氫是一種化學元素，在元素週期表中位於第一位。
氫
氫是一種化學元素，在元素週期表中位於第一位。
氫通常的單質形態是氫氣。
它是無色無味無臭，
極易燃燒的由雙原子分子組成的氣體，
氫氣是最輕的氣體。
中文名氫、英文名Hydrogen、化學式H
外
觀無色、無臭、可燃氣體。它是已知的最輕氣體。
應用：用作合成氨、合成甲醇、合成鹽酸的原料，冶金用還原劑等
含量分佈
在地球上和地球大氣中只存在極稀少的游離狀態氫。
在地殼裡，如果按質量計算，氫只佔總質量的1%，而如果按原子百分數計算，則佔17%。
氫在自然界中分佈很廣，水便是氫的“倉庫”——氫在水中的質量分數為11%；
泥土中約有1 . 5%的氫；石油、天然氣、動植物體也含氫。在空氣中，氫氣倒不多，約佔總體積的一千萬分之五。
在整個宇宙中，按原子百分數來說，氫卻是最多的元素。
據研究，在太陽的大氣中，按原子百分數計算，氫佔81
. 75%。
在宇宙空間中，氫原子的數目比其他所有元素原子的總和約大100倍。
元素簡介
氫是原子序數為1的化學元素，化學符號為H，
在元素週期表中位於第一位。
其原子質量為1 . 00794u，是最輕的元素，
也是宇宙中含量最多的元素，大約佔據宇宙質量的75%。
主星序上恆星的主要成分都是等離子態的氫。
而在地球上，自然條件形成的游離態的氫單質相對罕見。
氫最常見的同位素是氕，含1個質子，不含中子。
在離子化合物中，
氫原子可以得一個電子成為氫陰離子(以H -表示）構成氫化物，
也可以失去一個電子成為氫陽離子（以H +表示，簡稱氫離子），
但氫離子實際上以更為複雜的形式存在。
氫與除稀有氣體外的幾乎所有元素都可形成化合物，存在於水和幾乎所有的有機物中。
它在酸鹼化學中尤為重要，酸鹼反應中常存在氫離子的交換。
氫作為最簡單的原子，在原子物理中有特別的理論價值。對氫原子的能級、成鍵等的研究在量子力學的發展中起了關鍵作用。
氫氣（H 2）最早於16世紀初被人工合成，當時用的方法是將金屬置於強酸中。
1766～81年，亨利·卡文迪許發現氫氣是一種與以往所發現氣體不同的另一種氣體，
在燃燒時產生水，這一性質也決定了拉丁語“hydrogenium”這個名字（“生成水的物質”之意）。
常溫常壓下，氫氣是一種極易燃燒，無色透明、無臭無味的氣體。
氫原子則有極強的還原性。 在高溫下氫非常活潑。
除稀有氣體元素外，幾乎所有的元素都能與氫生成化合物。
基本屬性
外圍電子排布 1s 1 核外電子排布1 電子層K
原子量
1.00794
原子半徑（計算值）25（53）pm
同位素
氫是唯一的其同位素有不同的名稱的元素。（歷史上每種元素的不同同位素都有不同的名稱，現已不再使用。）
D和T也可以用作氘（deuterium）和氚（tritium）的符號，但P已作為磷的符號，故不再作為氕（protium）的符號。
按照IUPAC的指引，D或2
H和T或3
H都可以使用，但推薦使用2
H和3
H(同位素相對原子質量不同），生活中通常使用氕。
氫在自然界中存在的同位素有：氕（piē）（氫1，H）、氘（dāo）（氫2，重氫，D）、氚（chuān）（氫3，超重氫，T）
以人工方法合成的同位素有：
氫4、氫5、氫6、氫7
