化学的尽头是哲学
化学作为一门自然学科，它既抽象又具体，其学科思想的内容丰富多彩。化学作为一门科学，延展开来，就是哲学，也就是说化学的尽头是哲学！
1对立统一思想
对立统一思想是哲学的重要内容，它在中学化学学科中无处不在。这一思想所体现的相互对立的同一问题的两个方面的相互依从关系。运用这一思想对化学知识的理解掌握及应用很有帮助。高中化学中的氧化还原反应是这一思想的具体体现，氧化和还原是一个氧化还原反应的两个方面，既相互依从又相互对立。换句话说，就是在一个氧化还原反应中既有电子的得失，又有化合价的升降，既有氧化剂又有还原剂，既有氧化产物又有还原产物，有氧化反应发生，必有还原反应发生等等。这一思想的建立，对学生学习氧化还原反应颇有帮助。另外在其他方面，如化学键的断裂与形成，元素的金属性与非金属性，电化学中的正负极和阴阳极，等等都包括对立统一思想。
2量变与质变的思想
哲学中明确告诉人们，物质量的积累必然会达到质的飞跃。中学化学中涉及到的化学反应物的量的多少，如足量，适量，少量必然会引起生成物的改变。石灰水中通入二氧化碳气体的多少，会引起生成物的改变。另外，如碳和氧气，硫化氢和氧气，铁与硝酸，三氯化铝与氢氧化钠，偏铝酸钠和盐酸，浓硫酸和酒精制备乙烯气体时170℃和140℃会生成不同物质。P2O5与冷水和热水反应的产物不同等等。这一思想的培养可以提高学生的智力水平，对学生能力的培养很有帮助。
3矛盾的普遍性与特殊性的思想
矛盾的特殊性与普遍性思想在化学学科中体现得更为具体和直观。普遍性是事物发展的一般规律，而特殊性使学科内容多姿多彩。化学中各主族元素原子结构，性质的相似性是一般规律，而其中所包含的许多特殊性更是不容忽视。卤族元素中氟元素无正化合价，氟单质与水反应产生氧气，与二氧化硅反应等等。碳族元素中大多数元素的正四价化合物是稳定的，但铅元素的正二价化合物是稳定的，正四价化合物很活泼。这一学科思想的渗透，对青年学生科学的人生观和世界观的形成很有益处。
4实践出真知的思想
化学是一门实验科学，它的许多规律的发现，知识的形成都源于具体的化学实验而非理论推理来推测产生的。化学反应速率的影响因素：温度，浓度，压强，催化剂以及其他条件的改变对反应速率的影响是通过化学实验得出结论。又知Fe3+与SCN-产生红色溶液，为什么会有此现象？只能说是实验结果，只能告诉学生这是客观事实，通过科学实验发现的，这必然会激发学生探究未知世界的兴趣，增强学生的动手能力，培养学生学习的积极性，主动性和创造性。
5分类思想
（1）由现象到本质的思想。
在氧化还原反应的认识和学习中，先从得氧失氧，化合价的升高和降低来初步认识，最终上升到氧化还原反应的本质——电子转移。这样循序渐进的认识过程使氧化还原反应这一概念的理解更清晰，同时也扩大了氧化还原反应的范围。
（2）从一般到特殊的思想。
一般性是物质的共性，特殊性是物质的个性。在化学中无色物质占大多数，而有色物质则是少数物质的个性，如：F2，Cl2，Br2，I2，NO2，AgCl，AgBr，AgI，Na2O2，Fe2+，Fe3+，Cu2＋，MnO4-等有特殊颜色；又知非金属氧化物大多数在固态时为分子晶体，但SiO2为原子晶体。这一分类思想的渗透会使学生对物质的认识产生浓厚兴趣，从而培养学生的科学精神。
（3）由简单到复杂的分类思想。
高中化学对电解质的教学采用了这一思想。先根据化合物在溶于水或熔化状态下是否导电将化合物分为电解质和非电解质，对电解质的进一步研究发现，在同一条件下，电解质的导电能力不一定相同，这样又将电解质分为强电解质和弱电解质。这样从简单处入手，层层深入，根据电解质的电离程度从本质上做了划分。
6解决问题具体化、程式化的思想
