在化學(xué)元素史上,人們把氫氣的發(fā)現(xiàn)者確定為英國化學(xué)家和物理學(xué)家卡文迪許。
16世紀(jì)末期,瑞士化學(xué)家帕拉塞爾蘇斯注意到一個現(xiàn)象,酸腐蝕金屬時會產(chǎn)生一種可以燃燒的氣體,也就是說他無意中發(fā)現(xiàn)了氫氣。1671年,愛爾蘭著名哲學(xué)家、化學(xué)家、物理學(xué)家和發(fā)明家羅伯特·玻義爾也曾經(jīng)研究過氫氣,而且他描述了氫氣性質(zhì)。在科學(xué)史上,人們最終把氫氣的發(fā)現(xiàn)者確定為亨利·卡文迪什。因?yàn)槭撬钕劝褮錃馐占饋恚⒆屑?xì)加以研究,并確定了氫氣密度等性質(zhì)。
1766年,卡文迪什把一篇名為《論人工空氣》的研究報告提交給英國皇家學(xué)會。在這一論文中,所論及的除碳酸氣外,主要講的就是氫氣??ㄎ牡鲜灿描F和鋅等與鹽酸及稀硫酸反應(yīng)的方法制取氫氣,并將氫氣用水銀槽法收集起來。他發(fā)現(xiàn),用一定量的某種金屬與足量的各種酸作用,所產(chǎn)生的氫氣量總是固定不變的,與酸的種類和濃度無關(guān)。他還發(fā)現(xiàn),氫氣與空氣混合點(diǎn)燃會發(fā)生爆炸。所以卡文迪什稱氫氣為“可燃空氣”,并指出,這種氣體比普通空氣輕11倍,不溶于水或堿溶液。
1781年,英國化學(xué)家普利斯特里在做有關(guān)“可燃空氣”的實(shí)驗(yàn)時,發(fā)現(xiàn)它和空氣混合爆炸后有液體產(chǎn)生。普利斯特里把這一發(fā)現(xiàn)告訴了卡文迪什,卡文迪什用多種不同比例的氫和空氣的混合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn),證實(shí)了普利斯特里的發(fā)現(xiàn),并斷定所生成的液體是水。卡文迪什指出,如果把氫氣和氧氣放在一個玻璃球里,再通上電,就生成水。當(dāng)氧氣被發(fā)現(xiàn)后,卡文迪什用純氧代替空氣重復(fù)以前的實(shí)驗(yàn),不僅證明氫氣與氧氣化合成水,而且定量地確認(rèn)大約2體積氫氣與1體積氧氣恰好化合成水,該結(jié)果發(fā)表于1784年。由于卡文迪什是燃素學(xué)說的虔誠信徒,所以他認(rèn)為,金屬中含有燃素,當(dāng)金屬在酸中溶解的時候,金屬所含的燃素釋放出來,形成了這種“可燃空氣”。盡管卡文迪什首先發(fā)現(xiàn)了氫氣,并首先證明了氫氣和氧氣反應(yīng)的定量關(guān)系,但由于受到傳統(tǒng)理論的束縛,他并沒有正確認(rèn)識到氫氣發(fā)現(xiàn)的重要價值。
1782年,拉瓦錫重復(fù)了他們的實(shí)驗(yàn),并用紅熱的槍筒分解了水蒸氣,明確提出正確的結(jié)論:水不是元素而是氫和氧的化合物,糾正了兩千多年來把水當(dāng)做元素的錯誤概念。1787年,他把過去稱作“易燃空氣”的這種氣體命名為“Hydrogen”(氫),意思是“產(chǎn)生水的”,并確認(rèn)它是一種元素。
在地球上和地球大氣中只存在極稀少的游離狀態(tài)氫。泥土中約有1.5%的氫,石油、天然氣、動植物體也含氫氣。氫氣密度非常小,是自然界分子量最小的氣體,比空氣的密度小許多,是空氣的1/14。即在0 ℃時,一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,氫氣的密度為0.0899 g/L。