氕（氫-1）：氕的原子核只有一個質子，豐度達99
. 98%
，是構造第二簡單的的原子。
氘（氫-2）：氘為氫的一種穩定形態同位素，也被稱為重氫，元素符號一般為2H或D。
它的原子核由一顆質子和一顆中子組成。在大自然的含量約為一般氫的7000分之一。
氫（H）的同位素，其相對原子質量為普通輕氫的二倍，少量的存在於天然水中，用於核反應，
並在化學和生物學的研究工作中作示踪原子（deuterium）——亦稱“重氫”，
元素符號 D。
氚（氫-3）
它的原子核由一顆質子和兩顆中子所組成，並帶有放射性，會發生β衰變，其半衰期為12
. 43年。
自然界中存在極微，從核反應制得。主要用於熱核反應。
氫-4：氫-4是氫的同位素之一，它包含了質子和三個中子。
在實驗室裡，是用氘的原子核來轟炸氚的原子核，來合成一個氫4的原子核。
在這過程中，氚的原子核會從氘的原子核上吸收一個中子。氫4的質量為4
. 0279121U，半衰期為9
. 93696×10
-22
秒。
氫-4.1：氫-4.1結構上類似氦，它包含了2個質子和2個中子，
但因其中一個電子是渺子，但由於渺子的軌道特殊，軌道非常接近原子核，而最內側的電子軌道與渺子的軌道相較之下在很外側，
因此，該渺子可視為原子核的一部份，所以整個原子可視為：
原子核由1個渺子、2個質子和2個中子組成、外側只有一個電子，因此可以視為一種氫的同位素，也是一種奇異原子。
一個渺子重約0 . 1U，故名氫-
4 . 1（4
. 1H）。
氫-4 . 1原子可以與其他元素反應，和行為更像一個氫原子不是像惰性的氦原子。
氫-5：氫-5是氫的同位素之一，它的原子核包含了四個中子和一個質子，在實驗室裡用一個氚的原子核來轟炸氚，
這讓氚吸收兩個氚原子核的質子而形成了氫5。氫5的半衰期非常短，只有8
. 01930×10
-22
秒。
氫-6：氫-6是不穩定的氫同位素之一，它包含了一個質子和五個中子，半衰期為3×10
-22秒。
氫-7：氫-7是不穩定的氫同位素之一，它包含了一個質子和六個中子，
氫氣生物學效應
早在1975年就有人開展了氫氣治療腫瘤的研究，後來2001年才有法國學者將高壓氫用於治療肝臟寄生蟲感染的研究。
早期的研究只能簡單地觀察氫氣被動物呼吸後的反應，顯然觀察結果證明氫氣對動物沒有產生顯著的影響。
2007年日本學者報導，動物呼吸2%的氫可有效清除強毒性自由基，顯著改善腦缺血再灌注損傷，
採用化學反應、細胞學手段證明，氫溶解在液體中可選擇性中和羥自由基和亞硝酸陰離子。
而後兩者是氧化損傷的最重要介質，體內缺乏他們的清除機制，是多種疾病發生的重要基礎。
隨後他們又用肝缺血和心肌缺血動物模型，證明呼吸2%的氫可以治療肝和心肌缺血再灌注損傷。
採用飲用飽和氫水可治療應激引起的神經損傷和基因缺陷氧化應激動物的慢性氧化損傷。
美國匹茲堡大學器官移植中心學者Nakao等隨後證明，呼吸2%的氫可以治療小腸移植引起的炎症損傷，
飲用飽和氫水可治療心臟移植後心肌損傷、腎臟移植後慢性腎病。
國內第四軍醫大學謝克亮等的研究證明，呼吸氫氣能治療動物系統炎症、多器官功能衰竭和急性顱腦損傷。
孫學軍等的研究也證明，呼吸2%的氫可以治療新生兒腦缺血缺氧損傷。
