Första perioden av det periodiska systemet

Den första perioden av det periodiska systemet inkluderar element av den översta raden (eller perioden ) av det periodiska systemet av kemiska element . Strukturen i det periodiska systemet är baserad på rader för att illustrera de upprepade (periodiska) kemiska egenskaperna hos grundämnen när atomnumret ökar : en ny rad börjar när antalet energinivåer ökar, vilket betyder att element med liknande egenskaper hamnar i samma vertikala kolumn . Den första perioden innehåller minst beståndsdelar. Det finns bara två av dem: väte och helium . Denna position förklaras av den moderna teorin om atomens struktur .

Periodiska singulariteter

Varje period i det periodiska systemet för kemiska grundämnen innehåller minst 8 grundämnen, och detta gör att du kan hitta en viss periodisk lag för perioden. Den 1:a perioden innehåller dock bara 2 element, vilket gör det svårt att hitta den periodiska lagen.

Helium är en ädelgas och tillhör den 18:e ädelgasgruppen . Och väte , som nämnts nedan, har unika egenskaper och därför är det svårt att fördela det i någon grupp. Det är därför det ofta avbildas i olika positioner i det periodiska systemet .

Positioner av element i den första perioden i tabellen

Även om både väte och helium tillhör s-blocket , är det omöjligt att hitta ett element från samma block med liknande egenskaper som någon av dem. Deras kemiska egenskaper skiljer sig så mycket från andra s-element att det ibland råder oenighet om elementens placering i det periodiska systemet.

Väte i systemet placeras ibland ovanför litium [1] , kol [2] , fluor [2] [3] . I vissa versioner av tabellen visas symbolen för väte i allmänhet två gånger - över litium och fluor [4] . Ibland är detta grundämne placerat över alla element i de underliggande perioderna i tabellen, vilket betonar att detta kemiska grundämne inte är fördelat i någon av grupperna [4] i det periodiska systemet.

Helium placeras nästan alltid ovanför neon (relaterat till p-element ) i en kolonn tillhörande grupp nr 18, där ädelgaserna finns [1] . Emellertid, från tid till annan, placerades helium ovanför beryllium på grund av samma konfigurationer av arrangemanget av elektroner på den yttre nivån [5] .

Elements

Väte

Väte (H) är ett kemiskt grundämne med atomnummer 1. Vid normal temperatur och tryck är väte en brandfarlig , färglös, luktfri och smaklös diatomisk gas . Icke-metall , har molekylformeln H 2 . Väte är det lättaste grundämnet, med en atommassa på 1,00794 amu. [6]

Väte är det vanligaste kemiska elementet och står för cirka 75% av massan av alla element i universum. [7] Stjärnor i huvudsekvensen är mestadels väte i plasmatillstånd . I dess elementära tillstånd är väte ett relativt sällsynt grundämne på jorden , så det tillverkas kommersiellt av kolväten som metan. Det mesta av elementärt väte används "omedelbart" (vilket betyder lokalt på produktionsplatsen), de största försäljningsställena är bearbetning av fossila bränslen , hydrokrackning , ammoniakproduktion , främst för gödselmarknaden, etc. Väte kan också erhållas från vatten med hjälp av elektrolysprocessen , men produktionen av väte är kommersiellt mycket dyrare än från naturgas. [åtta]

Den vanligaste naturligt förekommande väteisotopen , känd som protium , har en proton och inga neutroner . [9] I joniska föreningar kan den antingen förvärva en positiv laddning, bli en katjon som består av en proton, eller förvärva en negativ laddning, bli en anjon, känd som en hydrid . Väte kan kombineras med de flesta grundämnen, det finns i vatten och i de flesta organiska ämnen . [10] Det spelar en särskilt viktig roll i kemin av syror och baser , där många reaktioner involverar utbyte av protoner mellan lösningsmolekyler. [11] Eftersom Schrödinger-ekvationen endast kan lösas analytiskt för en neutral atom , spelar studiet av väteatomens energi och spektrum en nyckelroll i utvecklingen av kvantmekaniken . [12]

Vätets växelverkan med olika metaller är mycket viktig inom metallurgin , eftersom många metaller genomgår väteförsprödning under reaktionen , [13] och utvecklingen av säkra metoder för att lagra väte och använda det som bränsle står på agendan. [14] Väte är mycket lösligt i många föreningar av sällsynta jordartsmetaller och övergångsmetaller, [15] medan det kan lösas upp i både kristallina och amorfa ämnen. Vätets löslighet förändras i närvaro av lokal skada på metallens kristallgitter eller i närvaro av föroreningar. [16]

