Andra perioden av det periodiska systemet

Den andra perioden av det periodiska systemet inkluderar element i den andra raden (eller andra perioden ) av det periodiska systemet av kemiska element . Det periodiska systemets struktur är baserad på rader för att illustrera upprepade (periodiska) trender i grundämnens kemiska egenskaper när atomnumret ökar : en ny rad startar när kemiska egenskaper upprepas, vilket betyder att grundämnen med liknande egenskaper hamnar i samma vertikala kolumn. Den andra perioden innehåller fler grundämnen än den föregående , den inkluderar: litium , beryllium , bor , kol , kväve, syre , fluor och neon . Denna position förklaras av den moderna teorin om atomens struktur .

Elements

Litium

Litium (Li) är ett kemiskt grundämne med atomnummer 3, som finns i två isotoper: 6 Li och 7 Li. Vid normal temperatur och tryck är litium en silvervit, mycket reaktiv mjuk alkalimetall . Dess densitet är 0,564 g/cm³. Litium är den lättaste av alla metaller och den minst täta av alla fasta grundämnen. [1] Den vanligaste isotopen i naturen är litium-7, betecknad som 7 Li, som utgör 92,5 % av allt litium. En sådan isotop består av tre protoner och fyra neutroner . Litium-6 isotopen, betecknad 6 Li, är också stabil och innehåller tre protoner och tre neutroner. Dessa två isotoper utgör allt naturligt förekommande litium på jorden, även om andra isotoper också har syntetiserats på konstgjord väg. I joniska föreningar förlorar litium en elektron och blir en positivt laddad Li + katjon .

Enligt teorin är Li ett av få element som syntetiserats som ett resultat av Big Bang , som ett resultat av vilket det ingår i listan över primordiala element . Litium är det 33:e vanligaste grundämnet på jorden, [3] som förekommer i koncentrationer som sträcker sig från 20 till 70 ppm efter vikt, [4] men på grund av dess höga reaktivitet förekommer det naturligt endast som föreningar . Den rikaste källan till litiumhaltiga föreningar är granitiska pegmatiter , såväl som spodumene och petalit , som är de mest kommersiellt gångbara källorna till grundämnet. [4] Metallen isoleras elektrolytiskt från en blandning av litiumklorid och kaliumklorid .

Litiumsalter används inom läkemedelsindustrin som ett humörstabiliserande läkemedel . [5] [6] De används också vid behandling av bipolär sjukdom , där de spelar en roll i behandlingen av depression och mani , och kan minska risken för självmord . [7] De vanligaste litiumföreningarna som används är litiumkarbonat Li 2 CO 3 , litiumcitrat Li 3 C 6 H 5 O 7 , litiumsulfat Li 2 SO 4 och litiumorotat LiC 5 H 3 N 2 O 4 H 2 O. Litium används också som anod i litiumbatterier, och dess legeringar med aluminium, kadmium, koppar och mangan används för höghållfasta flyg- och rymdskeppsdelar, såsom rymdfärjans externa bränsletank . [ett]

Beryllium

Beryllium (Be) är ett kemiskt grundämne med atomnummer 4, existerande som 9 Be. Vid normal temperatur och tryck är beryllium en hård, lätt, spröd , stålgrå tvåvärd alkalisk jordartsmetall med en densitet på 1,85 g/cm³. [8] Den har en av de högsta smältpunkterna av någon lättmetall. Den vanligaste berylliumisotopen är 9 Be, som innehåller 4 protoner och 5 neutroner. Den utgör nästan 100 % av allt naturligt beryllium, och är den enda stabila isotopen, men andra isotoper har syntetiserats på konstgjord väg. I joniska föreningar förlorar beryllium två valenselektroner för att bilda Be 2+ katjonen .

Ett litet antal berylliumatomer syntetiserades under Big Bang , även om de flesta av dem sönderföll eller deltog i ytterligare atomreaktioner för att skapa större kärnor som kol, kväve och syre. Beryllium är en av komponenterna i 100 av över 4000 kända mineraler , såsom bertrandit Be 4 Si 2 O 7 (OH) 2 , beryl Al 2 Be 3 Si 6 O 18 , chrysoberyl Al 2 BeO 4 och fenakit Be 2 SiO 4 . De dyrbara formerna av beryl är akvamarin , röd beryl och smaragd . De vanligaste källorna till kommersiellt använt beryllium är beryllium och bertrandit, och dess produktion använder reduktionsreaktionen av berylliumfluorid med magnesiummetall , eller elektrolys av smält berylliumklorid som innehåller lite natriumklorid , eftersom berylliumklorid är en dålig ledare av elektricitet . [åtta]

