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第1周期元素

十二月 31, 2023

第1周期元素是元素周期表中第一行（即元素周期）的元素。周期表按原子序数排列，以说明元素的化学行为随原子序数增加的周期性（重复）趋势：当它们的化学行为开始重复时，新的周期开始，这意味着类似元素会排到相同的族。第一周期包括的元素数量比任何周期少，只有两个，也就是氢和氦。这种情况可以用原子结构的现代理论来解释。在量子力学原子结构的描述中，该周期对应1s轨道的填充。第一周期元素遵守二隅体规则，它们需要两个电子来填满价电子层。

氢和氦是最古老，也是宇宙中最多的元素。

周期性 编辑

其它的周期都有至少八个元素，对研究周期内的周期性有时会有用。不过，第1周期元素只有两个元素，因此这个周期性研究不适用于此。

在普通的元素周期表中，氦一般都归类于惰性气体中，也就是 IUPAC 的18族元素。不过氢的化学性质很特殊，不能轻易地被归类为任何一族。[1]

第1周期元素在元素周期表里的位置 编辑

第一个电子层，n = 1，只有一个电子轨道。因此，第1周期元素的价电子最多只有两个电子，都在1s轨道上。第一个电子层缺少1p或任何其他类型（如：1d）的轨道。这是由于量子数上的一般的l < n约束所导致的。因此，第1周期元素只有两个。尽管氢和氦都是s区元素，它们的性质和其它s区元素很不同。它们的行为与其他s区元素非常不同，以至于在周期表中应将这两个元素放在何处存在很大的分歧。

氢属于碱金属，被放置在锂之上。[2]它有时被放在碳之上[3]，氟之上[3][4]，同时放在锂和氟上方（出现两次），[5]或浮在元素周期表上而不归类于任何一族[5]。

氦有着完整的价电子层，所以几乎都放在氖（是p区元素）之上，属于惰性气体一族。[2]不过，由于外层都有两个电子，氦有时会放在铍之上。[6]

元素 编辑

原子序 元素符號 中文名稱 族 元素分區 電子排布 電子層 備註
1 H 氫 1族、s1 s區 1s1 1 第一個s區元素，也是週期表中第一個元素。
2 He 氦 8族、s2 s區 1s2 1

氢 编辑

主条目：氢
 
氢放电管
 
氘放电管

氢 (H) 是一种化学元素，原子序数为 1。在标准情况下，氢是一种无色、无臭、非金属性、无味且极度易燃的双原子气体，分子式 H2。氢是最轻的元素，原子量 1.00794 amu。[7]

氢是丰度最高的化学元素，占了75%的宇宙原子质量。[8]恒星在主序星阶段时的主要成分就是等离子态的氢。自由氢气在地球较稀有，工业制氢气技术方法就是以碳氢化合物如：甲烷为原料制成的。之后，大部分氢气在生产现场直接使用，在化石燃料升级（例如加氢裂化）和氨的生产（主要用于化肥市场）之间平均分配。氢气也可以由电解水产生，不过成本要比用碳氢化合物为原料的制法高。[9]

天然氢中含量最高的同位素是氕有一个质子且没有中子。[10]在离子化合物里，它可以被电离成氢正离子，也就是质子或氢负离子，是氢化物中的阴离子。氢可以形成很多化合物，例如水和几乎所有的有机化合物。[11]在酸碱质子理论中，许多反应涉及可溶分子之间的质子交换。这时，氢阳离子起到了特别重要的作用。[12]作为唯一薛定谔方程有解析解的中性原子，氢原子的能级和原子光谱的研究在量子力学的发展中起着关键作用。[13]

氢与各种金属的相互作用在冶金中非常重要，因为许多金属会遭受氢脆，[14]并需开发安全的方式来储存它作为燃料。[15]氢在许多由稀土金属和过渡金属组成的化合物中可溶，[16]也可以溶于晶体和无定形体金属中。[17]氢在金属中的溶解度会受到金属晶格中局部变形或杂质的影响。[18]

氦 编辑

主条目：氦
 
氦放电管

氦 (He) 是一种无色、无臭、无味、无毒的惰性单原子元素，是第一个惰性气体，原子序数为 2。[19]它的沸点和熔点是所有元素中最低的。除了在某些极端条件下，氦都是气体。[20]