Helium

Helium (He) är ett monoatomiskt inert kemiskt grundämne med atomnummer 2, färglöst, smaklöst och luktfritt, ogiftigt, som står i början av gruppen ädelgaser i det periodiska systemet . [17] Dess kok- och smältpunkter är de lägsta av alla grundämnen, och den existerar bara som en gas, förutom under extrema förhållanden. [arton]

Helium upptäcktes 1868 av den franske astronomen Pierre Jansen , som först upptäckte detta grundämne genom närvaron av en tidigare okänd gul spektrallinje av solljus under en solförmörkelse . [19] År 1903 hittades stora reserver av helium i ett naturgasfält i USA, idag är detta land den största leverantören av denna gas. [20] Helium används i kryogenik , [21] i djuphavsandningssystem, [22] för kylning av supraledande magneter, vid heliumdatering, [23] för att blåsa upp ballonger , [24] för att lyfta luftskepp , [25] och som avskärmning gas för industriella ändamål såsom elektrisk svetsning och tillväxt av kiselskivor . [26] Genom att andas in en liten volym av gasen kan man tillfälligt ändra klangfärgen och kvaliteten på den mänskliga rösten. [27] Beteendet hos flytande helium-4 i två flytande faser helium I och helium II är av stor betydelse för forskare som studerar kvantmekanik och superfluiditetsfenomen i synnerhet, [28] samt för dem som studerar effekter vid temperaturer nära absoluta temperaturer . noll, såsom supraledning . [29]

Helium är det näst lättaste grundämnet och det näst vanligaste i den observerbara delen av universum. [30] Mest helium bildades under Big Bang , men nytt helium skapas ständigt som ett resultat av fusionen av vätekärnor i stjärnor. [31] På jorden är helium relativt sällsynt, producerat av det naturliga sönderfallet av vissa radioaktiva element, [32] eftersom alfapartiklarna som släpps ut är heliumkärnor . Detta radiogena helium fångas i naturgas i koncentrationer på upp till sju volymprocent, [33] från vilket det extraheras kommersiellt i en lågtemperaturseparationsprocess som kallas fraktionerad destillation . [34]

I den traditionella avbildningen av det periodiska systemet är helium ovanför neon , vilket reflekterar dess status som en ädelgas, men ibland, som i Janets periodiska system, är det ovanför beryllium , vilket reflekterar strukturen av dess elektroniska konfiguration.