På grund av sin höga styvhet, låga vikt och dimensionella stabilitet över ett brett temperaturområde, används berylliummetall som ett strukturellt material inom flyg, raketer och satellitkommunikation . [8] Det används som ett legeringsmedel i berylliumbrons, som används i elektriska komponenter på grund av dess höga elektriska och termiska ledningsförmåga. [9] Berylliumskivor används i röntgendetektorer för att filtrera synligt ljus och tillåta endast röntgenstrålar att passera igenom. [8] Den används som neutronmoderator i kärnreaktorer eftersom lätta kärnor är mer effektiva för att bromsa neutroner än tunga. [8] Berylliums låga vikt och höga styvhet gör det användbart i högfrekventa högtalare (tweeters). [tio]

Beryllium och dess föreningar klassificeras av International Agency for Research on Cancer som ett grupp 1-cancerframkallande ämne . De är cancerframkallande för både människor och djur. [11] Kronisk beryllios är en pulmonell , granulomatös sjukdom i den systemiska cirkulationen som orsakas av exponering för beryllium. Ungefär 1 % till 15 % av människorna är känsliga för beryllium och kan utveckla en inflammatorisk reaktion i andningsorganen och huden som kallas kronisk berylliumsjukdom eller berylios. Kroppens immunsystem känner igen beryllium som främmande partiklar och attackerar dem, vanligtvis i lungorna genom vilka partiklarna andas in. Denna reaktion kan orsaka feber, trötthet, svaghet, nattliga svettningar och andningssvårigheter. [12]

Bor

Bor (B) är ett kemiskt grundämne med atomnummer 5, existerande som 10 B och 11 B. Vid normal temperatur och tryck är bor en trevärd metalloid som har flera allotropa former. Amorft bor är ett brunt pulver som bildas som en produkt av många kemiska reaktioner. Kristallint bor är ett mycket hårt, svart material med hög smältpunkt som finns i många polymorfer . De vanligaste är två romboedriska modifikationer: α-bor och β-bor, innehållande 12 respektive 106,7 atomer i en romboedrisk cell, respektive 50-atoms bor med ett tetragonalt gitter. Bor har en densitet på 2,34 g/cm³. [13] Den vanligaste isotopen av bor i naturen är 11 B (80,22 % av det totala boret), som innehåller 5 protoner och 6 neutroner. En annan förekommande isotop 10 B (19,78%) innehåller 5 protoner och 5 neutroner. [14] Men dessa är bara stabila isotoper, och andra har syntetiserats på konstgjord väg. Bor bildar kovalenta bindningar med andra icke-metaller och har oxidationstillstånd på 1, 2, 3 och 4. [15] [16] [17] Bor förekommer inte i naturen i fri form, utan förekommer i föreningar som borater. De vanligaste källorna till bor är turmalin , borax Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 8H 2 O och kernit Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 2H 2 O. [13] Rent bor är ganska svårt att få tag på. Detta kan göras genom att reducera det med magnesium från boroxid B 2 O 3 . Denna oxid erhålls genom att smälta borsyra B (OH) 3 , som i sin tur erhålls från borax. En liten mängd rent bor kan erhållas genom termisk nedbrytning av bortribromid BBr 3 i vätgas över en het tråd av volfram eller tantal ; de senare fungerar som katalysatorer . [13] Kommersiellt är de viktigaste källorna till bor: natriumtetraboratpentahydrat Na 2 B 4 O 7 · 5H 2 O, som används i stora mängder vid framställning av isolerande glasfiber och natriumperboratblekmedel; borkarbid , ett keramiskt material som används för att tillverka bepansrade föremål, särskilt skottsäkra västar för soldater och poliser; ortoborsyra H 3 BO 3 och borsyra som används vid tillverkning av textilglasfiber och platta bildskärmar; natriumtetraboratdekahydrat Na 2 B 4 O 7 10H 2 O och borax som används vid framställning av lim; slutligen används isotopen bor-10 vid styrning av kärnreaktorer som en sköld mot kärnstrålning och i instrument för att detektera neutroner. [fjorton]

