一个氢原子收编一个电子,就得到一个负氢离子。
氧原子、氯原子等获取一个或多个电子显得很平常,因为本来这类非金属元素外壳电子非常接近饱和,具有强烈愿望获得电子达至稳定状态。
而氢原子有类似金属的天性,本该失去电子留下质子“光棍”。但啥事都有例外—这“花心”质子有少许时候,也玩起“包二奶”的勾当。氢原子多出一个电子当然就是负一价的离子:H-。
地球上基本粒子“性别”本就不平衡,自盘古开天地以来,一直“女多男少”—估计地球上多出的电子折合电量5.7*105库仑。恒星刚好相反,例如太阳因电子亏损而带正电,属于“男多女少”。
既然电子过剩,某些原子要多占多拿也没啥大不了。甚至人类乐见其成,至少负氧离子就能使人心旷神怡。至于负氢离子的健康效用,学术界至今仍争论不休。
科学网大V孙学军教授对负氢离子的医学作用有很深研究。有兴趣的读者可参考他的博客。
H-的结构如下图所示:
可见,“二奶”的地位是不同的,她一般在3s轨道,“大奶”在正常基态轨道1s。如果平起平坐挤到1s轨道,“她俩”必然争风吃醋,互不相容而打架!纳闷的是为何第二轨道空置不用,或占用率低?
不在基轨的电子,也不全然只能呆在3s,有时,她也去2s、2p逛一逛,伴随能量至多4eV的光子释放。
正因为那个吊丝电子若即若离,其离解能可低至0.75eV,因而较易脱落,储氢金属容器利用此属性可实现吸放自如;同时,因核心意识不强,两颗电子未能紧密团结在“党”中央周围,空间需求野心大,而易导致金属容器“氢脆”。
H-在核物理中备受亲睐。加速器对撞机常见其踪影。下图为美国的大科学设施—散裂中子源。前段的负氢离子生成后,送入直线加速器预提速。
直观上,人工合成中子也许可以通过某种特殊方式折腾H-,使质子核吞并一个轨道电子。目前,有机构正在进行这方面研究。
金属氢化物中的氢也是负离子,是当下炙手可热的研究前沿。低能核反应或冷核反应对其相当看好!
天文观测证实:宇宙星系吸积云、恒星大气中,也发现了H-的踪影。太阳大气透明度损失,很大程度归咎于负氢离子对包含可见光子的能量区段0.75-4eV的吸收。
参考文献:
孙学军---负氢离子是否能治病?http://blog.sciencenet.cn/blog-41174-497764.html
How the Spallation Neutron Source Works?http://neutrons2.ornl.gov/facilities/SNS/works.shtml
李小文---光棍节谈包二奶:负氢离子—生命之源 http://blog.sciencenet.cn/blog-2984-506858.html
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