发现，研究，探索——氢元素穿越百年的时光之旅

氢气是无色并且密度比空气小的气体，在各种气体中氢气的密度最小。标准状况下1升氢气的质量是0.0899克，相同体积比空气轻得多，氢气难溶于水。在101千帕压强下温度-252.87 ℃时氢气可转变成无色的液体，-259.1 ℃时变成雪状固体。常温下氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。

在化学史上有一个与这些论文稿有关的有趣的故事。卡文迪许1785年做过一个实验。他将电火花通过寻常空气和氧气的混合体，想把其中的氮全部氧化掉，产生的二氧化氮用苛性钾吸收。实验做了三个星期最后残留下一小气泡不能被氧化。他的实验记录保存在留下的文稿中，后面写道“空气中的浊气不是单一的物质氮气，还有一种“浊气”，总量不超过全部空气的1/12。一百多年后，1892年英国剑桥大学的物理学家瑞利测定氮的密度时发现：从空气得来的氮比从氨氧化分解产生的氮每升重0.0064克，他百思不得其解。化学家莱姆塞认为来自空气的氮气里面能含有一种较重的未知气体。这时化学教授杜瓦向他们提到剑桥大学的老前辈卡文迪许的上述实验和小气泡之谜。他们立即把卡文迪许的科学资料借来阅读。瑞利重复了卡文迪许当年的实验，很快得到了小气泡。莱姆塞设计了一个新的实验除去空气中的水蒸气、二氧化碳、氧气和氮气后也得到了这种气体，密度比氮气大，用分光镜检查后肯定这是一种新的元素，取名氩。这样卡文迪许当年的工作在1894年元素氩的发现中起了重要作用。1871年剑桥大学建立了一座物理实验室——以卡文迪许的名字命名。这就是著名的卡文迪许实验室，它在几十年内一直是世界现代物理学的一个重要研究中心。

氢是构成生命体的基本元素之一,却曾被广泛地认为是生理惰性气体,自从 1975 年 Dole 等人发现高压氢气舱内小鼠皮肤肿瘤的生长被抑制后“氢气生物学”的大门就被打开了。随着氢在生物体系内所起作用的研究不断开展,氢气在医学、农学等领域的积极作用也被广泛发掘，准确地认识氢在生命体中扮演的角色,将为解决众多生命难题提供全新的解决思路和途径。

氢气是自然界最小的分子，能够快速穿透生物膜，高效参与或调控细胞内部的生物化学反应。在医学上，因为其抗氧化、抗凋亡、抗炎症等效用，被逐渐开发成一种医疗气体应用于治疗帕金森、动脉硬化等疾病的研究中；在农学上，氢气不仅可以作为肥料提高土壤肥力和农作物产量，还能作为“绿色农药”提高植物抗胁迫能力的同时避免有毒有害物质的引入，在江苏如皋、浙江台州等地区已经建立了多个氢产业园，以探索氢在农业上的应用．发展氢细胞学的研究技术，深入探索氢参与细胞新陈代谢的过程，将有利于理解氢在生命体中的作用和地位，有助于推动氢在临床医学、农学等学科上广泛应用，为各类疾病预防与治疗、农业生产和病虫害防控等重大生命问题提供解决方案。

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