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水的合成否定了水是元素的错误观念在古希腊恩培多克勒提出宇宙间只存在火、气、水、土四种元素它们组成万物。从那时起直到18世纪70年代人们一直认为水是一种元素。1781年普利斯特里将氢气和空气放在闭口玻璃瓶中用电火花引爆发现瓶的内壁有露珠出现。同年卡文迪许也用不同比例的氢气与空气的混合物反复进行这项实验确认这种露滴是纯净的水表明氢是水的一种成分。这时氧气也已发现卡文迪许又用纯氧代替空气进行试验不仅证明氢和氧化合成水而且确认大约2份体积的氢与1份体积的氧恰好化合成水发表于1784年。这些实验结果本已毫无异议地证明了水是氢和氧的化合物,而不是一种元素。但卡文迪许却和普利斯特里一样仍坚持认为水是一种元素，氧是失去燃素的水，氢则是含有过多燃素的水。他用下式表示“易燃空气”氢的燃烧：

水+燃素+ 水燃素→水

易燃空气氢 失燃素空气氧

1782年拉瓦锡重复了他们的实验并用红热的枪筒分解了水蒸气明确提出正确的结论水不是元素而是氢和氧的化合物纠正了两千多年来把水当做元素的错误概念。1787年他把过去称作“易燃空气”的这种气体命名为“Hydrogen”氢意思是“产生水的”并确认它是一种元素。

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1766年由卡文迪许（H.Cavendish）在英国发现。

在化学史上人们把氢元素的发现与“发现和证明了水是氢和氧的化合物而非元素”这两项重大成就主要归功于英国化学家和物理学家卡文迪许（CavendishH.1731-1810）。

在化学史上有一个与这些论文稿有关的有趣的故事。卡文迪许1785年做过一个实验他将电火花通过寻常空气和氧气的混合体想把其中的氮全部氧化掉产生的二氧化氮用苛性钾吸收。实验做了三个星期后残留下一小气泡不能被氧化。他的实验记录保存在留下的文稿中后面写道“空气中的浊气不是单一的物质氮气还有一种不与脱燃素空气氧化合的浊气总量不超过全部空气的1/12.一百多年后1892年英国剑桥大学的物理学家瑞利（RagleighL.1842-1919）测定氮的密度时发现从空气得来的氮比从氨氧化分解产生的氮每升重0.0064克百思不得其解。化学家莱姆塞（RamsayW.1852-1916）认为来自空气的氮气里面能含有一种较重的未知气体。这时化学教授杜瓦DuvelJ.1842-1923向他们提到剑桥大学的老前辈卡文迪许的上述实验和小气泡之谜。他们立即把卡文迪许的科学资料借来阅读瑞利重复了卡文迪许当年的实验很快得到了小气泡。莱姆塞设计了一个新的实验除去空气中的水蒸气、二氧化碳、氧气和氮气后也得到了这种气体密度比氮气大用分光镜检查后肯定这是一种新的元素取名氩。这样卡文迪许当年的工作在1894年元素氩的发现中起了重要作用。从这个故事可看出卡文迪许严谨的科研作风和他对化学的重大贡献。1871年剑桥大学建立了一座物理实验室以卡文迪许的名字命名这就是有名的卡文迪许实验室它在几十年内一直是世界现代物理学的一个重要研究中心。

对氢原子的氧化也即让氢原子失去其电子即可得到H+氢离子。氢离子不含电子由于氢原子通常不含中子故氢离子通常只含1个质子。这也就是为什么常将H+直接称为质子的原因。H+是酸碱理论的重要离子。

裸露的质子H+不能直接在溶液或离子晶体中存在这是由氢离子和其他原子、分子不可抗拒的吸引力造成的。除非在等离子态物质中氢离子不会脱离分子或原子的电子云。但是“质子”或“氢离子”这个概念有时也指带有一个质子的其他粒子通常也记做“H+”。

为了避免认为溶液中存在孤立的氢离子一般在水溶液中将水和氢离子构成的离子称为水合氢离子H3O+。但这也只是一种理想化的情形。氢离子在水溶液中事实上以类似于H9O4+的形式存在。

尽管在地球上少见H3+离子质子化分子氢却是宇宙中常见的离子之一。

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