金属氢（金属氢化物是什么晶体）

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金属氢是什么

液态或固态氢在上百万大气压的高压下变成的导电体、由于导电是氢金金属的特性，故称金属氢。属氢什晶

早在1935年，化物英国物理学家就预言，金属在一定的氢金高压下，任何绝缘体都能变成导电的属氢什晶金属，只是化物，不同的金属材料转变成导电金属所需的压力不同而已，有的氢金材料，如磷，属氢什晶已能获得导电体，但稳定的金属氢样品始终没有得到。在苏联、日本、美国的几个实验室中，只在上百万大气压的超高压下得到了金属氢，不过，一旦恢复常压，氢又回复到初始状态。判断得到了金属氢，依据是当处于高压下时，它的电阻从108欧姆变为102欧姆（苏联人的数据），或从1.26×1012欧姆降到102欧姆（日本人的数据）。

从理论上来看，在超高压下得到金属氢是确实可能的。不过，要得到金属氢样品，还有待科学家们进一步研究。尽管目前还末把金属氢拿到手，但理论工作者推断，金属氢是一种高温超导体，是高密度、高储能材料。

已掌握的超导材料大多需在液氦（－269℃)冷却下使用，这使超导技术的发展受到限制。金属氢的超导临界温度(即体现超导性质主最高温度)是-223－-73℃，能够在液氮（－196℃)温度下使用这将大大推动超导技术的发展。

由于金属氢是高密度材料，用它作燃料，火箭的体积和重量都会大大减小，航天事业将因此而产生巨大的飞跃。

和化学家不同，天文学家将氢和氦以外的一切元素统称为金属。在高温和高压条件下，气态的氢也可以成为电导体的金属氢。以木星为例：最外层是1000公里厚的气态分子氢，再往下是24000公里厚的液态分子氢，再往下是45000公里厚的液态金属氢。

金属氢

氢是人们最熟悉的化学元素。它在常温下是一种气体，在低温下可以成为液体，在温度降到零下259℃时即为固体。如果对固态氢施加几百万个大气压的高压，就可能成为金属氢。金属氢的出现是当代超高压技术创造的一项奇迹，它是目前高压物理研究领域中一项十分活跃的课题。

氢在金属状态下，氢分子将分裂成单个氢原子，并使电子能够自由运动。在金属氢中，氢分子键断裂，分子内受束缚的电子被挤压成公有电子，这种电子的自由运动，使金属氢具有了导电的特性。因此，把氢制成金属，关键就是把电子从原子的束缚下解放出来。

1936年美国科学家维那对氢转变为金属的压力作了首次计算，提出了氢转变为金属的临界压力是在100万到1000万大气压的范围以内。目前在世界各国正通过多种途径来产生超高压制取金属氢。比较成熟的有两种方法，一种叫动态压缩法，即是从强磁场中采用快速冲击压缩，获取高压来制取金属氢。另一种叫静态压缩法，即采用1000t重以上的压力机或用将近10层楼高的水压机来产生100～200万大气压的高压，压缩液氢来制造金属氢。

为什么人们如此费尽心血地来研制金属氢呢？这是因为一旦金属氢问世，就如同当年蒸汽机的诞生一样，将会引起整个科学技术领域一场划时代的革命。

金属氢是一种亚稳态物质，可以用它来做成约束等离子体的“磁笼”，把炽热的电离气体“盛装”起来，这样，受控核聚变反应使原子核能转变成了电能，而这种电能将是廉价的又是干净的，在地球上就会方便地建造起一座座“模仿太阳的工厂”，人类将最终解决能源问题。

金属氢又是一种室温超导体，它将甩掉背在超导技术“身上”的低温“包袱”。超导材料是没有电阻的优良导体，但现在已研制成功的超导材料的超导转变温度多在零下250℃左右，这样的低温工作条件，严重地限制了超导体的应用。金属氢是理想的室温超导体，因此，可以大显身手。

用金属氢输电，可以取消大型的变电站而输电效率在99％以上，可使全世界的发电量增加四分之一以上。如果用金属氢制造发电机，其重量不到普通发电机重量的10％，而输出功率可以提高几十倍乃至上百倍。

金属氢还具有重大的军用价值。现在的火箭是用液氢作燃料，因此必须把火箭做成一个很大的热水瓶似的容器，以便确保低温。如果使用了金属氢，火箭就可以制造得灵巧，小型。金属氢应用于航空技术，就可以极大地增大时速，甚至可以超过音速许多倍。由于相同质量的金属氢的体积只是液态氢的1/7，因此，由它组成的燃料电池，可以较容易地应用于汽车，那时，城市就不再像现在这样喧哗、污染而变得十分清洁、安静。

金属氢内储藏着巨大的能量，比普通TNT炸药大30—40倍。因此，金属氢聚变时释放的能量要比铀核裂变大好多倍。伴随着金属氢的诞生必将会产生比氢弹威力大好多倍的新式武器。

从20世纪40年代开始，美、日等国就投入了大量的人力、物力研制金属氢。目前，世界上的高压实验室已达100多个。美国已研制成功了能产生100万大气压的压力机，日本研制成功了“分离球体式多级多活塞组合装置”能产生200万个大气压。近年来，日本等几个国家宣布已在实验室内研制成功了金属氢，这是人类向金属氢迈出了可喜的一步。而要使金属氢大规模投入工业生产，还有相当大的困难。但它已有力地推动和促进了超高压技术、超低温技术、超导技术、空间技术、激光、原子能等20多门科学技术向着新的深度发展。可以预言，大规模制造金属氢的时代已为期不远了。

金属氢是什么？

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、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、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能否实现，还有待于时间来回答。

什么是金属氢

金属氢当我们看到一种金属的时候，大家都知道它是金属，因为金属有一些不平常的性质。当金属表面光滑时，它们反射光的效率很高，因此它们具有一种“金属光泽”；但非金属却没有很高的反射能力，因而具有一种“无光泽的颜色”。金属容易变形，能够制成金属板和拉成金属线；而非金属在受到打击时会被打碎，破裂或成为粉末。金属易于导热和导电，非金属却不能。

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