- 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
Элементы
-
Химический элемент Группа Электронная конфигурация 1 H Водород Неметалл 1s1 2 He Гелий Инертный газ 1s2
Водород
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.[1]
Водород является самым распространённым химическим элементом, составляя примерно 75% от массы всех элементов во Вселенной.[2] 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.[3]
Наиболее распространенный изотоп водорода природного происхождения, известный как протий, имеет один протон и не имеет ни одного нейтрона.[4] 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.[5] Он играет особенно важную роль в химии кислот и оснований, в которой многие реакции представляют собой обмен протонами между молекулами раствора.[6] Поскольку только для нейтрального атома уравнение Шрёдингера может быть решено аналитически, изучение энергетики и спектра атома водорода играет ключевую роль в развитии квантовой механики.[7]
Взаимодействие водорода с различными металлами являются очень важным в металлургии, так как многие металлы испытывают водородное растрескивание,[8] а на повестке дня стоит развивитие безопасных способов хранения водорода и его использование в качестве топлива.[9] Водород обладает высокой растворимостью во многих соединениях редкоземельных и переходных металлов,[10] 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.[11]
Гелий
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.[12] Его температура кипения и плавления являются самыми низкими среди всех элементов, он существует только в виде газа, за исключением экстремальных условий.[13]
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.[14] В 1903 году большие запасы гелия были найдены на месторождении природного газа в США, на сегодняшний день эта страна является крупнейшим поставщиком этого газа.[15] Гелий используется в криогенной технике,[16] в системах глубоководного дыхания,[17] для охлаждения сверхпроводящих магнитов, в гелиевом датировании,[18] для надувания воздушных шариков,[19] для подъёма дирижаблей,[20] и в качестве защитного газа для промышленных целей, таких как электросварка и выращивание кремниевых пластин.[21] Вдыхая небольшой объём газа, можно на время изменить тембр и качество человеческого голоса.[22] 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,[23] а также для тех, кто исследует эффекты при температурах, близких к абсолютному нулю, например, сверхпроводимость.[24]
Гелий является вторым по лёгкости элементом и вторым по распространённости в наблюдаемой Вселенной.[25] Большинство гелия образовалось во время Большого взрыва, но и новый гелий постоянно создаётся в результате слияния ядер водорода в звездах.[26] На Земле гелий относительно редок, он образуется в результате естественного распада некоторых радиоактивных элементов,[27] 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,[28] из которого он добывается в коммерческих масштабах в процессе низкотемпературной сепарации, называемой фракционной перегонкой.[29]
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
- ↑ 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
- Левченков С. И. Краткий очерк истории химии.
- Bloch, D. R. Organic Chemistry Demystified. — McGraw-Hill Professional, 2006. — ISBN 0-07-145920-0
Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева 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 Щелочные металлы Щёлочноземельные металлы Лантаноиды Актиноиды Переходные металлы Другие металлы Металлоиды Другие неметаллы Галогены Инертные газы Категория:- Периоды периодической системы
-
Wikimedia Foundation. 2010.