Bor är ett av de viktigaste spårämnena i växter, nödvändigt för skapandet och tillväxten av starka cellmembran, celldelning, utveckling av frön och frukter, transport av sockerarter och utveckling av hormoner. [18] [19] Däremot kan jordkoncentrationer över 1,0 ppm orsaka bladnekros och dålig tillväxt. Nivåer runt 0,8 ppm kan orsaka samma symtom hos växter som är särskilt känsliga för bor. I de flesta växter, även om de inte är alltför känsliga för förekomsten av bor i jorden, visas tecken på borförgiftning vid nivåer över 1,8 ppm. [14] Bor är ett extremt distinguishable element i djur . I den mänskliga kosten är det dagliga intaget 2,1-4,3 mg bor per dag per kilo kroppsvikt. [20] Det används också som ett komplement för förebyggande och behandling av osteoporos och artrit. [21]

Kol

Kol (C) är ett kemiskt grundämne med atomnummer 6, som förekommer naturligt som 12 C, 13 C och 14 C. [22] Vid normal temperatur och tryck är kol ett fast ämne som finns i olika allotropa former, den vanligaste av som är grafit , diamant , fullerener och amorft kol . [22] Grafit är en mjuk, mattsvart halvmetall med ett hexagonalt kristallgitter, med mycket goda ledande och termodynamiskt stabila egenskaper. Diamant har mycket transparenta , färglösa, kubiska kristaller med dåliga ledande egenskaper, är det hårdaste naturliga mineral som är känt och har det högsta brytningsindexet av någon ädelsten . Till skillnad från kristallgitterstrukturerna av diamant och grafit , är fullerener, uppkallade efter Richard Buckminster Fuller , ämnen vars arkitektur liknar molekyler. Det finns flera olika fullerener, den mest kända är "buckminsterfullerene" C 60 , som också är uppkallad efter Richard Buckminster Fuller. Den rumsliga strukturen hos denna fulleren liknar den geodetiska kupolen som uppfanns av Fuller. Lite är känt om fullerener, de är föremål för intensiv forskning. [22] Det finns också amorft kol, som inte har en kristallin struktur. [23] I mineralogi används termen för att hänvisa till sot och träkol , även om de inte är strikt amorfa eftersom de innehåller små mängder grafit eller diamant. [24] [25] Den vanligaste isotopen av kol är 12 C med sex protoner och sex neutroner (98,9 % av totalen). [26] 13C - isotopen är också stabil, med sex protoner och sju neutroner (1,1%). [26] Spår av 14 C förekommer också naturligt, men denna isotop är radioaktiv och sönderfaller med en halveringstid på 5730 år. Det används i metoden för radiokoldatering . [27] Andra kolisotoper har också syntetiserats på konstgjord väg . Kol bildar kovalenta bindningar med andra icke-metaller med oxidationstillstånd -4, -2, +2 och +4. [22]

Kol är det fjärde vanligaste grundämnet i universum när det gäller massa efter väte, helium och syre [28] , det andra i människokroppen när det gäller massa efter syre [29] och det tredje när det gäller antalet atomer. [30] Det finns ett nästan oändligt antal föreningar som innehåller kol, på grund av kolets förmåga att bilda en stabil C-C-bindning. [31] [32] De enklaste kolhaltiga molekylerna är kolväten [ 31] som inkluderar kol och väte , även om de ibland innehåller funktionella grupper och andra element. Kolväten används som bränsle, för tillverkning av plast och i petrokemikalier. Alla organiska föreningar som är nödvändiga för livet innehåller minst en kolatom. [31] [32] När det kombineras med syre och väte, kan kol bilda många grupper av viktiga biologiska föreningar, [32] inklusive sockerarter , lignaner , kitiner , alkoholer , fetter och aromatiska estrar , karotenoider och terpener . Med kväve bildar den alkaloider och med tillsats av svavel bildas antibiotika , aminosyror och gummi . Med tillsats av fosfor till dessa grundämnen bildar kol DNA och RNA , de kemiska koderna för livsbärare och adenosintrifosfater (ATP), som är de viktigaste energibärarna för molekyler i alla levande celler. [32]

Kväve

Kväve (N) är ett kemiskt grundämne med atomnummer sju och atommassa 14,00674. Under standardförhållanden är kväve i naturen en inert diatomisk gas utan färg, smak och lukt, som utgör 78,08 % av volymen av jordens atmosfär . Kväve upptäcktes som en beståndsdel i luft av den skotske läkaren Daniel Rutherford 1772. [33] Det förekommer naturligt som två isotoper, kväve-14 och kväve-15. [34]

Många ämnen som är viktiga för industrin, såsom ammoniak , salpetersyra , organiska nitrater ( drivmedel , sprängämnen ) och cyanider , innehåller kväve. Elementärt kväves kemi domineras av en extremt stark kemisk bindning, vilket gör det svårt för både organismer och industri att bryta denna bindning när N2-molekylen omvandlas till användbara föreningar. Men samtidigt orsakar en sådan framgångsrik omvandling att en stor mängd energi frigörs om sådana föreningar bränns, exploderar eller på annat sätt omvandlas tillbaka till ett gasformigt diatomiskt tillstånd.

