Первый период периодической системы
К пе́рвому пери́оду периоди́ческой систе́мы относятся элементы первой строки (или первого периода) периодической системы химических элементов. Строение периодической таблицы основано на строках для иллюстрации повторяющихся (периодических) трендов в химических свойствах элементов при увеличении атомного числа: новая строка начинается тогда, когда химические свойства повторяются, что означает попадание элементов с аналогичными свойствами в тот же вертикальный столбец. Первый период содержит меньше всего элементов (их всего два: водород и гелий) по сравнению с другими строками таблицы. Данное положение объясняется современной теорией строения атома.
Содержание
Периодические особенности[править | править вики-текст]
К каждому периоду в периодической таблице химических элементов относятся как минимум 8 элементов, и это позволяет найти определённый периодический закон периода. Однако 1-й период содержит только 2 элемента, что затрудняет процесс нахождения периодического закона.
Гелий является благородным газом и относится к 18-й группе, принадлежащей благородным газам. А водород, как сказано ниже, имеет уникальные свойства и поэтому его трудно распределить в какую-либо группу. Именно поэтому его часто изображают на разных позициях в периодической таблице.
Позиции элементов первого периода в таблице[править | править вики-текст]
Хотя и водород, и гелий, относятся к s-блоку, ни к одному из них невозможно найти элемент из этого же блока с похожими свойствами.
Символ водород иногда размещают над литием[1], углеродом[2], фтором[2][3]. В некоторых вариантах таблицы символ водорода вообще появлялся дважды — над литием и фтором[4] или же этот элемент размещают над всеми элементами нижележащих периодов таблицы, подчёркивая, что этот химический элемент не распределяется ни в одну из групп[4] периодической системы.
Символ гелий практически всегда располагают над символом неон (относящемуся к p-блоку) в столбец, принадлежащему группе благородных газов[1]. Однако время от времени символ «гелий» размещали над бериллием ввиду одинаковых конфигураций расположения электронов[5].
Элементы[править | править вики-текст]
Химический элемент | Группа | Электронная конфигурация | ||
---|---|---|---|---|
1 | H | Водород | Неметалл | 1s1 |
2 | He | Гелий | Благородный газ | 1s2 |
Водород[править | править вики-текст]
Водород (Н) является химическим элементом с атомным номером 1. При нормальной температуре и давлении водород представляет собой легковоспламеняющийся двухатомный газ без цвета, запаха и вкуса, неметалл, с молекулярной формулой H2. Водород является самым лёгким элементом с атомной массой 1,00794 а.е.м.[6]
Водород является самым распространённым химическим элементом, составляя примерно 75 % от массы всех элементов во Вселенной.[7] Звёзды в главной последовательности в основном состоят из водорода в состояние плазмы. В элементарном состоянии водород является относительно редким элементом на Земле, поэтому в промышленных масштабах он производится из таких углеводородов, как метан. Большинство элементарного водорода используется «немедленно» (имеется в виду локально на производственной площадке), крупнейшими почти равными рынками являются переработка ископаемого топлива, например, гидрокрекинг, и производство аммиака, в основном для рынка удобрений. Водород можно получить также из воды с помощью процесса электролиза, но при этом производство водорода получается коммерчески значительно дороже, чем из природного газа.[8]
Наиболее распространенный изотоп водорода природного происхождения, известный как протий, имеет один протон и не имеет ни одного нейтрона.[9] В ионных соединениях он может либо получить положительный заряд, став катионом, состоящим из одного протона, либо приобрести отрицательный заряд, став анионом, известным как гидрид. Водород может вступать в соединения с большинством элементов, он присутствует в воде и в большинстве органических веществ.[10] Он играет особенно важную роль в химии кислот и оснований, в которой многие реакции представляют собой обмен протонами между молекулами раствора.[11] Поскольку только для нейтрального атома уравнение Шрёдингера может быть решено аналитически, изучение энергетики и спектра атома водорода играет ключевую роль в развитии квантовой механики.[12]