隨後，孫學軍等成功製備了飽和氫注射液，並與國內40多家實驗室開展合作，
先後發現該注射液對疼痛、關節炎、急性胰腺炎、老年性癡呆、慢性氧中毒、一氧化碳中毒遲發性腦病、肝硬化、脂肪肝、
脊髓創傷、慢性低氧、腹膜炎、結腸炎、新生兒腦缺血缺氧損傷、心肌缺血再灌注損傷、
腎缺血再灌注損傷和小腸缺血再灌注損傷等具有良好的治療作用。
這些研究說明，氫是一種理想的自由基、特別是毒性自由基的良好清除劑，具有潛在的臨床應用前景。
用途
氫是重要工業原料，如生產合成氨和甲醇，也用來提煉石油，氫化有機物質作為收縮氣體，用在氧氫焰熔接器和火箭燃料中。
在高溫下用氫將金屬氧化物還原以製取金屬較之其他方法，產品的性質更易控制，同時金屬的純度也高。
廣泛用於鎢、鉬、鈷、鐵等金屬粉末和鍺、矽的生產。由於氫氣很輕，人們利用它來製作氫氣球。
氫氣與氧氣化合時，放出大量的熱，被利用來進行切割金屬。
利用氫的同位素氘和氚的原子核聚變時產生的能量能生產殺傷和破壞性極強的氫彈，其威力比原子彈大得多。
清潔能源，用於汽車等的燃料。為此，美國於2002年還提出了“國家氫動力計劃”。
但是由於技術還不成熟，還沒有進行大批的工業化應用。
2003年科學家發現，使用氫燃料會使大氣層中的氫增加約4～8倍。
認為可能會讓同溫層的上端更冷、雲層更多，還會加劇臭氧洞的擴大。
但是一些因素也可抵銷這種影響，如使用氯氟甲烷的減少、土壤的吸收、以及燃料電池的新技術的開發等。
在常溫下，氫比較不活潑，但可用合適的催化劑使之活化。在高溫下，氫是高度活潑的。
除稀有氣體元素外，幾乎所有的元素都能與氫生成化合物。
非金屬元素的氫化物通常稱為某化氫，如鹵化氫、硫化氫等；
金屬元素的氫化物稱為金屬氫化物，如氫化鋰、氫化鈣等。
氫是重要的工業原料，又是未來的能源，也是最清潔的燃料。
氫的同位素氘和氚可應用於核聚變，提供能量，因為技術原因，核聚變發電還無法大量應用。
醫學用途
一、氫氣治療疾病的概況
2007年，Ohsawa的關於氫氣選擇性抗氧化和對大鼠腦缺血治療作用的報導是該領域具有開創意義的工作。
該研究將大鼠中動脈臨時阻斷90分鐘（將一根縫合線插到大腦中動脈起始段），然後再灌流，
這是經典的腦中風動物模型，類似腦缺血後再恢復血流的情況。
在恢復血液供應前5分鐘開始給動物呼吸含氫氣1、2、4%的混合氣體35分鐘，結果發現動物腦組織壞死體積非常顯著地減少。
日本學者將這種作用歸因於氫氣可以選擇性中和羥基自由基（羥基自由基是生物體毒性最強的自由基）
儘管氫氣也可以中和亞硝酸陰離子，但作用比較弱。
氫氣的分子效應可在多種組織和疾病存在，
例如大腦、脊髓、眼、耳、肺、心、肝、腎、胰腺、小腸、血管、肌肉、軟骨、代謝系統、圍產期疾病和炎症等。
在上述這些器官、組織和疾病狀態中，氫氣對器官缺血再灌注損傷和炎症相關疾病的治療效果最顯著，有4篇文章涉及到惡性腫瘤。
二、氫氣治療疾病的病理生理學機制
目前關於氫氣治療疾病病理生理學機制主流觀點仍是氫氣的選擇性抗氧化，
在選擇性抗氧化基礎上，人們相繼證明氫氣對各類疾病過程中的氧化損傷，炎症反應、細胞凋亡和血管異常增生等具有治療作用。
活性氧在各類心腦血管疾病如中風和心肌梗死、代謝性疾病如糖尿病動脈硬化等