Kväve finns i alla levande organismer, och kvävets kretslopp beskriver förflyttningen av ett grundämne från luften till biosfären och organiska föreningar och sedan tillbaka till atmosfären. Artificiellt framställda nitrater är en nyckelingrediens i industrigödselmedel och en viktig förorening vid övergödning av vattensystem. Kväve är en beståndsdel av aminosyror , och därför proteiner och nukleinsyror ( DNA och RNA ). Det finns i den kemiska strukturen hos praktiskt taget alla neurotransmittorer och är en avgörande komponent i alkaloider och biologiska molekyler som produceras av många organismer. [35]

Oxygen

Syre (O) är ett kemiskt element med atomnummer 8, som förekommer naturligt som 16O , 17O och 18O , varav 16O är den vanligaste isotopen [ 36]

Fluor

Fluor (F) är ett kemiskt grundämne med atomnummer 9, som har den enda stabila isotopen 19 F. [37] En extremt reaktiv icke-metall och ett starkt oxidationsmedel.

Neon

Neon (Ne) är ett kemiskt grundämne med atomnummer 10, som finns naturligt som 20 Ne, 21 Ne och 22 Ne. [38]

Anteckningar

1. ↑ 1 2 Litium Arkiverad 17 oktober 2017 på Wayback Machine på WebElements.
2. ↑ Krebs, Robert E. Historien och användningen av vår jords kemiska beståndsdelar: En  referensguide . - Westport, Connecticut: Greenwood Press , 2006. -  S. 47-50 . - ISBN 0-313-33438-2 .
3. ↑ 1 2 Kamienski et al. "Litium och litiumföreningar". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology . John Wiley & Sons Inc. Publicerad online 2004 . doi : 10.1002/0471238961.1209200811011309.a01.pub2
4. ↑ Cade JFJ Litiumsalter vid behandling av psykotisk spänning   // Medical Journal of Australia : journal. - 1949. - Vol. 2 , nr. 10 . - s. 349-352 . — PMID 18142718 .
5. ↑ PB Mitchell, D. Hadzi Pavlovic. Litiumbehandling för bipolär sjukdom  //  Bulletin från Världshälsoorganisationen. - Världshälsoorganisationen , 2000. - Vol. 78 , nr. 4 . - s. 515-517 . — PMID 10885179 .
6. ↑ Baldessarini RJ, Tondo L., Davis P., Pompili M., Goodwin FK, Hennen J. Minskad risk för självmord och försök under långvarig litiumbehandling: en metaanalytisk översikt  //  Bipolära sjukdomar : journal . - 2006. - Oktober ( vol. 8 , nr 5 Pt 2 ). - s. 625-639 . - doi : 10.1111/j.1399-5618.2006.00344.x . — PMID 17042835 .
7. ↑ 1 2 3 4 5 Beryllium Arkiverad 13 maj 2011 på Wayback Machine på WebElements .
8. ↑ Standarder och egenskaper Arkiverad 24 december 2012 på Wayback Machine av berylliumkoppar.
9. ↑ Information Arkiverad 28 maj 2013 på Wayback Machine om berylliumdiskanter.
10. ↑ IARC Monograph, volym 58 . International Agency for Research on Cancer (1993). Arkiverad från originalet den 31 juli 2012. (obestämd)
11. ↑ Information Arkiverad 31 mars 2001 på Wayback Machine om kronisk berylliumsjukdom.
12. ↑ 1 2 3 Bor Arkiverad 13 maj 2011 på Wayback Machine på WebElements .
13. ↑ 1 2 3 Egenskaper Arkiverade 26 september 2018 på Wayback Machine of bor.
14. ↑ WTML Fernando, LC O'Brien, PF Bernath. Fouriertransformspektroskopi: B 4 Σ − −X 4 Σ − (PDF). University of Arizona, Tucson. Arkiverad från originalet den 31 juli 2012. (obestämd)
15. ↑ KQ Zhang, B. Guo, V. Braun, M. Dulick, P. F. Bernath. Infraröd emissionsspektroskopi av BF och AIF (PDF). University of Waterloo, Waterloo, Ontario. Arkiverad från originalet den 31 juli 2012. (obestämd)