Anteckningar

1. ↑ 1 2 International Union of Pure and Applied Chemistry > Grundämnenas periodiska system . IUPAC. Hämtad 1 maj 2011. Arkiverad från originalet 27 september 2018. (obestämd)
2. ↑ 1 2 Cronyn, Marshall W. Den rätta platsen för väte i det periodiska systemet  //  Journal of Chemical Education : journal. - 2003. - Augusti ( vol. 80 , nr 8 ). - P. 947-951 . doi : 10.1021 / ed080p947 . - .
3. ↑ Vinson, Greg. Väte är en halogen . HydrogenTwo.com (2008). Hämtad 14 januari 2012. Arkiverad från originalet 10 januari 2012. (obestämd)
4. ↑ 1 2 Kaesz, Ört; Atkins, Peter. En central position för väte i det periodiska systemet  //  Chemistry International : journal. — International Union of Pure and Applied Chemistry . — Vol. 25 , nr. 6 . — S. 14 .
5. ↑ Winter, Mark. Janet periodiska system (nedlänk) . WebElements (1993–2011). Datum för åtkomst: 19 januari 2012. Arkiverad från originalet den 6 april 2012. (obestämd) 
6. ↑ Väte-energi . Energiinformationsförvaltningen. Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 5 februari 2009. (obestämd)
7. ↑ Palmer, David Hydrogen in the Universe . NASA (13 november 1997). Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 29 oktober 2014. (obestämd)
8. ↑ Personal. Hydrogen Basics - Produktion . Florida Solar Energy Center (2007). Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 22 oktober 2018. (obestämd)
9. ↑ Sullivan, Walter . Fusion Power står fortfarande inför enorma svårigheter, The New York Times  (11 mars 1971).
10. ↑ väte, Encyclopædia Britannica , 2008. 
11. ↑ Eustis, S.N.; Radisic, D; Bowen, KH; Bachorz, R.A.; Haranczyk, M; Schenter, GK; Gutowski, M. Elektrondriven syrabaskemi: Protonöverföring från väteklorid till ammoniak  //  Science : journal. - 2008. - 15 februari ( vol. 319 , nr 5865 ). - s. 936-939 . - doi : 10.1126/science.1151614 . — PMID 18276886 .
12. ↑ Tidsberoende Schrödinger-ekvation, Encyclopædia Britannica , 2008. 
13. ↑ Rogers, HC Väteförsprödning av metaller   // Vetenskap . - 1999. - Vol. 159 , nr. 3819 . - P. 1057-1064 . - doi : 10.1126/science.159.3819.1057 . — PMID 17775040 .
14. ↑ Christensen, CH , Nørskov, JK; Johannessen, T.. Att göra samhället oberoende av fossila bränslen — Danska forskare avslöjar ny teknologi , Danmarks Tekniske Universitet (9 juli 2005). Arkiverad från originalet den 7 januari 2010.
15. ↑ Takeshita, T.; Wallace, W.E.; Craig, RS Vätelöslighet i 1:5-föreningar mellan yttrium eller torium och nickel eller kobolt  //  Inorganic Chemistry : journal. - 1974. - Vol. 13 , nr. 9 . - P. 2282-2283 . - doi : 10.1021/ic50139a050 .
16. ↑ Kirchheim, R. Vätelöslighet och diffusivitet i defekta och amorfa metaller  //  Framsteg inom materialvetenskap : journal. - 1988. - Vol. 32 , nr. 4 . - s. 262-325 . - doi : 10.1016/0079-6425(88)90010-2 .
17. ↑ Helium: det väsentliga . WebElements. Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 14 juli 2008. (obestämd)
18. ↑ Helium: fysikaliska egenskaper . WebElements. Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 25 november 2017. (obestämd)
19. ↑ Pierre Jansen . MSN Encarta. Arkiverad från originalet den 29 oktober 2009. (obestämd)
20. ↑ Theiss, Leslie. Var har allt helium tagit vägen? . Bureau of Land Management (18 januari 2007). Arkiverad från originalet den 25 juli 2008. (obestämd)
21. ↑ Timmerhaus, Klaus D. Cryogenic Engineering: Femtio år av  framsteg . — Springer, 2006. - ISBN 0-387-33324-X .
22. ↑ Copel, M. Helium voice unscrambling  (neopr.)  // Audio and Electroacoustics. - 1966. - September ( vol. 14 , nr 3 ). - S. 122-126 . - doi : 10.1109/TAU.1966.1161862 .
23. ↑ heliumdatering, Encyclopædia Britannica , 2008. 
24. ↑ Brain, Marshall. Hur heliumballonger fungerar . Hur saker fungerar. Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 6 december 2015. (obestämd)
25. ↑ Jiwatram, Jaya. Blimpens återkomst . Populärvetenskap (10 juli 2008). Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 22 augusti 2020. (obestämd)
26. ↑ När bra GTAW-bågar driver; dragiga förhållanden är dåliga för svetsare och deras GTAW-bågar  //  Welding Design & Fabrication : journal. - 2005. - 1 feb.
27. ↑ Montgomery, Craig. Varför får ens röst att låta konstigt om man andas in helium? . Scientific American (4 september 2006). Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 3 oktober 2020. (obestämd)
28. ↑ Trolig upptäckt av en ny, supersolid, fas av materia . Science Daily (3 september 2004). Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 14 oktober 2012. (obestämd)
29. ↑ Browne, Malcolm W. . Forskare ser fara i att slösa helium; Forskare ser Peril in Waste of Helium, The New York Times  (21 augusti 1979).
30. ↑ Helium: geologisk information . WebElements. Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 4 augusti 2020. (obestämd)
31. ↑ Cox, Tony. De kemiska grundämnenas ursprung . New Scientist (3 februari 1990). Hämtad 2 oktober 2017. Arkiverad från originalet 21 oktober 2014. (obestämd)
32. ↑ Heliumtillförseln tömd: produktionsbrist betyder att vissa industrier och festdeltagare måste gnälla förbi., Houston Chronicle (5 november 2006).
33. ↑ Brown, David. Helium ett nytt mål i New Mexico . American Association of Petroleum Geologists (2 februari 2008). Hämtad 20 april 2011. Arkiverad från originalet 4 mars 2012. (obestämd)
34. ↑ Voth, Greg . Var får vi det helium vi använder?, Naturvetenskapsläraren (1 december 2006).

Länkar

• Levchenkov S. I. Kort essä om kemins historia. Arkiverad 30 januari 2013 på Wayback Machine
• Bloch, D.R. Organisk kemi avmystifierad . - McGraw-Hill Professional, 2006. - ISBN 0-07-145920-0 .