人類重要急性和慢性疾病的病理生理進程中扮演了重要角色，它是分子氧在還原過程中的中間產物，
包括以氧自由基形式存在和非氧自由基形式存在的兩大類物質，
其中氧自由基又包括羥自由基、超氧陰離子、一氧化氮、亞硝酸陰離子等物質。
生理情況下，活性氧在體內不斷產生，也不斷被清除，處於動態平衡。
但在缺血、炎症等病理狀態下，機體將產生大量的活性氧。
其中，羥自由基和過氧亞硝基陰離子毒性較強，是細胞氧化損傷的主要介質。
而一氧化氮、超氧陰離子和過氧化氫等物質毒性較弱，具有重要的信號轉導作用。
既往在抗氧化損傷的治療中，還原性過強的藥物可能導致機體氧化-還原狀態出現新的失衡。
2007年Ohsawa等人研究證實，氫氣能夠選擇性清除毒性較強的羥自由基和亞硝酸陰離子，
而對其它具有重要生物學功能、毒性較低的活性氧影響不大，此即氫氣的選擇性抗氧化作用。
該作用為抗氧化治療提供了新的思路。
早在2001年，Gharib等人報導吸入8個大氣壓的氫氣對肝臟血吸蟲感染引起的炎症反應具有治療作用，
他們認為氫氣與羥自由基直接反應是氫氣抗炎作用的基礎。
2009年Kajiya等人報導氫氣能明顯抑制葡聚醣硫酸鈉誘發的結腸炎症反應，
減少受損結腸的炎症因子水平，減輕炎症的病理損傷，改善預後。
氫氣的抗炎作用與其抑制活性氧產生、中和羥自由基、抑制促炎因子釋放有關。
另外，巨噬細胞在炎症反應和免疫調節中起重要作用，氫氣對巨噬細胞的調節為其抗炎作用奠定了基礎。
孫學軍等2008年的研究發現，氫氣能減少大鼠缺血缺氧模型的組織損傷，
呼吸低濃度的氫氣可時間依賴性地減少凋亡酶Caspase-3和Caspase-12的活性，
減少凋亡陽性細胞數量，研究提示氫氣的作用與減少Caspase依賴性凋亡有關。
Kubota等報導使用含氫氣的水滴眼具有抗角膜血管增生的作用。
三、氫氣對中樞神經系統疾病的治療作用
氫氣生物學效應發現以來，氫氣對以腦血管疾病為代表和以老年性癡呆，
為代表的中樞神經系統疾功能紊亂都具有明顯的保護作用。
Ohsawa等2007年報導的呼吸氫氣對大鼠左大腦中動脈阻斷模型的治療作用後。
孫學軍等很快證明呼吸氫氣對新生兒窒息引起的缺血缺氧性腦損傷具有理想的治療作用，
發現氫氣對缺血缺氧性腦損傷後神經細胞凋亡酶活性有抑製作用，凋亡酶活性下降導致神經細胞凋亡減少，
使神經細胞壞死減少。從而減輕了腦損傷，保護了成年後的腦功能。
氫氣對心臟停跳引起的腦損傷具有保護作用，這進一步肯定了氫氣對缺血缺氧性腦損傷的保護作用。
衣達拉奉是目前唯一被批准用於中風治療的抗氧化藥物，和單純使用衣達拉奉相比，
氫氣聯合使用衣達拉奉上述核磁共振檢測指標均獲得更好的改善。
美國Loma Linda神經外科研究所和南京醫科大學、浙江大學附屬醫院神經外科等三家實驗室
先後報導氫氣呼吸和注射氫氣生理鹽水對腦出血和珠網膜下腔出血引起的早期腦損傷、神經細胞壞死、
腦水腫和血管痙攣等具有理想的保護作用。
氫氣對神經退行性疾病的治療作用
巴金森病是腦幹神經核黑質內多巴胺神經元死亡引起的疾病，經常是許多其他神經退行性疾病如老年性癡呆的繼發表現。
孫學軍等在模型製備前1週開始給動物隨意飲用氫氣飽和水，結果發現該治療可完全消除單側巴金森病症狀的發生。
研究結果表明，和其他如銀杏葉比較，氫氣具有更理想的治療效果。
