Період 1 періодичної системи елементів

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Uuh Uus Uuo
 
  * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
  ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Перший період періодичної системи

До першого періоду періодичної системи відносяться елементи першого рядка (або першого періоду) періодичної системи хімічних елементів. Усі атоми першого періоду періодичної системи мають одну електронну оболонку і ця електронна оболонка може бути зайнята максимально 2 електронами. Тому до першого періоду періодичної системи належать лише два елементи. Будова періодичної таблиці заснована на рядках для ілюстрації повторюваних (періодичних) трендів у хімічних властивостях елементів при збільшенні атомного номера: новий рядок починається тоді, коли хімічні властивості повторюються, що означає попадання елементів з аналогічними властивостями у той же вертикальний стовпець. Перший період містить найменше елементів (їх всього два: водень і гелій) у порівнянні з іншими рядками таблиці. Отже дане положення пояснюється сучасною теорією будови атома.

Елементи[ред. | ред. код]

Хімічний елемент Група Електронна конфігурація
1 H Водень Неметал 1s1
2 He Гелій Інертний газ 1s2

Водень[ред. | ред. код]

Докладніше: Водень
Воднева спектральна розрядна трубка
Дейтерієва спектральна розрядна трубка

Водень (Н) є хімічним елементом з атомним номером 1. При нормальній температурі і тиску водень являє собою легкозаймистий двоатомний газ без кольору, запаху і смаку, неметал, з молекулярною формулою H2. Водень є найлегшим елементом з атомною масою 1,00794 а. е. м.[1]

Водень є розповсюдженим хімічним елементом. Він становить приблизно 75% маси всіх елементів у Всесвіті.[2] Зірки у головній послідовності в основному складаються з водню у стані плазми. У чистому вигляді водень досить рідко зустрічається на Землі, тому у промислових масштабах він виробляється з таких вуглеводеньів, як метан. Більшість чистого водню використовується «негайно» (мається на увазі локально на виробничому майданчику), найбільшими майже рівними ринками є переробка викопного палива, наприклад, гідрокрекінг, і виробництво аміаку, в основному для ринку добрив. Водень можна отримати також з води за допомогою процесу електролізу, але при цьому виробництво водню виходить комерційно значно дорожче, ніж з природного газу.[3]

Найбільш поширений ізотоп водню природного походження, відомий як протій, має один протон і не має жодного нейтрону.[4] Також відомі ізотопи водню з одним нейтроном та одним протоном (дейтерій) та двома нейтронами і одним протоном (тритій). У йонних сполуках водень може або набути позитивний заряд, ставши катіоном, втративши електрон, або набути негативний заряд, ставши аніоном. Анінон водню називають гідридом. Водень може вступати у з'єднання з більшістю елементів, він присутній у воді і у більшості органічних речовин.[5] Він грає особливо важливу роль у хімії кислот і основ, у якій багато реакцій являють собою обмін протонами між молекулами розчину.[6] Оскільки тільки для нейтрального атома рівняння Шредінгера може бути вирішено аналітично, вивчення енергетики та спектру атома водню відіграє ключову роль у розвитку квантової механіки.[7]

Взаємодія водню з різними металами дужа важлива у металургії, оскільки багато металів зазнають водневе розтріскування,[8] що робить вирішення задачі безпечного зберігання водню і його використання як палива актуальним.[9] Водень має властивість добре розчинятись у багатьох з'єднаннях рідкоземельних та перехідних металах,[10] при цьому він може розчинятися як у кристалічних, так і в аморфних металах. Розчинність водню змінюється при наявності локальних пошкоджень кристалічної решітки металу або при наявності домішок.[11]

Гелій[ред. | ред. код]

Докладніше: Гелій
Гелієва спектральна розрядна трубка

Гелій (He) є одноатомним інертним хімічним елементом з атомним номером 2, без кольору, смаку і запаху, нетоксичним, що знаходиться на початку групи благородних газів в періодичній таблиці.[12] Його температура кипіння і плавлення є найнижчими серед всіх елементів, він існує тільки у вигляді газу, за винятком екстремальних умов.[13]

Гелій був відкритий в 1868 році французьким астрономом П'єром Жансеном, який першим виявив цей елемент по наявності невідомої раніше жовтої спектральної лінії сонячного світла під час сонячного затемнення.[14] У 1903 році великі запаси гелію були знайдені у родовищі природного газу в США, на сьогодні ця країна є найбільшим постачальником цього газу.[15] Гелій використовується в кріогенній техніці,[16] у системах глибоководного дихання,[17] для охолодження надпровідних магнітів, у гелієвому датуванні,[18] для надування повітряних кульок,[19] для підйому дирижаблів,[20] і як захисний газ для промислових цілей, таких як електрозварювання і вирощування кремнієвих пластин[21]. Вдихаючи невеликий обсяг газу, можна на час змінити тембр і якість людського голосу.[22] Поведінка рідкого гелію-4 у двох рідких фазах гелій I і гелій II має важливе значення для дослідників, які вивчають квантову механіку і явища надплинності зокрема,[23] а також для тих, хто досліджує ефекти при температурах, близьких до абсолютного нуля, наприклад, надпровідність.[24]

Гелій є другим за легкістю елементом і другим за поширеністю у Всесвіті, що ми бачимо.[25] Більшість гелію утворилося під час Великого вибуху, але і новий гелій постійно створюється у результаті злиття ядер водню усередині зірок.[26] На Землі гелій відносно рідко зустрічається, він утворюється у результаті природного розпаду деяких радіоактивних елементів,[27] тому що альфа-частинки, які при цьому випускаються, складаються з ядер гелію. Цей радіогенний гелій є складовою частиною природного газу в концентраціях до семи відсотків обсягу,[28] з якого він видобувається у комерційних масштабах у процесі низькотемпературної сепарації, так званої фракційної дистиляції.[29]

У традиційному зображенні періодичної таблиці гелій знаходиться над неоном, що відображає його статус благородного газу, проте іноді, як, наприклад, у таблиці Менделєєва Джанет, він знаходиться над берилієм, що відображає будову його електронної конфігурації.