Взаимодействие водорода с различными металлами являются очень важным в металлургии, так как многие металлы испытывают водородное охрупчивание,[13] а на повестке дня стоит развивитие безопасных способов хранения водорода и его использование в качестве топлива.[14] Водород обладает высокой растворимостью во многих соединениях редкоземельных и переходных металлов,[15] при этом он может растворяться как в кристаллических, так и в аморфных металлах. Растворимость водорода меняется при наличии локальных повреждений кристаллической решетки металла или при наличии примесей.[16]
Гелий[править | править вики-текст]
Гелий (He) является одноатомным инертным химическим элементом с атомным номером 2, без цвета, вкуса и запаха, нетоксичным, стоящим в начале группы благородных газов в периодической таблице.[17] Его температура кипения и плавления являются самыми низкими среди всех элементов, он существует только в виде газа, за исключением экстремальных условий.[18]
Гелий был открыт в 1868 году французский астроном Пьером Жансеном, который первым обнаружил этот элемент по наличию неизвестной ранее жёлтой спектральной линии солнечного света во время солнечного затмения.[19] В 1903 году большие запасы гелия были найдены на месторождении природного газа в США, на сегодняшний день эта страна является крупнейшим поставщиком этого газа.[20] Гелий используется в криогенной технике,[21] в системах глубоководного дыхания,[22] для охлаждения сверхпроводящих магнитов, в гелиевом датировании,[23] для надувания воздушных шариков,[24] для подъёма дирижаблей,[25] и в качестве защитного газа для промышленных целей, таких как электросварка и выращивание кремниевых пластин.[26] Вдыхая небольшой объём газа, можно на время изменить тембр и качество человеческого голоса.[27] Поведение жидкого гелия-4 в двух жидких фазах гелий I и гелий II имеет важное значение для исследователей, изучающих квантовую механику и явления сверхтекучести в частности,[28] а также для тех, кто исследует эффекты при температурах, близких к абсолютному нулю, например, сверхпроводимость.[29]
Гелий является вторым по лёгкости элементом и вторым по распространённости в наблюдаемой Вселенной.[30] Большинство гелия образовалось во время Большого взрыва, но и новый гелий постоянно создаётся в результате слияния ядер водорода в звездах.[31] На Земле гелий относительно редок, он образуется в результате естественного распада некоторых радиоактивных элементов,[32] потому что альфа-частицы, которые при этом испускаются, состоят из ядер гелия. Этот радиогенный гелий улавливается в составе природного газа в концентрациях до семи процентов от объема,[33] из которого он добывается в коммерческих масштабах в процессе низкотемпературной сепарации, называемой фракционной перегонкой.[34]
В традиционном изображении периодической таблицы гелий находится над неоном, что отражает его статус благородного газа, однако иногда, как, например, в таблице Менделеева Джанета, он находится над бериллием, что отражает строение его электронной конфигурации.
Примечания[править | править вики-текст]
- ↑ 1 2 International Union of Pure and Applied Chemistry > Periodic Table of the Elements. IUPAC. Проверено 1 мая 2011.
- ↑ 1 2 Cronyn, Marshall W. (August 2003). «The Proper Place for Hydrogen in the Periodic Table». Journal of Chemical Education 80 (8): 947–951. DOI:10.1021/ed080p947. .
- ↑ Vinson, Greg. Hydrogen is a Halogen. HydrogenTwo.com (2008). Проверено 14 января 2012.
- ↑ 1 2 (November–December 2003) «A Central Position for Hydrogen in the Periodic Table». Chemistry International (International Union of Pure and Applied Chemistry) 25 (6): 14. Проверено January 19, 2012.
- ↑ Winter, Mark. Janet periodic table. WebElements (1993–2011). Проверено 19 января 2012.
- ↑ Hydrogen – Energy. Energy Information Administration.
- ↑ Palmer, David Hydrogen in the Universe. NASA (November 13, 1997).