化学问题的解决在绝大多数条件下有具体固定的模式，在认真审题的基础上，应重视解决问题方法的选择，这样可以做到事半功倍的效果。在有机化学中物质同分异构体的书写和判断就有具体的防止重复、遗漏的科学方法。如判断分子式为C4H10O的属于醇类的同分异构体的种类，在本质上就是考查丁基（——C4H9）所产生异构的种类（4种）。因此，在实际教学中应根据问题的特点，寻找解决此类问题的最理想的，程式化的思路,给学生一个科学的方法。
7抽象理论形象化的思想
化学是研究微观世界物质的运动规律，许多物质是不能直接观察的，只有通过想象和类比使抽象理论形象化，才可理解所接触的理论知识。在原子结构理论中，原子，质子，中子，电子等微粒；物质结构理论中元素的化合价，化学键，晶体结构等知识就可通过形象具体的实物类比来认识学习。
8化学平衡和守衡思想
物质世界是复杂多样的，它们的发展变化必然遵循一定规律。化学中的平衡守衡思想就是这许多规律中的一部分，对这些规律的理解掌握能使我们更深层次地认识物质世界的发展变化特点。
化学中涉及到的平衡有：
（1）化学平衡（2）电离平衡（3）水解平衡（4）溶解平衡（5）结晶平衡。这些平衡变化规律都可用勒沙特列原理来解释。
化学中的守衡有：
（1）电荷守衡（2）电子守衡（3）原子守衡（4）物料守衡（5）能量守衡（热化学方程式中）。
在实际教学中向学生进行守衡思想教育，可以培养学生思维的灵活性，创造性，为学生认识世界改造世界打下良好基础。
总之，中学化学中的学科思想的渗透和引入，对学生学习化学帮助很大，同时，学生以后进入社会即就是长期不再接触化学知识，但其所建立的化学学科思想，一定会对他们所从事的工作产生深远影响，对青年学生形成科学的人生观，世界观，方法论会产生重大影响。

最常见的氢同位素是氕(H-1, H，原子质量1.007822)。第二种同位素是稳定的氘(H-2, D)，也就是H. C. Urey和他的同事在1932年发现的重氢。氘在自然界的占比为0.014%，其物理化学性质与氕略有不同。天然氢中几乎所有的氘都与氢原子结合，双原子氕-氘（H-D）在天然氢中含量为0.032%；分子氘的含量极少。第三个氢同位素是放射性氚(H-3, T)，半衰期12.3年，由E.卢瑟福在1934年发现，同时也合成了短寿命同位素H-4、H-5和H-7。
氢的物理性质
在很宽的温度范围内，以及在高压条件下，氢都可以被认为是理想气体。在标准温度和压力条件下，它是一种无色、无臭、无味、无毒、无腐蚀、非金属双原子气体，从生理学上没有显著危险。氢最重要的特点之一是低密度，这使得它在任何实际应用中都必须进行压缩或液化。氢在22K以上温度是活跃的，即几乎超过其气态的全部温度范围。
氢气具有高度扩散性和较高的浮力，释放后迅速与周围空气混合。扩散速度与扩散系数成正比，扩散速度随温度Tn而变化，n在1.72-1.8范围内。多组分混合物中的扩散通常用斯蒂芬-麦克斯韦方程来描述。氢在空气中的相对扩散速率比空气中的扩散速率大约4倍。氢在浮力作用下的上升速度不能直接确定，因为其取决于氢与空气的密度差、阻力和摩擦力。上升气体体积的形状和大小以及大气湍流对上升气体的最终速度也有影响。就安全特性而言，氢气向上的浮力在非密闭区域是有利的，但可能在密闭空间或部分密闭空间造成危险，氢气容易积聚，如积聚在屋顶下。扩散和浮力决定了气体与周围空气混合的速率。氢气与空气的快速混合是一个安全问题，因为它很快会导致可燃混合物，另一方面由于同样的原因，也会迅速稀释到非可燃范围。因此据估计，在一个典型的无约束条件的氢爆炸中，只有一小部分混合气体云参与释放，实际上不超过理论上可用能量的几个百分点。
由于氢气体积小，分子量小，黏度低，会导致其在较大的分子流率下泄漏的倾向。少量的扩散甚至可以通过完整的材料，特别是有机材料，这可能导致气体在密闭空间中聚集，对于液态氢也是成立的。氢的泄漏率比水高50倍，比氮高10倍。添加气味剂或着色剂会更容易检测到少量泄漏，然而这在大多数情况下是不可行的，对液氢也是不可行的。
