氢明明是非金属，可科学家为什么说木星内部存在液态金属氢？

　　氢确实属于非金属元素，所谓的金属氢，只是说氢在某种条件下具有了金属的性质。

　　氢属于非金属元素

　　氢元素在元素周期表中排第一，因为它是原子量最小的元素，原子量为1，仅由一个质子和一个电子构成。氢在常温常压下为气体，并且是最轻的气体，氢气分子由两个氢原子构成。在地球上氢通常以化合物的形式存在，比如水，水由两个氢原子和一个氧原子构成。

　　氢元素总共有三种同位素，分别为氕、氘、氚，。氘的原子核中包含一个质子和一个中子，即原子量为2。氚的原子量为3，原子核中有两个中子。通常所说的氢就是指的氕，因为它占自然界中氢的总量的99.98%。

　　在宇宙中，氢是丰度最高的元素，氦次之。以质量论，在宇宙诞生之初，氢大约占宇宙中原子总质量的75%，氦大约占25%。而宇宙中有许多恒星，恒星内部在进行着氢聚变为氦的核聚变反应，随着时间的增长，氢的比例会下降，氦和其它元素的占比会上升。木星主要就是由氢和氦构成的，太阳也一样。

　　金属与非金属的区别

　　要想弄明白什么是金属氢，就要先弄明白金属和非金属的区别。金属和非金属，我们通常是以它们在物理化学方面的性质差异和原子结构来区分的。

　　元素周期表中有100多种元素，非金属元素占了23种，金属元素占了80多种。从元素周期表的界面分布来看，金属元素主要分布在左下区域，而非金属元素主要分布在右上区域。在常温常压下，除了液态汞，其余的金属元素皆为固体；而非金属元素中除了液态的溴，其余皆为固体或者气体。

　　上图为液态金属汞

　　上图为液态非金属溴

　　金属具有金属光泽和延展性，是热和电的良导体，密度较大；而非金属通常是热和电的不良导体，没有金属光泽，密度较小。金属之所以能导电，是因为金属内部存在大量的自由电子。

　　在化学中，我们用元素的原子得失电子的能力来描述其金属性或者非金属性的强弱。失电子能力越强的原子，金属性越强；得电子能力越强的原子，非金属性越强。氧化还原反应中，一般金属性越强，还原性就越强；反之，非金属性越强，氧化性就越强。

　　元素的金属性或非金属性与原子的外层电子有关。除了少数几种金属，其余金属原子的最外层电子数均小于4，而非金属元素的原子最外层电子数一般大于4。

　　实际上，金属与非金属并没有严格的界限，在一定温度或者压力下会发生相变。比如，锡的同素异形体金属锡在低温下会转变成非金属形态的灰锡。元素周期表中位于金属和非金属交叉区域的元素又被称之为类金属（准金属或半金属），它们通常是半导体，包括硅、锗、砷、锑等元素。

　　金属氢仅存在于超高压环境下

　　导电性和金属光泽是区分金属和非金属的重要性质之一。当氢在某种条件下具有金属属性时，便称之为金属氢。

　　早在1934年，科学家就从理论上预测，作为主族元素的氢，在极端条件下会表现出金属性质。要想产生金属氢十分困难，因为氢在大约500万倍标准大气压的压力下才能转变为金属氢，要在地球上的实验室中产生如此高的压力很不容易。

　　上图展示了固态氢转变为固态金属氢的相变过程

　　当氢被压缩时，会由气态转变为液态，继续施压就转变为固态，进而形成金属氢。在普通状态下，两个氢原子通过共用电子形成氢分子。在超高压环境下，固态氢中的氢分子结构被破坏，转变为由氢原子构成的金属结构。简单来说，就是在极端条件下，共价键转变成了金属键。此时，固态氢中形成了大量的自由电子，已经具有了导电性，金属结构还使氢具有了金属光泽，因而被称之为金属氢。

　　金属氢已经不是通常意义下的物质，而是属于简并态物质。由于原子之间的距离被大大的压缩，金属氢的密度比普通氢的密要高上许多倍，与液态水的密度差不多，大约为一克每立方厘米。

　　金属氢有液态和固态之分，液态金属氢中的质子没有晶格次序。科学家们在地球上制造的金属氢就属于固态金属氢。液态金属氢的存在条件比固态金属氢更为苛刻，不仅需要更强的压力，还需要极高的温度。

　　金属氢由质子和电子紧密结合而成，具有高密度的特点，蕴含着很大的能量。不过，由于金属氢的存在条件极为苛刻，目前看来应用前景十分渺茫。

　　木星内部压力极大，温度极高

　　木星是太阳系内质量和体积最大的行星，是其他七大行星的质量总和的2.5倍，属于气态巨行星。土星、海王星和天王星也属于气态行星。虽然木星被叫做气态行星，但木星的内核仍然是固态的。木星主要由75%的氢和25%的氦构成，在超强的引力作用下，内部压力极大，完全能够存在金属氢。土星作为太阳系内第二大行星，与木星极为相似，内部也存在液态金属氢。

　　木星的结构由外到内依次为：气态氢、液态氢、液态金属氢、固态岩石内核。

　　木星内部的金属氢之所以是液态的，是因为木星内部压力极高，是地球大气压的几千万倍，并且木星内部的温度高达上万摄氏度。在这种条件下，金属氢只能以液态形式存在。

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