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Hydrogen – Energy. Energy Information Administration. 
  2. Palmer, David (November 13, 1997). Hydrogen in the Universe. NASA. 
  3. Staff (2007). Hydrogen Basics — Production. Florida Solar Energy Center. 
  4. Sullivan, Walter (1971-03-11). Fusion Power Is Still Facing Formidable Difficulties. The New York Times. 
  5. «hydrogen». Encyclopædia Britannica. 2008. 
  6. Eustis, S. N.; Radisic, D; Bowen, KH; Bachorz, RA; Haranczyk, M; Schenter, GK; Gutowski, M (2008-02-15). Electron-Driven Acid-Base Chemistry: Proton Transfer from Hydrogen Chloride to Ammonia. Science 319 (5865): 936–939. PMID 18276886. doi:10.1126/science.1151614. 
  7. «Time-dependent Schrödinger equation». Encyclopædia Britannica. 2008. 
  8. Rogers, H. C. (1999). Hydrogen Embrittlement of Metals. Science 159 (3819): 1057–1064. PMID 17775040. doi:10.1126/science.159.3819.1057. 
  9. Christensen, C. H.; Nørskov, J. K.; Johannessen, T. (July 9, 2005). Making society independent of fossil fuels — Danish researchers reveal new technology. Technical University of Denmark. Архів оригіналу за січень 7, 2010. Процитовано січень 24, 2013. 
  10. 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. 
  11. 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. 
  12. Helium: the essentials. WebElements. 
  13. Helium: physical properties. WebElements. 
  14. Pierre Janssen. MSN Encarta. Архів оригіналу за 29 жовтень 2009. Процитовано 24 січень 2013. 
  15. Theiss, Leslie (2007-01-18). Where Has All the Helium Gone?. Bureau of Land Management. Архів оригіналу за 2008-07-25. Процитовано 2013-01-24. 
  16. Timmerhaus, Klaus D. (2006-10-06). Cryogenic Engineering: Fifty Years of Progress. Springer. ISBN 0-387-33324-X. 
  17. Copel, M. (September 1966). Helium voice unscrambling. Audio and Electroacoustics 14 (3): 122–126. doi:10.1109/TAU.1966.1161862. 
  18. «helium dating». Encyclopædia Britannica. 2008. 
  19. Brain, Marshall. How Helium Balloons Work. How Stuff Works. 
  20. Jiwatram, Jaya (2008-07-10). The Return of the Blimp. Popular Science. 
  21. When good GTAW arcs drift; drafty conditions are bad for welders and their GTAW arcs.. Welding Design & Fabrication. 2005-02-01. 
  22. Montgomery, Craig (2006-09-04). Why does inhaling helium make one's voice sound strange?. Scientific American. 
  23. Probable Discovery Of A New, Supersolid, Phase Of Matter. Science Daily. 2004-09-03. 
  24. Browne, Malcolm W. (1979-08-21). Scientists See Peril In Wasting Helium; Scientists See Peril in Waste of Helium. The New York Times. 
  25. Helium: geological information. WebElements. 
  26. Cox, Tony (1990-02-03). Origin of the chemical elements. New Scientist. 
  27. Helium supply deflated: production shortages mean some industries and partygoers must squeak by. Houston Chronicle. 2006-11-05. 
  28. Brown, David (2008-02-02). Helium a New Target in New Mexico. American Association of Petroleum Geologists. 
  29. Voth, Greg (2006-12-01). Where Do We Get the Helium We Use?. The Science Teacher. 

Посилання[ред. | ред. код]

Джерела[ред. | ред. код]

  • Greenwood N. N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements. — 2nd. — Oxford : Butterworth-Heinemann, 1997. — 1341 p. — ISBN 0-7506-3365-4. (англ.)
  • Cotton F. A., Murillo C. A., Bochmann M. Advanced inorganic chemistry. — 6th — New York: Wiley-Interscience, 1999. — ISBN 0-471-19957-5. (англ.)
  • Housecroft C. E., Sharpe, A. G. Inorganic Chemistry. — 3rd. — Prentice Hall, 2008. — ISBN 978-0-13-175553-6. (англ.)
  • Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М. : Высшая школа, 2001. — ISBN 5-06-003363-5. (рос.)
  • Лидин Р. А. Справочник по общей и неорганической химии. — М. : КолосС, 2008. — ISBN 978-5-9532-0465-1. (рос.)
  • Некрасов Б. В. Основы общей и неорганической химии. — М. : Лань, 2004. — ISBN 5-8114-0501-4. (рос.)
  • Спицын В. И., Мартыненко Л. И. Неорганическая химия. — М. : МГУ, 1991, 1994. (рос.)
  • Турова Н. Я. Неорганическая химия в таблицах. — М. : Высший химический колледж РАН, 2002. — ISBN 5-88711-168-2. (рос.)