簡単な原子構造をもち、全宇宙での存在度が最大。地殻・海では酸素・ケイ素に次ぐ。質量数二の核種を重水素、三の核種を三重水素ともいう。単体は二原子分子から成り、常温で無色無臭の気体。沸点は摂氏マイナス252.87度。水の電気分解や石油から得られる炭化水素と水との反応、炭化水素の部分酸化などで製造される。酸素と化合して水となる。有機化合物の基本構成元素の一。図表・付録は収録させておりません。それぞれの用語は執筆時点での最新のもので、常に最新の内容であることを保証するものではありません。日本大百科全書(ニッポニカ)水素すいそhydrogen周期表中第1周期、第1番元素である。族の両方に属させるか、あるいはその特異性を重視して、いずれの族にも含めず、独立した扱いをとることがある。同位体として質量数2および3のもの(重水素)が存在するが、ほかの元素の場合と異なり、普通の水素原子(重水素に対し軽水素、プロチウムという)の2倍、3倍というように質量の差が甚だしく、その性質の違いも大きい。それゆえ、質量数2の水素を重水素あるいはジュウテリウム(Dまたは2H)、質量数3の水素を三重水素あるいはトリチウム(Tまたは3H)とよぶ。]歴史1766年、イギリスのキャベンディッシュにより、酸と金属から得られる可燃性の気体として確認された。当時信じられていたフロギストン説に従って、彼は初めこの軽い気体をフロギストンと考えたが、1781年にこの気体が燃えて水のみを生じることを自分で確かめてからは、このものが水とフロギストンとの化合物であると考えるようになった。これを正しく元素として認識したのはフランスのラボアジエであった。ギリシア語でhydroは水、gennaoはつくるの意味である。元素記号Hはラテン名hydrogeniumの頭文字である。アメリカのH・C・ユーリーらは1933年、水の電解を繰り返して重水素を発見した。Oliphant(1901―2000)らは、重水素化合物にジュウテロンを衝撃させて初めてトリチウムをつくった。1950年には大気中にトリチウムが検出された。宇宙全体では水素はもっとも多量に存在する。単体は全物質中もっとも軽く、したがって地球の上層大気には多く集まり下層部分ではきわめて少なく、乾燥空気は約5×10-5容量%の水素を含むだけである。単体水素は火山の噴気、天然ガス中などに存在するが、地球表面では酸素と化合した水の形で、岩石圏(結晶水など)、水圏(海水、大陸氷など)、気圏および生物圏にわたって広く存在している。水素は各種の星、あるいは星間物質としても存在し、宇宙空間に広く分布し、宇宙全体の総原子数の約93%を占める。水素は他のすべての元素の出発物質でもある。ガスなどを酸素または空気、水蒸気などと高温で反応させて合成ガス(一酸化炭素と水素の混合物)をつくり、これから水素を取り出す。そのほか、1000°C以上に熱した炭素に水蒸気を通して得られる水性ガスからの分離、炭化水素の熱分解、塩水の電気分解などが利用される。実験室では、亜鉛に希塩酸または希硫酸を反応させてつくるか、水酸化アルカリまたは硫酸の水溶液を電気分解してつくる。市販の赤色ボンベに入っている水素は、普通99.5%以上の純度があり、通常の目的にはそのまま使用して差し支えない。重水素は重水を電気分解して工業的につくられている。水素原子はもっとも簡単な原子で、原子核(陽子1個)と電子1個からなる。ジュウテリウムは原子核に中性子1個、トリチウムは2個の中性子をもつ。これらは沸点、融点などの物理的性質だけでなく、化学的反応性にもいくぶんか差がみられる。トリチウムは放射性で、電子を放出して自然に崩壊する。水素は常温で無色、無味、無臭の気体。つねに二原子分子H2として存在する。化学反応や電気分解などによって発生する瞬間の水素の活性状態(いわゆる発生期の水素)や水素の低圧放電管内では原子状水素として存在する。水素分子の2個の原子核(陽子)はそれぞれ自転しているので、自転の方向が同じであるオルト水素と、反対であるパラ水素という異性体がある。常温では、オルト水素75%とパラ水素25%の混合物であり、温度を下げていくとパラ水素の割合が増えていく(たとえば-193.1°C:48.35%、-253.1°C:99.8%)。水素分子は分子量がもっとも小さく、そのためすべての気体のなかでもっとも軽く、同じ温度での分子速度は、すべての気体のなかでいちばん大きい。このため熱伝導率も空気の約7倍と大きく、冷却効果が優れている。常温では反応性に乏しく、直接化合するのはフッ素だけである。塩素とは光の作用のもとに爆発的に化合する。1:1混合物は塩素爆鳴気とよばれている。高温では活性となり、多くの金属、非金属元素と化合して水素化物をつくる。金属によっては、水素の分圧が高いとき吸収し、低くなるとふたたび放出するものがある(たとえばパラジウム、ニッケルなど)。水素と酸素との混合物は常温では安定であるが、550°C以上に熱するか、火花あるいは炎など、また適当な触媒の存在で、多量の熱を発して反応し水を生成する。2:1混合物は爆鳴気とよばれ、もっとも激しく爆発する。空気中あるいは酸素中では炎をあげて燃え、水を生成する。金属酸化物と熱すると還元して金属を生じる。水素化(水素添加)などの反応をおこす。(約2500°C)として金属の溶接・切断などに、液体水素は低温実験用の冷却剤として用いられる。これらのなかで近年もっとも注目されるのは、エネルギーとしての用途である。水素は、燃えれば水となり環境汚染を生じないことから燃料電池その他に用いられる。液体水素は低温実験用の冷却剤として用いられる。Inc.それぞれの解説は執筆時点のもので、常に最新の内容であることを保証するものではありません。天然には水または有機物などの化合物として広く存在する。クラーク数〇・八七で第九位。成り、元素中最も簡単な構造をもつ。熱伝導率が高く、熱に対して安定。分子運動速度が大きく、最も拡散しやすい。一般に常温では不活発だが、温度を上げると多くの元素や化合物と直接反応する。生物学的には、生体内の酸化還元反応にあずかり、有機・無機の水素供与体から他の水素受容体に移動する。Inc.それぞれの用語は執筆時点での最新のもので、常に最新の内容であることを保証するものではありません。reserved.それぞれの項目は執筆時点での最新のもので、常に最新の内容であることを保証するものではありません。「水素」の用語解説はコトバンクが提供しています。小学館|「コトバンク」とは|辞書全一覧|利用規約|Q&A|サイトマップ|使い方|「コトバンク」は朝日新聞社の登録商標です。MARKETINGに帰属します。当サイトで提供する用語解説の著作権は、(株)朝日新聞社及び(株)朝日新聞出版等の権利者に帰属します。記事、写真、データ等の無断転載・転用を禁じます。Corporation。