16. ↑ Sammansättningsbeskrivningar: B 2 F 4 . Landol Bornstein Substans/Egenskapsindex. Hämtad 26 mars 2022. Arkiverad från originalet 29 oktober 2021. (obestämd)
17. ↑ Borons funktioner i växtnäring (PDF)  (länk ej tillgänglig) . Arkiverad från originalet den 18 augusti 2003, US Borax Inc. (obestämd)
18. ↑ Blevins, Dale G.; Lukaszewski, Krystyna M. Functions of Boron in Plant Nutrition  // Plant Physiology  : journal  . - American Society of Plant Biologists , 1998. - Vol. 49 . - S. 481-500 . - doi : 10.1146/annurev.arplant.49.1.481 . — PMID 15012243 .
19. ↑ Zook EG och Lehman J. 850-5 // J. Assoc. Off Agric. Chem. - 1965. - T. 48 .
20. ↑ Bor . PDRhälsa. Hämtad 18 september 2008. Arkiverad från originalet 24 maj 2008. (obestämd)
21. ↑ 1 2 3 4 Carbon Arkiverad 13 maj 2011 på Wayback Machine på WebElements .
22. ↑ Amorft kol // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — 2:a. - International Union of Pure and Applied Chemistry, 1997.
23. ↑ Vander Wal, R. Soot Precursor Material: Spatial Location via simultan LIF-LII Imaging and Characterization via TEM  //  NASA Contractor Report: journal. - 1996. - Maj ( nr 198469 ). Arkiverad från originalet den 17 juli 2009. Arkiverad kopia (inte tillgänglig länk) . Hämtad 16 maj 2011. Arkiverad från originalet 17 juli 2009. (obestämd) 
24. ↑ diamantliknande kolfilmer // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — 2:a. - International Union of Pure and Applied Chemistry, 1997.
25. ↑ 1 2 Presentation om isotoper av Mahananda Dasgupta vid institutionen för kärnfysik vid Australian National University.
26. ↑ Plastino, W.; Kaihola, L.; Bartholomei, P.; Bella, F. Kosmisk bakgrundsreduktion i radiokolmätning genom scintillationsspektrometri vid Gran Sassos underjordiska laboratorium  //  Radiocarbon : journal. - 2001. - Vol. 43 , nr. 2A . - S. 157-161 . Arkiverad från originalet den 27 maj 2008. Arkiverad kopia (inte tillgänglig länk) . Hämtad 16 maj 2011. Arkiverad från originalet 27 maj 2008. (obestämd) 
27. ↑ Tio mest förekommande element i universum, hämtade från The Top 10 of Everything , 2006, Russell Ash, sidan 10. Arkiverad från originalet den 10 februari 2010.
28. ↑ Chang, Raymond. Kemi, nionde upplagan. - McGraw-Hill Education , 2007. - P. 52. - ISBN 0-07-110595-6 .
29. ↑ Freitas Jr., Robert A. Nanomedicine,  (italienska) . — Landes Bioscience, 1999. - S. Tabellerna 3-1 & 3-2. — ISBN 1570596808 .
30. ↑ 1 2 3 Kolvätens struktur och nomenklatur . Purdue University. Arkiverad från originalet den 31 juli 2012. (obestämd)
31. ↑ 1 2 3 4 Alberts, Bruce; Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. Cellens molekylärbiologi . — Garland Science.
32. ↑ Lavoisier, Antoine Laurent. Element av kemi, i en ny systematisk ordning: som innehåller alla moderna upptäckter  (engelska) . - Courier Dover Publications , 1965. - P. 15. - ISBN 0486646246 .
33. ↑ Nitrogen Arkiverad 28 september 2013 på Wayback Machine på WebElements .
34. ↑ Rakov, Vladimir A.; Uman, Martin A. Lightning: Fysik och effekter . - Cambridge University Press , 2007. - P. 508. - ISBN 9780521035415 .
35. ↑ Syrgasnuklider/isotoper . EnvironmentalChemistry.com. Arkiverad från originalet den 18 augusti 2020. (obestämd)
36. ↑ Nationellt kärnkraftsdatacenter. NuDat 2.1 databas - fluor-19 . Brookhaven National Laboratory . Arkiverad från originalet den 31 juli 2012. (obestämd)
37. ↑ Neon: Isotoper . Mjukgörande. Arkiverad från originalet den 31 juli 2012. (obestämd)

Länkar