- ↑ Staff. Hydrogen Basics — Production. Florida Solar Energy Center (2007).
- ↑ Sullivan, Walter. Fusion Power Is Still Facing Formidable Difficulties, The New York Times (11 марта 1971).
- ↑ "hydrogen", Encyclopædia Britannica, 2008
- ↑ Eustis, S. N. (2008-02-15). «Electron-Driven Acid-Base Chemistry: Proton Transfer from Hydrogen Chloride to Ammonia». Science 319 (5865): 936–939. DOI:10.1126/science.1151614. PMID 18276886.
- ↑ "Time-dependent Schrödinger equation", Encyclopædia Britannica, 2008
- ↑ Rogers, H. C. (1999). «Hydrogen Embrittlement of Metals». Science 159 (3819): 1057–1064. DOI:10.1126/science.159.3819.1057. PMID 17775040.
- ↑ Christensen, C. H., Nørskov, J. K.; Johannessen, T.. Making society independent of fossil fuels — Danish researchers reveal new technology, Technical University of Denmark (July 9, 2005).
- ↑ Takeshita, T.; Wallace, W.E.; Craig, R.S. (1974). «Hydrogen solubility in 1:5 compounds between yttrium or thorium and nickel or cobalt». Inorganic Chemistry 13 (9): 2282–2283. DOI:10.1021/ic50139a050.
- ↑ Kirchheim, R. (1988). «Hydrogen solubility and diffusivity in defective and amorphous metals». Progress in Materials Science 32 (4): 262–325. DOI:10.1016/0079-6425(88)90010-2.
- ↑ Helium: the essentials. WebElements.
- ↑ Helium: physical properties. WebElements.
- ↑ Pierre Janssen. MSN Encarta.
- ↑ Theiss, Leslie. Where Has All the Helium Gone?. Bureau of Land Management (18 января 2007).
- ↑ Timmerhaus, Klaus D. Cryogenic Engineering: Fifty Years of Progress. — Springer. — ISBN 0-387-33324-X.
- ↑ Copel, M. (September 1966). «Helium voice unscrambling». Audio and Electroacoustics 14 (3): 122–126. DOI:10.1109/TAU.1966.1161862.
- ↑ "helium dating", Encyclopædia Britannica, 2008
- ↑ Brain, Marshall. How Helium Balloons Work. How Stuff Works.
- ↑ Jiwatram, Jaya. The Return of the Blimp. Popular Science (10 июля 2008).
- ↑ (2005-02-01) «When good GTAW arcs drift; drafty conditions are bad for welders and their GTAW arcs.». Welding Design & Fabrication.
- ↑ Montgomery, Craig. Why does inhaling helium make one's voice sound strange?. Scientific American (4 сентября 2006).
- ↑ Probable Discovery Of A New, Supersolid, Phase Of Matter. Science Daily (3 сентября 2004).
- ↑ Browne, Malcolm W.. Scientists See Peril In Wasting Helium; Scientists See Peril in Waste of Helium, The New York Times (21 августа 1979).
- ↑ Helium: geological information. WebElements.
- ↑ Cox, Tony. Origin of the chemical elements. New Scientist (3 февраля 1990).
- ↑ Helium supply deflated: production shortages mean some industries and partygoers must squeak by., Houston Chronicle (5 ноября 2006).
- ↑ Brown, David. Helium a New Target in New Mexico. American Association of Petroleum Geologists (2 февраля 2008).
- ↑ Voth, Greg. Where Do We Get the Helium We Use?, The Science Teacher (1 декабря 2006).
Ссылки[править | править вики-текст]
- Левченков С. И. Краткий очерк истории химии.
- Bloch, D. R. Organic Chemistry Demystified. — McGraw-Hill Professional, 2006. — ISBN 0-07-145920-0.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||||||||||||||
1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Uut | Fl | Uup | Lv | Uus | Uuo | ||||||||||||
8 | Uue | Ubn | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|