Химия - Первый период периодической системы

01 марта 2011





К первому периоду периодической системы относятся элементы первой строки периодической системы химических элементов. Строение периодической таблицы основано на строках для иллюстрации повторяющихся 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 по сравнению с другими строками таблицы. Данное положение объясняется современной теорией строения атома.

Элементы

Химический элемент Группа Электронная конфигурация
1 H Водород Неметалл 1s
2 He Гелий Инертный газ 1s

Водород

Водородная спектральная разрядная трубка
Дейтериевая спектральная разрядная трубка

Водород 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.

Водород является самым распространённым химическим элементом, составляя примерно 75% от массы всех элементов во Вселенной. 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», 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.

Наиболее распространенный изотоп водорода природного происхождения, известный как протий, имеет один протон и не имеет ни одного нейтрона. 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. Он играет особенно важную роль в химии кислот и оснований, в которой многие реакции представляют собой обмен протонами между молекулами раствора. Поскольку только для нейтрального атома уравнение Шрёдингера может быть решено аналитически, изучение энергетики и спектра атома водорода играет ключевую роль в развитии квантовой механики.

Взаимодействие водорода с различными металлами являются очень важным в металлургии, так как многие металлы испытывают водородное растрескивание, а на повестке дня стоит развивитие безопасных способов хранения водорода и его использование в качестве топлива. Водород обладает высокой растворимостью во многих соединениях редкоземельных и переходных металлов, 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.

Гелий

Гелиевая спектральная разрядная трубка

Гелий является одноатомным инертным химическим элементом с атомным номером 2, без цвета, вкуса и запаха, нетоксичным, стоящим в начале группы благородных газов в периодической таблице. Его температура кипения и плавления являются самыми низкими среди всех элементов, он существует только в виде газа, за исключением экстремальных условий.

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. В 1903 году большие запасы гелия были найдены на месторождении природного газа в США, на сегодняшний день эта страна является крупнейшим поставщиком этого газа. Гелий используется в криогенной технике, в системах глубоководного дыхания, для охлаждения сверхпроводящих магнитов, в гелиевом датировании, для надувания воздушных шариков, для подъёма дирижаблей, и в качестве защитного газа для промышленных целей, таких как электросварка и выращивание кремниевых пластин. Вдыхая небольшой объём газа, можно на время изменить тембр и качество человеческого голоса. 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, а также для тех, кто исследует эффекты при температурах, близких к абсолютному нулю, например, сверхпроводимость.

Гелий является вторым по лёгкости элементом и вторым по распространённости в наблюдаемой Вселенной. Большинство гелия образовалось во время Большого взрыва, но и новый гелий постоянно создаётся в результате слияния ядер водорода в звездах. На Земле гелий относительно редок, он образуется в результате естественного распада некоторых радиоактивных элементов, 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, из которого он добывается в коммерческих масштабах в процессе низкотемпературной сепарации, называемой фракционной перегонкой.

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.



Просмотров: 1547


<<< Короткая форма периодической системы элементов
Период периодической системы >>>