2009年7月29日
水素分子
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。融点 −259.2 ℃、沸点 −252.6 ℃、密度 0.0899g/l、比重 0.0695（空気を1として）。最も軽い気体である。原子間距離は 0.074 nm、結合エネルギーはおよそ 104 kcal/mol。
水素分子は常温で安定であるが、反応性は高く、様々な物質と化学反応を起こす。特にフッ素とは低温でも非常に激しく反応し、また水素と酸素を体積比 2:1 で混合したものに火を付けると激しく爆発する（水素爆鳴気）。
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、単独の水素原子で存在していることもある。H2 分子形状の雲は星の形成などに関係あると考えられている。
オルト水素とパラ水素
水素分子は、それぞれの原子核（プロトン）の核スピンの配向により、オルト（オルソ、ortho）とパラ (para) の2種類の異性体が存在する。統計的な重みが大きいほうをオルソと呼ぶ。オルト水素は、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。オルト水素とパラ水素は、化学的性質に違いがないが、物理的性質（比熱や熱伝導率など）が若干異なる。
常温以上では、オルト水素とパラ水素の存在比はおよそ 3:1 である。低温になるほどパラ水素の存在比が増し、絶対零度付近ではほぼ 100% パラ水素となる。
金属水素
水素は非常に高い圧力下において金属化すると考えられている。実際に、1996年にローレンス・リバモア国立研究所のグループが、140GPa（1GPa = 約1万気圧）, 数千℃という状態で100万分の1秒以下という寿命であるが、液体の金属水素を観測したと報告している。しかしながら、2006年現在、数百GPaのオーダーで圧力を加える実験が行われているものの、固体の金属水素の観測はされていない。
励起状態の水素が金属化すると極めて強力な爆薬になるとの理論計算が行われ、電子励起爆薬として研究されている。この理論では圧力だけでは不十分であり、水素を励起状態にして圧力をかければ金属化するとしている。
超伝導の可能性
金属化そのものが達成されていないためにその真偽は未だ不明であるが、金属化した水素は室温超伝導を達成するのではないかという予想がある。この可能性の傍証として、周期表で水素のすぐ下のリチウムは、30 GPa 以上という超高圧下で超伝導状態となることが示されている。リチウムの超伝導への転移温度は圧力 48 GPa で 20 K 程度であるが、この数字は単体元素のものとしては高い部類に入り、いくつかの例外を除けば一般に軽い元素ほど転移温度は高くなるため、最も軽い元素である水素は、より高い転移温度を持つ可能性が十分ある。
木星深部は非常に高い圧力になっており、液体金属水素が観測された条件と似ている。木星を構成する最も主要な元素の一つである水素は、この状況下では金属化している可能性があり、木星の磁場との関わりも指摘されている。
『ウィキペディア（Wikipedia）』引用
オルト水素とパラ水素あたり明日のテストに出てきそうです。勉強しなくちゃな。
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