水素と酸素の決定的な違いは、水素が非常に軽い気体であるのに対し、酸素は重い気体であることです。

すべての生物、特に人間にとって、酸素が重要であることは周知の事実です。すべての生命を支える唯一の気体です。もう一つ、私たちが水素と呼んでいる気体がありますが、これも同様に重要なものです。水素と酸素はいろいろな意味で違う。しかし、私たちにとって最大の恩恵は、この2つのガスが化学反応を起こし、私たちに必要不可欠な水を形成することです。この2つの気体を性質で比較してみよう。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 水素とは 3. 酸素とは 4. 水素と酸素の共通点 5. 横並び比較 - 表形式での水素と酸素 6. まとめ

水素は何ですか？

水素は地球上で最も多く存在する物質で、全物質の質量の75％近くを占めている。水素は、水素原子を2つ持っているので、2原子ガスに分類されます。このガスは非常に軽いため、地球の引力から逃れ、地球大気圏内では希少な存在となっています。地球上の水素は、そのほとんどが元素状水素である。その大部分は炭化水素と水の形をしています。

水素分子のモル質量は2.016g/molで、無色、無臭、無味、高可燃性の気体である。このガスは、ある種の嫌気性代謝反応の産物であり、一部の微生物が生成することがある。しかし、水素の製造は16世紀初頭に金属と酸の反応によって行われたのが最初である。その後、このガスを空気中で燃やすと水ができることがわかり、「水素（水をつくる物質）」と呼ばれるようになった。現代の技術では、天然ガスを水蒸気転換したり、実験室で水の電気分解をしたりして、このガスを製造しています。

図01：水素

また、このガスの用途は大きく分けて2つある。すなわち、化石燃料の処理（水素化分解）や、肥料製造におけるアンモニアの製造などである。また、水素は金属の脆化を引き起こすため、パイプラインのような金属を含む構造物の設計に影響を与えることが懸念されています。このガスは標準的な条件下ではあまり反応性がないが、強陰性元素、すなわちハロゲンなど、ほとんどの元素と化合物を形成することができる。

酸素は何ですか？

酸素は、大気中で水素、ヘリウムに次いで3番目に多く存在する元素です。地球の質量の約50％、世界の海のほぼ90％を占めている。地球の大気中では、酸素は体積で21％、重量で23％を占めている。また、酸素分子は酸素原子を2個持っています。したがって、2原子気体である。この気体のモル質量は31.998g/molで、この気体は元素状酸素の中で最も安定な形態である。

図02：酸素は他の物質の燃焼に寄与している

また、シアノバクテリアや藻類、植物などの生物は光合成を行う際に、副産物として酸素を発生させます。この生成された酸素は、他の生物の呼吸に重要な役割を果たします。無色・無臭の気体です。不燃性でありながら、他の物質の燃焼を積極的にサポートする。

水素と酸素の共通点

• 水素も酸素も標準状態では気体化合物である。
• しかも、どちらも自然界では二原子分子である。
• また、両者とも地球の大気中に多く存在する物質です。
• また、どちらも反応性気体であり、その反応によって私たちの生存に欠かせない水が生成されます。

水素と酸素の違い

水素は地球上で最も多く存在する物質で、全物質の質量の約75％を占め、酸素は大気中で水素、ヘリウムに次いで3番目に多い元素である。いずれも標準的な温度と圧力の条件下では気体の状態で存在する。しかし、水素は軽いので重力から逃れることができるため、大気圏内では希少な存在です。一方、大気は酸素を豊富に含んでおり、空気の約12％が酸素である。したがって、水素と酸素の違いのひとつは「存在量」である。また、水素は燃えやすいのに対して、酸素は不燃性であるという違いもあります。しかし、酸素は他の物質の燃焼に寄与している。

まず、水素と酸素の決定的な違いは、水素が非常に軽い気体であるのに対して、酸素は重い気体であることです。さらに、水素と酸素の違いに関するインフォグラフィックでは、さらなる違いを紹介しています。

概要 - 水素 vs. 酸素

化学元素である水素と酸素は、標準的な圧力と温度の条件下では2原子分子として気体状態で存在する。水素と酸素の決定的な違いは、水素が非常に軽い気体であるのに対し、酸素は重い気体であることです。

引用

1 National Center for Biotechnology Information.米国国立医学図書館の公共化合物データベース。ここでは、そのうちの2つを紹介します。"水素", National Center for Biotechnology Information.Public Chemical Compounds Database, U.S. National Library of Medicine.ここで入手可能 2 "Hydrogen", National Center for Biotechnology Information.Public Chemical Compounds Database, U.S. National Library of Medicine.