正文 第2章 金屬氫(1 / 1)

氫在自然界100多種化學元素中可以稱得上“老大哥”了,因為其原子序數為1,所以即使對化學知識了解很少的人,也會首先想到它。氫也正是由於其得天獨厚的地位,因而引起了科學界的廣泛矚目。

氫作為化合物的形成存在於我們的周圍,已被人們廣泛認識,如我們飲用的水(H2O),就是同氫和氧化合而成的物質,我們胃內的胃酸即鹽酸(HCL)也是一種氫的化合物。其實在我們機體的細胞組織中含有的氫離子(H+)則更多了,它們在我們生命的活動中,起到重要作用。氫以非化合物形式存在,我們也對此有些了解,如液態的氫是目前航天領域中獨領風騷的動力燃料,其燃料所產生的熱能遠遠超過了我們現已知的可用性燃料,並且其體積小、重量輕,已成為航天器中最為理想的動力來源。

在氫為我們創造了大量的不朽傑作的同時,人們不禁又突發奇想,氫在常態下是以氣體的形式出現,能不能將其製成金屬呢?這種想法不是沒有科學道理的,因為與氫同屬一族的其他元素都是金屬,惟獨氫是氣體,這看起來似乎不應該,那麼有沒有什麼辦法將氫製成金屬呢?

英國物理學家貝納爾早在60多年前就曾做出一種預測,隻要有足夠的壓力,任何非金屬物質均能夠變成金屬。因為在極大的壓力下,可以使原子之間的化學鍵受到破壞,使原子間距縮小,從而原子間的相互作用大大加強,將原來隻能在一定分子軌道上運動的電子變成自由電子。這樣,該自由電子就變成各個原子所共有,從而形成具有自由電子的金屬了。按照貝納爾的設想,科學家們便著手於這項巨大的工程研究,結果是令人驚奇的,科學家們在超高壓的作用下,已成功地將非金屬物質如磷、硒、硫等變成了金屬,使之成為了既有金屬光澤,又有良好導電性的金屬物質。進入20世紀80年代,科學家們又成功地將氖氣在32萬大氣壓和32K的條件下變成了金屬氖,隨後又在100萬大氣壓下成功地製成了具有金屬光澤的氧。於是人們又開始向更高的尖端進發了,他們要製出金屬的氫。

據科學家分析,金屬氫將具有極為特殊的性質,如常溫超導性、高導熱性以及高儲能密度。當然,這些僅僅是科學家們的推測,至於金屬一旦製成,是否真的像人們所想象的那樣,目前還一無所知。人們一次次的嚐試均失敗了,然而這更激發了科學家們的鬥誌和探求精神,終於人們在超高壓壓力機下得到了一線希望。當超高壓壓力機達到100萬個大氣壓時,人們在兩個壓砧之間通入純度極高的氫氣,並且將溫度降至4.4K時,奇跡發生了,人們終於在兩個壓砧之間得到了一種具有金屬光澤,(其電阻率不足原來百分之一的金屬氫)更值得欣慰的是,當人們將超高壓力減少時,其仍能穩定地處於金屬狀態,這無疑為那些苦苦探尋金屬氫的科學家們注入了一針強心劑,於是他們又開始向更新的階梯攀登。但是,目前擺在我們麵前的困難還很多,如超高壓機的研製、開發,金屬氫常溫下能否穩定存在,以及將來能否大批量地生產與製造,這一切我們無法告訴人們。至於這個美好的構想能否實現,還有待於時間來回答。