四、氫氣對肝臟病的治療作用
氫氣在肝臟領域的應用研究十分突出，是早在2001年，法國潛水醫學領域就有學者希望證明氫氣的抗氧化作用，
在馬賽法國著名飽和潛水設備公司COMEX
SA的設備、技術和人員幫助下，他們開展了這一研究。
讓感染了肝日本曼氏血吸蟲病的小鼠連
續14天呼吸氫氧混合氣（氫氣濃度為87.5%，分壓為0.7
Mpa），
觀察對小鼠肝臟功能、肝組織氧化損傷、纖維化和血液炎症反應等方面的影響，
研究結果證明，連續呼吸高壓氫氣對肝臟血吸蟲病動物的肝組織損傷、炎症反應和後期的肝纖維化均有非常顯著的保護作用。
Fukuda等在2007年製作了大鼠肝臟缺血再灌注的模型，通過對組織標本的HE染色加MDA加肝功能酶學檢測，
發現氫氣療法對肝臟的缺血損傷有非常明顯的治療效果。
2009年時，哈佛大學口腔醫院的學者Kajiya等在實驗中讓大老鼠喝下能產生氫氣的細菌，
發現對伴刀豆球蛋白誘導的肝炎具有預防作用，如果用抗生素殺滅這些細菌，
則抗肝炎的作用消失，這顯示了氫氣對肝炎的預防與治療作用。
他們還證明，飲用氫氣飽和水對伴刀豆球蛋白誘導的肝炎具有類似的治療效果。
同年，Tsai等發現飲用富氫電解水可以保護小鼠四氯化碳誘導的肝臟損傷。
中國學者孫漢勇等採用GalN/LPS，CCl4和DEN 3種肝損傷動物模型，通過檢測氫氣、活性氧水平，評價氧化損傷、
細胞凋亡和炎性反應程度，發現腹腔注射氫氣生理鹽水對急性肝臟損傷、肝纖維化和肝臟細胞增生均具有顯著的抑製作用，
同時細胞碉亡相關分子如JNK和caspase-3活性下降，研究結果證明氫氣不僅能治療急性肝臟損傷，而且能治療肝硬化。
劉渠等研究認為，腹腔注射氫氣生理鹽水通過提高肝臟抗氧化能力，抑制肝臟炎性反應能治療膽管阻塞後黃疸和肝損傷，
這對臨床上的指導意義很大。
對非酒精性脂肪肝的研究證明，長時間飲用氫氣水可以對抗高脂飲食引起的脂肪肝，不僅對肝臟功能、肝形態學如纖維化，
而且對脂肪肝相關細胞內信號通路均有明顯的阻斷效應，
該效果可以和傳統的治療脂肪肝的藥物吡格列酮（促進胰島素受體敏感性，降血脂）治療效果相嫣美。
長期飲用氫氣水不僅可以對抗脂肪肝，而且可以顯著減少這種脂肪肝晚期轉化成肝癌的比例，
也就是說可以減少脂肪肝發生肝癌的可能性。
氫氣可以通過促進一種重要的信號分子FGF
21發揮減肥和治療脂肪肝的效果。
氫氣在肝臟疾病的臨床研究十分缺乏，最近韓國學者Kang等對49例接受放射治療的惡性肝癌病人，
採用隨機安慰劑對照方法，給病人在放射治療期間飲用一定量的金屬鎂製備的氫氣水，
通過對生活質量進行評價，發現該氫氣水可顯著提高肝癌病人放射治療後的生活量，同時可以降低血液中氧化應激指標。
氫氣作為一種選擇性抗氧化物質，氫對肝臟缺血、藥物性肝炎、膽管阻塞引起的肝硬化、
脂肪肝等多種類型的肝臟疾病具有有效和明顯的治療作用。
五、氫氣的臨床研究進展
到目前為至，先後有7個疾病臨床研究報導，分別是二型糖尿病、代謝綜合症、血液透析、炎症/線粒體肌肉病、
腦幹缺血和放射治療副作用和系統性紅斑狼瘡。從世界衛生組織註冊的信息中可以發現，也有一些沒有發表論文的臨床研究。
這些研究報告顯示氫氣在人體脂代謝和糖代謝中的關鍵的調節作用。