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H 1

Hydrogen (H)

nonmetal
周期: 1 族: 1 ブロック: s

Gas

標準原子量

1.008 u [1.00784, 1.00811]

電子配置

1s1

融点

-259.34 °C

沸点

-252.87 °C

密度

0.08988 kg/m³

酸化数

−1, +1

電気陰性度(Pauling)

2.2

第1イオン化エネルギー

13.598435 eV

発見年

1766

原子半径

25 pm

詳細

名称の由来 Greek: hydro (water) and genes (generate)
発見国 England
発見者 Henry Cavendish

The lightest chemical element, hydrogen sits above the alkali metals but is a nonmetal under ordinary conditions. Its single proton and one electron make it the simplest atom and a reference point for much of chemistry. On Earth it is usually bound in water and organic matter, while industry uses it as a chemical feedstock, reducing agent, fuel, and energy carrier.

Colourless, odourless gaseous chemical element. Lightest and most abundant element in the universe. Present in water and in all organic compounds. Chemically reacts with most elements. Discovered by Henry Cavendish in 1776.

The name derives from the Greek hydro for "water" and genes for "forming" because it burned in air to form water. Hydrogen was discovered by the English physicist Henry Cavendish in 1766.

Scientists had been producing hydrogen for years before it was recognized as an element. Written records indicate that Robert Boyle produced hydrogen gas as early as 1671 while experimenting with iron and acids. Hydrogen was first recognized as a distinct element by Henry Cavendish in 1766. Composed of a single proton and a single electron, hydrogen is the simplest and most abundant element in the universe. It is estimated that 90% of the visible universe is composed of hydrogen.

Hydrogen is the raw fuel that most stars 'burn' to produce energy. The same process, known as fusion, is being studied as a possible power source for use on earth. The sun's supply of hydrogen is expected to last another 5 billion years.

From the Greek word hydro (water), and genes (forming). Hydrogen was recognized as a distinct substance by Henry Cavendish in 1776. Diagram of a simple hydrogen atom.

Hydrogen is the most abundant of all elements in the universe. The heavier elements were originally made from hydrogen atoms or from other elements that were originally made from hydrogen atoms.

画像

性質

物理的性質

原子半径(経験値)
25 pm 全元素の原子半径(経験値)を比較 →
共有結合半径
31 pm 全元素の共有結合半径を比較 →
ファンデルワールス半径
120 pm 全元素のファンデルワールス半径を比較 →
密度
0.08988 kg/m³ 全元素の密度を比較 →
モル体積
0.0141 L/mol
標準温度・圧力(STP)での相
気体 全元素の標準温度・圧力(STP)での相を比較 →
融点
-259.34 °C 全元素の融点を比較 →
沸点
-252.87 °C 全元素の沸点を比較 →
熱伝導率
0.181 W/(m·K) 全元素の熱伝導率を比較 →
比熱容量
14.304 J/(g·K) 全元素の比熱容量を比較 →
モル熱容量
28.836 J/(mol·K) 全元素のモル熱容量を比較 →
結晶構造
六方最密充填構造 全元素の結晶構造を比較 →

化学的性質

電気陰性度(Pauling)
2.2 全元素の電気陰性度(Pauling)を比較 →
電気陰性度(Allen)
2.3
電子親和力
0.75419 eV
第1イオン化エネルギー
13.598435 eV 全元素の第1イオン化エネルギーを比較 →
酸化数
−1, +1 全元素の酸化数を比較 →
価電子
1 全元素の価電子を比較 →
電子配置
1s1

熱力学的性質

三重点(温度)
-259.3467 °C
三重点(圧力)
7041 Pa
臨界点(温度)
-240.212 °C
臨界点(圧力)
1.2858e+6 Pa
融解熱
0.00121262 eV 全元素の融解熱を比較 →
蒸発熱
0.00936933 eV 全元素の蒸発熱を比較 →
原子化熱
2.259398 eV
原子化エンタルピー
2.259398 eV

