氢负离子

等离子体

氢负离子也称负氢离子（H－），又称为氢化离子，直到最近它才被纳入等离子体物理学的范畴。这种状态的氢，其原子上多带了一个电子，因而带负电，成为负离子。在地球表面常温常压的条件下，H－较不稳定，主要存在于实验室里和各种星体（包括太阳）的内部。那么，等离子体又是什么呢？等离子体在本质上是一种炙热的气体，可以发出辉光，这种气体受热可能是由于电离辐射或辐射传输引起的（你可以想象一块铁被烧红放热的情形），等离子体的产生既可以发生在星体周围的大气，也可以由于一束电流通过气体而产生（想象火花、电弧放电的情形），或者，在荧光灯泡中，也可以看到类似的现象。

发展历史

在过去的十年里，科学家们发现，负氢离子（H－）广泛存在于地球的内部以及表面。虽然早在1937年，就有一些生物化学文献报道了H－，但更令人惊讶的是，人们逐渐发现，在地球上的所有生命中，H－起着非常重要的作用，它在多种生物体中充当着“能量载体”的角色，同时还是一种强效抗氧化剂。

在科学界，关于负氢离子（H－）的研究已有近百年的历史。二十世纪初，无机化学之父卡尔·朗缪尔通过探究多种物质，观察了自然界和火焰中原子态和负氢离子状态的氢的产生，比较了常温常压条件下（STP，多以1atm，273K为标准）和高温时氢气（H2）分解为氢原子（H）和负氢离子（H－）的程度，结果发现，在STP下，H2分解为H和H－的比例非常小，当温度升高时，这种比例明显增加。这个发现使卡尔·朗缪尔认识到，在STP条件下，H－的产生和稳定存在比他预想的要普遍的多。在自然界，H－往往隐藏于晶体栅格中，或者松弛地结合在一些氢化物结构中，也可以紧密结合于氢化有机物如还原型辅酶 I（NADH）中。

到了20世纪下半叶，人们对负氢离子的认识不再是地球上罕见、自然界不稳定的物质，相反，在20世纪90年代，人们已经认识到，负氢离子广泛存在于各种生物的生化反应中，而且在与机体能量代谢密切相关的三羧酸循环（也称作柠檬酸循环）充当重要角色。90年代末，人们更加明确，在很多常见的抗氧化物质（包括维生素E在内）的抗氧化机制中，这些抗氧化物质是作为负氢离子的运输载体来发挥作用的，它们能在恰当的时机把负氢离子运输到各种组织、包围细胞的体液等生物系统中，使其发挥自由基（ROS）清除作用。另外，还有一点被普遍认识到：与光合作用产生能量的过程相似，机体生成的能量运输分子经“燃烧”后就被激活（如NAD+转变为NADH），其关键机制可能就在于载体分子对负氢离子的传递作用。

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