1 H 氫 不合時宜者

  氫是最原始的元素。它在宇宙大爆炸後不久就誕生了，獨一無二。雖然它與元素周期表的第一組和第七組的元素有相似之處，但它實際上並不屬於這兩組。它就是如此獨特，與其他所有元素都不一樣，但這不是氫的錯，因為它生而如此。

  

  原子由質子、電子和中子組成，這三種基本粒子可以說是組成元素的基石，元素的一切都是由它們的數量和比例來定義的，這三種「構件」決定了元素的特性和行為。氫之所以為氫，是因為它的原子核里只有一個帶正電的質子，如果質子更多的話，那就不是氫，而是別的元素了。氫原子核外，還有一個帶負電的電子繞著它旋轉，正負電荷平衡後，整體成為一個中性的原子。

  第三種基本粒子是中子，它幫助質子將正電荷約束在緻密的原子核里。但只含有一個質子的氫並不一定需要中子，在大多數情況下，沒有中子它也能運轉得很好。這也是氫與其他元素不同的特性之一。

  如果說質子數賦予一個原子以身份，電子則賦予它化學性質。改變一個原子中的質子數是很難的，需要相當特殊的條件才能發生。而電子則可以很容易地「共享」「捐贈」「竊取」或「轉移」。氫元素只有一個電子，因此如何利用這個電子才是最重要的事情。

  當氫原子失去它的電子後，只剩下一個微小的、裸露的質子(氫離子，H+)——一個帶正電荷的、小得難以想像的東西。它雖然很小，卻很威猛。氫離子(H+)是酸「咬人」的原因。失去電子牽絆的質子可以附著在其他分子上，改變這些分子的行為。在氫離子(H+)存在的情況下，很難發生的化學反應也有可能會發生，難溶於水的分子在氫離子(H+)的幫助下也會溶解在溶液中。

  如果氫總是失去電子變成氫離子(H+)，事情就會簡單得多。但實際上，它也可以得到一個電子變成氫負離子(H-)。但氫負離子(H-)只在氫原子和其他原子共用電子時才發揮作用。氫鍵是三個原子之間共用的纖細的電子橋，氫原子位於這三個原子的中間。氫鍵改變了遊戲規則，正是它讓生命成為可能。氫鍵使水保持液態，讓冰浮於水面。氫鍵的威力既強大到能讓DNA雙鏈結合在一起，但又弱到能被輕易分開，我們的生命密碼(DNA)信息才可能被讀取和複製。

  元素周期表的架構是根據各種元素的性質設計的，相似的元素更可能排在一起。但是氫元素卻很難定位，因為它太多才多藝了。它可以得到一個電子，變成帶一個負電荷的氫負離子(H-)，這正是鹵素(第七主族)的決定性特徵。有些鹵素是氣體形態，比如氟氣、氯氣，氫在這一點上和它們很相似，但這種相似之處也就到此為止了。也是因此，在某些不常用的元素周期表上，氫會位於鹵素的頂端——當然，它大部分時候都在第一主族(鹼金屬)上方，或者孤懸於外。

  從另一方面來看，氫可以失去一個電子，變成帶一個正電荷的離子，這是第一主族(鹼金屬)的主要特徵。雖然表面上看，氫和鹼金屬一點兒共同點都沒有，因為氫是氣體，而第一主族都是固態的金屬。許多科學家認為，只要施加強大的壓力將氫原子擠壓到足夠緊，氫也會變成「金屬」，但到目前為止，地球上還沒有人能達到足夠的壓力[1]。如果氫出現在第一主族的上方，設計者通常會給氫賦予不同的顏色，以示區別，或者乾脆留出一些空隙，讓它顯得非常獨特。

  總之，氫是一種很難在元素周期表上找到位置的元素，因為它太特立獨行了。然而，在已知的宇宙里，大約四分之三的原子都是氫原子。所以，並不是氫與其他元素格格不入，其他元素才是少數派。

  [1]　2017年1月26日《科學》雜誌報導，一個哈佛大學的研究團隊在495吉帕的氣壓下成功製得固態金屬氫，但仍有爭議。——譯者注(以下注釋如無特殊說明，均為譯者注)。