原子核

陽子数
1 全元素の陽子数を比較 →
中性子数
0 全元素の中性子数を比較 →
既知の同位体
7 全元素の既知の同位体を比較 →
安定同位体
2 全元素の安定同位体を比較 →
最も安定な同位体
H-1
発見年
1766

存在度

存在度(地殻)
1400 mg/kg 全元素の存在度(地殻)を比較 →
存在度(海洋)
1.08 × 105 mg/L 全元素の存在度(海洋)を比較 →

結晶構造

格子定数a
375 pm

電子構造

各電子殻の電子数
1 全元素の各電子殻の電子数を比較 →

識別子

CAS登録番号
1333-74-0 全元素のCAS登録番号を比較 →
項記号
2S1/2
InChI
InChI=1S/H
InChI Key
YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N

電子配置 測定値

イオンの電荷
陽子 1
電子 1
電荷 中性
電子配置 H: 1s¹
電子配置
測定値
1s¹
1s¹
軌道図
1s
1/2 1↑
総電子数: 1 不対電子: 1 ?

原子モデル

陽子 1
中性子 0
電子 1
質量数 1
安定性 安定

同位体によって中性子数、質量、安定性は変わりますが、中性原子の電子配置は変わりません。

模式的な原子モデルです。実際の縮尺とは異なります。

原子の指紋

発光/吸収スペクトル

25 / 91 (7 強度データあり:7本)
測定値
発光 可視光:380–750 nm

同位体分布

199.9885%20.0115%質量数天然存在比(%)
質量数原子質量(u)天然存在比半減期
1 安定1.00782503223 ± 0.0000000000999.9885%安定
2 安定2.01410177812 ± 0.000000000120.0115%安定
測定値

相/状態

1 atm / 101.325 kPa
気体 25 °C (298.15 K)

理由: 沸点(-252.87 °C)より277.9 °C高い

融点 -259.34 °C
沸点 -252.87 °C
沸点との差(上) 277.9 °C
0 K 現在の温度: 25 °C 6000 K
相変化図

模式図、実際の縮尺とは異なります

固体
液体
気体
融解
沸騰
25°C
固体
液体
気体
現在

相転移点

融点 文献値
-259.34 °C
沸点 文献値
-252.87 °C
現在の相 計算値
気体

相転移エネルギー

融解熱 文献値
0.00121262 eV

融点で1 molを融解させるのに必要なエネルギー

蒸発熱 文献値
0.00936933 eV

沸点で1 molを蒸発させるのに必要なエネルギー

密度

基準密度 文献値
0.08988 kg/m³

標準条件下

現在の密度 推定値
0.04120002 kg/m³

現在の温度Tにおいて理想気体の状態方程式で推定

詳細

三重点 文献値
-259.3467 °C
臨界点 文献値
-240.212 °C

原子スペクトル

スペクトル線データの収録状況 ?

イオン電荷スペクトル線の総数遷移確率準位の表記
D I 同位体0364161341
H I 0568441535
T I 同位体0111111
NISTスペクトル線データの収録状況 →

準位データの収録状況 ?

イオン電荷準位
D I 同位体078
H I 0106
T I 同位体010
NIST準位データの収録状況 →
1 H 1.007975

Hydrogen — 原子軌道可視化ツール

1s1
エネルギー準位 1
酸化数 -1, +1
HOMO 1s n=1 · l=0 · m=0
Hydrogen — 原子軌道可視化ツールのプレビュー
Three.jsは必要な場合にのみ読み込まれます
1 H 1.007975

Hydrogen — 結晶構造可視化ツール

単純六方格子 · ピアソン記号 hP2
実験値
ピアソン記号 hP2
配位数 12
充填率 74.048%
標準条件下では結晶構造なし — 298 K、1 atmでは気体
293 Kにおける固相構造
Hydrogen — 結晶構造可視化ツールのプレビュー
Three.jsは必要な場合にのみ読み込まれます

