質(zhì)量密度很低，曾為氣球和飛艇提供升力，但由于氫氣高度易燃過(guò)于危險(xiǎn)，目前已被氦氣替代。

氫氣和氮?dú)饣旌虾蠓Q為合成氣體，也稱離解氨保護(hù)氣，可以作為示蹤氣體，用于電氣或航空等工業(yè)檢查泄漏情況。

②冷卻劑

由于氫氣的輕質(zhì)雙原子分子導(dǎo)致的許多有利特性，包括低密度，低粘度，以及氣體中的最高比熱容和導(dǎo)熱率，因此氫氣通常在發(fā)電站中用作發(fā)電機(jī)中的冷卻劑。目前最常見(jiàn)的氫冷渦輪發(fā)電機(jī)，氫冷渦輪發(fā)電機(jī)會(huì)用于與蒸汽輪機(jī)相結(jié)合，從而為單軸和聯(lián)合循環(huán)應(yīng)用提供冷卻。

③能量載體

氫一般會(huì)用作能量載體。這是因?yàn)闅錃馍a(chǎn)的成本相對(duì)較高，超過(guò)了氫氣燃燒得到的實(shí)際能量?jī)r(jià)值。但氫氣燃燒時(shí)的低污染，仍使得氫可能作為一種潛在能源。氫也可作為燃料電池使用，擁有相對(duì)較高的效率。然而，要從現(xiàn)狀完全轉(zhuǎn)變到氫經(jīng)濟(jì)，需要進(jìn)行大量的能源改造，耗費(fèi)大量成本。

④半導(dǎo)體工業(yè)

氫可以使無(wú)定形碳和無(wú)定性硅的斷鍵飽和，穩(wěn)定物質(zhì)。氫在各種半導(dǎo)體生產(chǎn)材料中提供電子，如：氧化鋅、二氧化錫、氧化鎘、氧化鎂、二氧化鋯、二氧化鉿、三氧化二鑭、三氧化二釔、二氧化鈦、鈦酸鍶、鋁酸鑭、二氧化硅、三氧化二鋁、原硅酸鋯、原硅酸鉿和鋯酸鍶等。

3.?生物反應(yīng)

某些生物的無(wú)氧呼吸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氫氣，常見(jiàn)的有梭菌屬、脫硫弧菌屬、羅爾斯頓菌屬和螺桿菌屬。此類微生物一般會(huì)通過(guò)催化劑進(jìn)行可逆的氧化還原反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生氫氣，常見(jiàn)的催化劑有鐵-鐵氫化酶、鎳-鐵氫化酶、鐵氫化酶等。在丙酮酸鹽發(fā)酵成水的過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生氫氣。生物體內(nèi)氫的產(chǎn)生和消耗過(guò)程總稱為氫循環(huán)。

光合作用生物進(jìn)行光反應(yīng)過(guò)程中會(huì)把水分解成質(zhì)子、電子和氧氣。在某些生物中，如萊茵衣藻和藍(lán)綠藻等，衍化出了額外的暗反應(yīng)階段：在葉綠體內(nèi)特殊氫化酶作用下，質(zhì)子和電子會(huì)結(jié)合生成氫氣。光捕獲復(fù)合光系統(tǒng)II捕獲蛋白LHCBM9可有效促進(jìn)光能量耗散。鐵-鐵氫化酶由于被會(huì)被氧氣滅活而需要在厭氧環(huán)境發(fā)揮作用。傅立葉變換紅外光譜法可用于檢測(cè)藻類代謝途徑。通過(guò)轉(zhuǎn)基因改造技術(shù)，生物學(xué)家也成功使藍(lán)綠藻的氫化酶在有氧條件下也能穩(wěn)定產(chǎn)生氫氣。

4.?安全和預(yù)防措施

氫在不同情況下都會(huì)對(duì)人體造成危險(xiǎn)。氫氣在可燃性尺度上具有NFPA 704的最高等級(jí)4級(jí)，因?yàn)闅錃饧词购推胀諝獾谋壤椭?％也可被點(diǎn)燃。液氫的溫度極低，可能會(huì)引致凍傷。氫氣可以溶解在多種金屬之中，氫氣會(huì)造成氫脆現(xiàn)象，導(dǎo)致材料爆裂。泄漏到空氣中的氫氣無(wú)色無(wú)味，可能會(huì)自燃，但由于濃度較高，可能會(huì)產(chǎn)生無(wú)色的火焰，導(dǎo)致人體意外灼傷。