水素分子 (H2)
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/11/05 06:05 UTC 版)
「磁気モーメント」の記事における「水素分子 (H2)」の解説
水素分子には、2つの原子核（陽子）が持つスピンの向きによって、オルト水素とパラ水素と呼ばれる2種類の異性体（核スピン異性体）が存在する。オルト水素では互いの原子核のスピンの向きが平行で、パラ水素ではスピンの向きが反平行である。
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水素分子
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/08/06 04:59 UTC 版)
水素分子は、常温常圧では無色無臭の気体として存在する、分子式 H2で表される単体である。分子量2.01588、融点 −259.2 °C（常圧）、沸点 −252.9 °C（常圧）、密度 0.0899 g/L、比重 0.0695（空気を 1 として）、臨界圧力 12.80 気圧、水への溶解度 0.021 mL/mL（0 °C）。最も軽い気体である。原子間距離は 74 pm、結合エネルギーはおよそ 435 kJ/mol。 水素分子は常温では安定であり、フッ素以外とは化学反応をまったく起こさない。しかし何かしらの外部要因があればその限りではなく、たとえば光がある状態では塩素と激しい反応を起こす。また、水素と酸素を混合したものに火をつけると起きる激しい爆発（水素爆鳴気）は、混合比下限は4.65 %、上限は93.3 %であり、空気との混合では4.1 – 74.2 %となり、これはアセチレンに次ぐ広い爆発限界の範囲を持つ。 ガス密度が低い水素は速い速度で拡散する性質を持ち、また燃焼時の伝播も速い。そのため、ガス漏れを起こしやすい傾向にある。原子径の小ささから、金属材料に侵入し機械的特性を低下させる（水素脆化）傾向が強い。これは高温高圧環境下で顕著となり、封入容器の材質には注意を払う必要がある。−250 °C以下で液化させると体積は 800分の1となり、さらに軽いため低温貯蔵性には優れる。 ガス惑星の内部など非常に高い圧力下では性質が変わり、液状の金属になると考えられている。逆に宇宙空間など非常に圧力が低い場合、H2+やH3+、単独の水素原子などの状態も観測されている。H2分子形状の雲は星の形成などに関係があると考えられており、特に新生惑星や衛星の観察時にはそれを注視することが多い。
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