化合物

H+
1.008 u
H
1.008 u
H-
1.008 u
H+
1.008 u
H+
2.014 u
H+
3.016 u
H
3.016 u
H
2.014 u
H-
3.016 u
H-
2.014 u
H-
1.008 u
H
1.008 u

同位体 (2)

The ordinary isotope of hydrogen, H, is known as Protium, the other two isotopes are Deuterium (a proton and a neutron) and Tritium (a protron and two neutrons). Hydrogen is the only element whose isotopes have been given different names. Deuterium and Tritium are both used as fuel in nuclear fusion reactors. One atom of Deuterium is found in about 6000 ordinary hydrogen atoms.

質量数原子質量(u)天然存在比半減期崩壊形式
1 安定1.00782503223 ± 0.0000000000999.9885% ± 0.0070%安定
stable
2 安定2.01410177812 ± 0.000000000120.0115% ± 0.0070%安定
stable
1 安定
原子質量(u) 1.00782503223 ± 0.00000000009
天然存在比 99.9885% ± 0.0070%
半減期 安定
崩壊形式
stable
2 安定
原子質量(u) 2.01410177812 ± 0.00000000012
天然存在比 0.0115% ± 0.0070%
半減期 安定
崩壊形式
stable

スペクトル線

波長(nm)強度電離段階種類遷移精度出典
383.5355892 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 9d 2D測定値NIST
383.5356424 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 9s 2S測定値NIST
383.53587 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
383.5361082 nmデータなしH Iemission2s 2S → 9p 2P*測定値NIST
383.5361616 nmデータなしH Iemission2s 2S → 9s 2S測定値NIST
383.5361673 nmデータなしH Iemission2s 2S → 9p 2P*測定値NIST
383.53839 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
383.53909 nm30000H Iemission2 → 9測定値NIST
383.5409535 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 9d 2D測定値NIST
383.54096 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
383.5409732 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 9d 2D測定値NIST
383.5410263 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 9s 2S測定値NIST
388.9019815 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 8d 2D測定値NIST
388.9020595 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 8s 2S測定値NIST
388.90227 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
388.9024865 nmデータなしH Iemission2s 2S → 8d 2D測定値NIST
388.9025152 nmデータなしH Iemission2s 2S → 8p 2P*測定値NIST
388.9025154 nmデータなしH Iemission2s 2S → 8d 2D測定値NIST
388.9025933 nmデータなしH Iemission2s 2S → 8s 2S測定値NIST
388.9026017 nmデータなしH Iemission2s 2S → 8p 2P*測定値NIST
388.90486 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
388.90557 nm70000H Iemission2 → 8測定値NIST
388.9074883 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 8d 2D測定値NIST
388.90749 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
388.9075172 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 8d 2D測定値NIST
388.9075951 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 8s 2S測定値NIST
397.0041763 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 7d 2D測定値NIST
397.0042976 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 7s 2S測定値NIST
397.00448 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
397.0047325 nmデータなしH Iemission2s 2S → 7p 2P*測定値NIST
397.0048539 nmデータなしH Iemission2s 2S → 7s 2S測定値NIST
397.004867 nmデータなしH Iemission2s 2S → 7p 2P*測定値NIST
397.00719 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
397.00788 nm30000H Iemission2 → 7測定値NIST
397.0099002 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 7d 2D測定値NIST
397.00991 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
397.009945 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 7d 2D測定値NIST
397.0100663 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 7s 2S測定値NIST
410.1702284 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 6d 2D測定値NIST
410.1704339 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 6s 2S測定値NIST
410.17056 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
410.1707462 nmデータなしH Iemission2s 2S → 6d 2D測定値NIST
410.1708218 nmデータなしH Iemission2s 2S → 6p 2P*測定値NIST
410.1710277 nmデータなしH Iemission2s 2S → 6s 2S測定値NIST
410.1710499 nmデータなしH Iemission2s 2S → 6p 2P*測定値NIST
410.17346 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
410.17415 nm70000H Iemission2 → 6測定値NIST
410.17631 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 6d 2D測定値NIST
410.17632 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
410.176386 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 6d 2D測定値NIST
410.1765915 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 6s 2S測定値NIST
434.0426937 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 5d 2D測定値NIST
434.04309 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
434.0430904 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 5s 2S測定値NIST
434.0433568 nmデータなしH Iemission2s 2S → 5p 2P*測定値NIST
434.0437554 nmデータなしH Iemission2s 2S → 5s 2S測定値NIST
434.0437982 nmデータなしH Iemission2s 2S → 5p 2P*測定値NIST
434.04634 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
434.0471 nm90000H Iemission2 → 5測定値NIST
434.0494419 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 5d 2D測定値NIST
434.04947 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
434.0495889 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 5d 2D測定値NIST
434.0499857 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 5s 2S測定値NIST
486.1278624 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 4d 2D測定値NIST
486.1283363 nmデータなしH Iemission2s 2S → 4d 2D測定値NIST
486.12841 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
486.1286949 nmデータなしH Iemission2s 2S → 4p 2P*測定値NIST
486.128837 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 4s 2S測定値NIST
486.1296711 nmデータなしH Iemission2s 2S → 4s 2S測定値NIST
486.1297761 nmデータなしH Iemission2s 2S → 4p 2P*測定値NIST
486.1325 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
486.1333 nm180000H Iemission2 → 4測定値NIST
486.1361516 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 4d 2D測定値NIST
486.13622 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
486.1365118 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 4d 2D測定値NIST
486.1374864 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 4s 2S測定値NIST
656.27097 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 3d 2D測定値NIST
656.2714 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
656.2722 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
656.272483 nmデータなしH Iemission2s 2S → 3p 2P*測定値NIST
656.275181 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 3s 2S測定値NIST
656.276701 nmデータなしH Iemission2s 2S → 3s 2S測定値NIST
656.277 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
656.277153 nmデータなしH Iemission2s 2S → 3p 2P*測定値NIST
656.2795 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
656.2819 nm500000H Iemission2 → 3測定値NIST
656.285177 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 3d 2D測定値NIST
656.28533 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
656.2854 nmデータなしH Iemissionデータなし測定値NIST
656.286734 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 3d 2D測定値NIST
656.290944 nmデータなしH Iemission2p 2P* → 3s 2S測定値NIST

