發(fā)現(xiàn)，研究，探索——氫元素穿越百年的時光之旅

氫氣是無色并且密度比空氣小的氣體，在各種氣體中氫氣的密度最小。標(biāo)準(zhǔn)狀況下1升氫氣的質(zhì)量是0.0899克，相同體積比空氣輕得多，氫氣難溶于水。在101千帕壓強下溫度-252.87 ℃時氫氣可轉(zhuǎn)變成無色的液體，-259.1 ℃時變成雪狀固體。常溫下氫氣的性質(zhì)很穩(wěn)定，不容易跟其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

在化學(xué)史上有一個與這些論文稿有關(guān)的有趣的故事?？ㄎ牡显S1785年做過一個實驗。他將電火花通過尋?？諝夂脱鯕獾幕旌象w，想把其中的氮全部氧化掉，產(chǎn)生的二氧化氮用苛性鉀吸收。實驗做了三個星期最后殘留下一小氣泡不能被氧化。他的實驗記錄保存在留下的文稿中，后面寫道“空氣中的濁氣不是單一的物質(zhì)氮氣，還有一種“濁氣”，總量不超過全部空氣的1/12。一百多年后，1892年英國劍橋大學(xué)的物理學(xué)家瑞利測定氮的密度時發(fā)現(xiàn)：從空氣得來的氮比從氨氧化分解產(chǎn)生的氮每升重0.0064克，他百思不得其解?；瘜W(xué)家萊姆塞認(rèn)為來自空氣的氮氣里面能含有一種較重的未知氣體。這時化學(xué)教授杜瓦向他們提到劍橋大學(xué)的老前輩卡文迪許的上述實驗和小氣泡之謎。他們立即把卡文迪許的科學(xué)資料借來閱讀。瑞利重復(fù)了卡文迪許當(dāng)年的實驗，很快得到了小氣泡。萊姆塞設(shè)計了一個新的實驗除去空氣中的水蒸氣、二氧化碳、氧氣和氮氣后也得到了這種氣體，密度比氮氣大，用分光鏡檢查后肯定這是一種新的元素，取名氬。這樣卡文迪許當(dāng)年的工作在1894年元素氬的發(fā)現(xiàn)中起了重要作用。1871年劍橋大學(xué)建立了一座物理實驗室——以卡文迪許的名字命名。這就是著名的卡文迪許實驗室，它在幾十年內(nèi)一直是世界現(xiàn)代物理學(xué)的一個重要研究中心。

氫是構(gòu)成生命體的基本元素之一,卻曾被廣泛地認(rèn)為是生理惰性氣體,自從 1975 年 Dole 等人發(fā)現(xiàn)高壓氫氣艙內(nèi)小鼠皮膚腫瘤的生長被抑制后“氫氣生物學(xué)”的大門就被打開了。隨著氫在生物體系內(nèi)所起作用的研究不斷開展,氫氣在醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等領(lǐng)域的積極作用也被廣泛發(fā)掘，準(zhǔn)確地認(rèn)識氫在生命體中扮演的角色,將為解決眾多生命難題提供全新的解決思路和途徑。

氫氣是自然界最小的分子，能夠快速穿透生物膜，高效參與或調(diào)控細(xì)胞內(nèi)部的生物化學(xué)反應(yīng)。在醫(yī)學(xué)上，因為其抗氧化、抗凋亡、抗炎癥等效用，被逐漸開發(fā)成一種醫(yī)療氣體應(yīng)用于治療帕金森、動脈硬化等疾病的研究中；在農(nóng)學(xué)上，氫氣不僅可以作為肥料提高土壤肥力和農(nóng)作物產(chǎn)量，還能作為“綠色農(nóng)藥”提高植物抗脅迫能力的同時避免有毒有害物質(zhì)的引入，在江蘇如皋、浙江臺州等地區(qū)已經(jīng)建立了多個氫產(chǎn)業(yè)園，以探索氫在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用．發(fā)展氫細(xì)胞學(xué)的研究技術(shù)，深入探索氫參與細(xì)胞新陳代謝的過程，將有利于理解氫在生命體中的作用和地位，有助于推動氫在臨床醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等學(xué)科上廣泛應(yīng)用，為各類疾病預(yù)防與治療、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和病蟲害防控等重大生命問題提供解決方案。

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