氢(H)是结构最简单的原子,由一个质子和一个电子组成。当氢原子失去它唯一的电子时,便成为了常见的氢质子(H⁺),也就是我们常说的氢离子。但氢还有一种特殊形态——氢负离子(H⁻),即氢原子额外获得一个电子,形成了带负电的离子。
作为宇宙中最小的原子,氢原子的“核心”只有一个质子,带的正电很少,吸引力很弱,它只能牢牢抓住一个电子。如果再硬塞给它一个电子,形成带负电的氢离子(H⁻),这个小小的原子核就“管不住”两个互相排斥的电子了。另外,这两个带负电的电子挤在极小的空间里,会强烈地互相推开,导致整个结构非常不稳定。因此,氢负离子就像一颗“电子炸弹”,很容易就把多余的那个电子扔给周围的其它物质,从而表现出很强的还原性。
尽管“罕见”,氢负离子却在许多科学过程中扮演重要角色。例如,它活跃于高温化学反应、星际空间演化以及氢能源技术(如储氢、氢负离子电池)等领域。在自然界中,氢负离子通常只能在极端环境中存在,例如恒星大气内部或受控的实验室装置里。(文/崔继荣 图/陈思)