詳細な性質

共有結合半径(詳細)

共有結合半径(Pyykkö)
32 pm

ファンデルワールス半径

Bondi
120 pm
Alvarez
120 pm
UFF
288.6 pm
MM3
162 pm
Dreiding
319.5 pm
Rowland–Taylor
110 pm

原子半径と金属半径

原子半径(Rahm)
154 pm
金属半径(C12)
78 pm

番号付けの尺度

Mendeleev
105
Pettifor
103
Glawe
103

電気陰性度の尺度

Ghosh
0
Miedema
5
Gunnarsson–Lundqvist
6
Robles–Bartolotti
5

分極率と分散

双極子分極率
4.5071 a.u.
双極子分極率(不確かさ)
0 a.u.
C₆
6.499 Ha·Bohr6
C₆ (Gould–Bučko)
6.51 Ha·Bohr6

ミーデマパラメータ

ミーデマモル体積
1.7 cm3/mol
ミーデマ電子密度
3

相転移と同素体

融点13.99 K
沸点20.27 K
臨界点(温度)32.94 K
臨界点(圧力)1.29 MPa
三重点(温度)13.8 K
三重点(圧力)7.04 kPa

酸化数の分類

+1 main
−1 main

専門参考データ

遮蔽定数 (1)
n軌道σ
1s0
結晶半径の詳細 (2)
電荷CNスピンrcrystal (pm)由来
1I-24
1II-4
同位体の崩壊形式 (6)
同位体モード強度
3B-100%
4n100%
52n100%
6n—
63n—
72n—
X線散乱因子 (501)
エネルギー (eV)f₁f₂
10—0
10.1617—0
10.3261—0
10.4931—0
10.6628—0
10.8353—0
11.0106—0
11.1886—0
11.3696—0
11.5535—0

追加データ

Sources

Sources of this element.

