书城童书未解知识之谜
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第6章 金属氢

氢在自然界100多种化学元素中可以称得上“老大哥”了,因为其原子序数为1,所以即使对化学知识了解很少的人,也会首先想到它。氢也正是由于其得天独厚的地位,因而引起了科学界的广泛瞩目。

氢作为化合物的形成存在于我们的周围,已被人们广泛认识,如我们饮用的水(H2O),就是同氢和氧化合而成的物质,我们胃内的胃酸即盐酸(HCL)也是一种氢的化合物。其实在我们机体的细胞组织中含有的氢离子(H+)则更多了,它们在我们生命的活动中,起到重要作用。氢以非化合物形式存在,我们也对此有些了解,如液态的氢是目前航天领域中独领风骚(骚:sāo。)的动力燃料,其燃料所产生的热能远远超过了我们现已知的可用性燃料,并且其体积小、重量轻,已成为航天器中最为理想(理想(lǐxiǎnɡ):对未来事物的想像和希望。)的动力来源。

在氢为我们创造了大量的不朽杰作的同时,人们不禁又突发奇想,氢在常态下是以气体的形式出现,能不能将其制成金属呢?这种想法不是没有科学道理的,因为与氢同属一族的其他元素都是金属,惟独氢是气体,这看起来似乎不应该,那么有没有什么办法将氢制成金属呢?

英国物理学家贝纳尔早在60多年前就曾做出一种预测,只要有足够的压力,任何非金属物质均能够变成金属。因为在极大的压力下,可以使原子之间的化学键受到破坏,使原子间距缩小,从而原子间的相互作用大大加强,将原来只能在一定分子轨道上运动的电子变成自由电子。这样,该自由电子就变成各个原子所共有,从而形成具有自由电子的金属了。按照贝纳尔的设想,科学家们便着手于这项巨大的工程研究,结果是令人惊奇(惊奇(jīnɡqǐ):惊讶,诧异。)的,科学家们在超高压的作用下,已成功地将非金属物质如磷(磷:lín。)、碘(碘:diǎn。)、硒、硫等变成了金属,使之成为了既有金属光泽,又有良好导电性的金属物质。进入20世纪80年代,科学家们又成功地将氖气在32万大气压和32K的条件下变成了金属氖,随后又在100万大气压下成功地制成了具有金属光泽的氧。于是人们又开始向更高的尖端进发了,他们要制出金属的氢。

据科学家分析,金属氢将具有极为特殊的性质,如常温超导性、高导热性以及高储能密度。当然,这些仅仅是科学家们的推测,至于金属一旦制成,是否真的像人们所想象的那样,目前还一无所知。人们一次次的尝试均失败了,然而这更激发了科学家们的斗志和探求精神,终于人们在超高压压力机下得到了一线希望。当超高压压力机达到100万个大气压时,人们在两个压砧之间通入纯度极高的氢气,并且将温度降至4.4K时,奇迹发生了,人们终于在两个压砧之间得到了一种具有金属光泽,(其电阻率不足原来百分之一的金属氢)更值得欣慰(欣慰:xīnwèi。)的是,当人们将超高压力减少时,其仍能稳定地处于金属状态,这无疑为那些苦苦探寻金属氢的科学家们注入了一针强心剂,于是他们又开始向更新的阶梯攀登。但是,目前摆在我们面前的困难还很多,如超高压机的研制(研制(yánzhì):研究制造。)、开发,金属氢常温下能否稳定存在,以及将来能否大批量地生产与制造,这一切我们无法告诉人们。至于这个美好的构想(构想(ɡòuxiǎnɡ):构思;形成的想法。)能否实现,还有待于时间来回答。