在流体中的氢气会渗透到邻近容器的材料中。在较高的温度和压力下，氢会严重腐蚀低碳钢，导致脱碳和脆化。在任何情况下，涉及在压力下储存或输送氢气，这是一个严肃的问题。需要选择适当的材料（如特殊合金钢），以及防止脆化的技术。
氢以两种不同的形式共存，正氢和仲氢，它们的比例取决于温度。通常室温下正氢比例为75%(核自旋相同)，仲氢比例为25%(核自旋相反)。在小于80K的较低温度范围，仲氢是更稳定的形式。

在20K的平衡浓度时，仲氢比例为99.821%，正氢比例为0.179%。这个转变发生在一个较长的时期内(大约3 - 4天)，直到达到一个新的平衡状态。然而，磁性杂质和较低的氧浓度能够催化正氢和仲氢的转化，将转化率提高几个数量级(Fe(OH)3的催化效果很好)到几个小时。通过催化剂的作用，可以在任何温度下产生任意浓度的自旋态。在这两种自旋态之间，大多数物理性质只有细微的差别。最重要的是这两类状态之间的巨大能量差异，这导致了比热和导热系数的重大差异。辐射场的存在导致了自由氢原子和离子的产生，它们在重新结合之前也起到催化剂的作用。另一方面，再结合会产生过量的正氢。
氢也表现出正的汤姆逊-焦耳效应，温度超过193K，即反转温度。氢气在降压后温度升高，可能导致燃烧。例如，如果压力突然从20 MPa降至环境压力，温度变化为6度。然而，由于这种效应而自燃的几率很小；由于粉尘颗粒在降压过程中产生静电或在高温下自动点火，更容易发生爆炸。
液氢(LH2)具有极高的清洁度和更经济的储存特性，然而其消耗的能量大约是氢燃烧释放热的三分之一。另一个缺点是保存在低温储罐内的不可避免的蒸发损失。储存正氢甚至能提高蒸发速率。在20 K时，正氢转换为仲氢释放的热非常大，为670 kJ/kg，而在相同温度下汽化潜热为446 kJ/kg。这会产生安全问题，要求氢通路的设计能够以安全的方式带出转换释放的热量。
对于开放的液氢（LH2）池，需要考虑的是，低温氢气相对于环境气体挥发性较低，更容易与空气形成可燃混合物。此外，LH2由于空气组分的冷凝和凝固而迅速杂质化，特别可能导致富氧区形成冲击-爆炸混合物。在封闭区域，当LH2加热到环境温度时，体积会增大845倍，当地的气压可能急剧变化，这一现象带来了额外的危险。在封闭空间中，最终压力可能上升到172 MPa，这会使系统增压到爆裂。
温度进一步降低到沸点以下，最终产生液体和固体氢的混合物，或泥浆氢，SLH2。泥浆具有密度高、延展性和吸收热量时冷冻剂储存时间长等优点。即使低于大气压，蒸汽压也会降低，这就产生了安全风险，需要对进入系统的空气进行防护。此外，在固体形成时，正氢向仲氢的转换与相应的转换热的释放有关，需要进行考虑。三相点为温度13.8 K、压力7.2 kPa，在此状态下，三相均能保持平衡。
如果氢(或任何其他流体)维持在其临界温度和压力之上，就会形成单相的“超临界流体”。因为是可压缩的，其具有类似气体的性质，同时其具有类似液体的密度，在两者之间有一种短暂的状态，其特征是强烈的结构波动导致在临界点附近流体性质的不寻常行为。与液体相比，它也表现出更高的流速。在超临界状态下，低温氢的热物理性质与温度和压力有很强的作用关系。热物理性质变化很大，特别是在近临界区。比热容Cp在准临界温度(“热峰现象”)时存在极大值。超临界氢气的粘度随温度的变化而变化，可能发生湍流到层流的转变。换热系数在过渡区难以预测，在层流区低得多。
氢在极端接近压力（2~3×105MPa)和温度4400K下会发生相变，在室温下可能是超导的(液态)金属氢。1935年预测的这种效应最终在1996年的冲击压缩试验中得到证实。金属氢被认为存在于土星和木星的内部，但迄今为止在地球上还没有实际应用。
氢同时处于气态和液态，本质上是一种绝缘体。只有在发生电离的临界“击穿”电压以上，它才变成导电体。