Hydrogen is estimated to make up more than 90% of all the atoms three quarters of the mass of the universe! This element is found in the stars, and plays an important part in powering the universe through both the proton-proton reaction and carbon-nitrogen cycle. Stellar hydrogen fusion processes release massive amounts of energy by combining hydrogens to form helium.

Production of hydrogen in the U.S. alone amounts to about 3 billion cubic feet per year. Hydrogen is prepared by

▸ steam on heated carbon,

▸ decomposition of certain hydrocarbons with heat,

▸ reaction of sodium or potassium hydroxide on aluminum

▸ electrolysis of water, or

▸ displacement from acids by certain metals.

Liquid hydrogen is important in cryogenics and in the study of superconductivity, as its melting point is only 20 degrees above absolute zero.

Tritium is readily produced in nuclear reactors and is used in the production of the hydrogen bomb.

Hydrogen is the primary component of Jupiter and the other gas giant planets. At some depth in the planet's interior the pressure is so great that solid molecular hydrogen is converted to solid metallic hydrogen.

In 1973, a group of Russian experimenters may have produced metallic hydrogen at a pressure of 2.8 Mbar. At the transition the density changed from 1.08 to 1.3 g/cm3. Earlier, in 1972, at Livermore, California, a group also reported on a similar experiment in which they observed a pressure-volume point centered at 2 Mbar. Predictions say that metallic hydrogen may be metastable; others have predicted it would be a superconductor at room temperature.

参考文献 (1)

Isotopes in Forensic Science and Anthropology

Information on the use of this element's isotopes in forensic science and anthropology.

Measurements of relative 2H abundances are used to determine the breeding grounds of many species of migrant songbirds. These species of songbirds only grow their feathers before migration, and they grow them on or close to their breeding grounds. Therefore, the isotopic composition of a bird’s feathers correlates to the isotopic composition of the growing season’s precipitation [18] Z. D. Sharp, V. Atudorei, H. O. Panarello, J. Fernández, C. Douthitt. J. Archaeolog. Sci.30, 1709 (2003)., [19] K. A. Hobson. Oecologia120, 314 (1999)., [20] K. A. Hobson, L. I. Wassenaar. Oecologia.109, 142 (1996)..

Measurements of relative 2H abundances of human hair samples collected at archeological sites are used to determine the geographic region in which a subject lived based on the hydrogen isotopic composition of the water they drank. This is possible because hair stores a daily record of the hydrogen isotopic composition of intake water, which correlates to local meteoric water [18] Z. D. Sharp, V. Atudorei, H. O. Panarello, J. Fernández, C. Douthitt. J. Archaeolog. Sci.30, 1709 (2003)., [21] T. B. Coplen, H. Qi. Forensic Sci. Int.266, 222 (2016)..

参考文献 (5)
  • [18] Z. D. Sharp, V. Atudorei, H. O. Panarello, J. Fernández, C. Douthitt. J. Archaeolog. Sci.30, 1709 (2003).
  • [19] K. A. Hobson. Oecologia120, 314 (1999).
  • [20] K. A. Hobson, L. I. Wassenaar. Oecologia.109, 142 (1996).
  • [21] T. B. Coplen, H. Qi. Forensic Sci. Int.266, 222 (2016).
  • [4] IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI) https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703

参考文献

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
H

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Hydrogen

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

ライセンスに関する注記: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Hydrogen

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

ライセンスに関する注記: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Hydrogen

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Hydrogen

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Hydrogen

This section provides all form of data related to element Hydrogen.

9 PubChem Elements
Hydrogen

The element property data was retrieved from publications.

最終更新:

データ検証済み:

内容は最新の科学データと照合して確認されています。