氦气是由法国天文学家皮埃尔·让森在1868年发现的，他首先发现氦是从日蚀中发现的。[21]在1903年，美国天然气田发现了大量的氦气，这是迄今为止最大的氦气供应源。[22]氦气可用于低温物理学、[23]在深海呼吸系统中、[24]冷却超导磁铁、用于氦测年法（英语：helium dating）、[25]用于充气气球、[26]用于在飞艇中提供升力、[27]以及作为工业用保护气体，例如电弧焊和制作硅晶片。[28]吸入少量氦气会暂时改变人类声音的音色。[29]液态氦-4的两个流体相（氦I和氦II）的行为对于研究量子力学，特别是超流体的现象的研究人员来说非常重要，[30]以及研究物质的温度接近绝对零度会产生什么影响，例如超导性。[31]

氦是第二轻的元素，也是可观测宇宙中第二丰富的元素。[32]大部分氦是从大爆炸产生的，不过氢在恒星中核聚变也会产生新的氦。[33]在地球，氦是稀有的物质，由放射性元素的阿尔法衰变而成，[34]因为阿尔法粒子就是氦-4的原子核。这些氦被困在天然气里，其中天然气的氦比例可达7%。[35]人们从中可以通过称为分馏的低温分离工艺从中进行萃取。[36]

参考资料 编辑

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外部链接 编辑

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十二月 31, 2023
第1周期元素, 是元素周期表中第一行, 即元素周期, 的元素, 周期表按原子序数排列, 以说明元素的化学行为随原子序数增加的周期性, 重复, 趋势, 当它们的化学行为开始重复时, 新的周期开始, 这意味着类似元素会排到相同的族, 第一周期包括的元素数量比任何周期少, 只有两个, 也就是氢和氦, 这种情况可以用原子结构的现代理论来解释, 在量子力学原子结构的描述中, 该周期对应1s轨道的填充, 第一周期元素遵守二隅体规则, 它们需要两个电子来填满价电子层, 氢和氦是最古老, 也是宇宙中最多的元素, 目录, 周期性, . 第1周期元素是元素周期表中第一行 即元素周期 的元素 周期表按原子序数排列 以说明元素的化学行为随原子序数增加的周期性 重复 趋势 当它们的化学行为开始重复时 新的周期开始 这意味着类似元素会排到相同的族 第一周期包括的元素数量比任何周期少 只有两个 也就是氢和氦 这种情况可以用原子结构的现代理论来解释 在量子力学原子结构的描述中 该周期对应1s轨道的填充 第一周期元素遵守二隅体规则 它们需要两个电子来填满价电子层 氢和氦是最古老 也是宇宙中最多的元素 目录 1 周期性 2 第1周期元素在元素周期表里的位置 3 元素 3 1 氢 3 2 氦 4 参考资料 5 外部链接周期性 编辑其它的周期都有至少八个元素 对研究周期内的周期性有时会有用 不过 第1周期元素只有两个元素 因此这个周期性研究不适用于此 在普通的元素周期表中 氦一般都归类于惰性气体中 也就是 IUPAC 的18族元素 不过氢的化学性质很特殊 不能轻易地被归类为任何一族 1 第1周期元素在元素周期表里的位置 编辑第一个电子层 n 1 只有一个电子轨道 因此 第1周期元素的价电子最多只有两个电子 都在1s轨道上 第一个电子层缺少1p或任何其他类型 如 1d 的轨道 这是由于量子数上的一般的l lt n 约束所导致的 因此 第1周期元素只有两个 尽管氢和氦都是s区元素 它们的性质和其它s区元素很不同 它们的行为与其他s区元素非常不同 以至于在周期表中应将这两个元素放在何处存在很大的分歧 氢属于碱金属 被放置在锂之上 2 它有时被放在碳之上 3 氟之上 3 4 同时放在锂和氟上方 出现两次 5 或浮在元素周期表上而不归类于任何一族 5 氦有着完整的价电子层 所以几乎都放在氖 是p区元素 之上 属于惰性气体一族 2 不过 由于外层都有两个电子 氦有时会放在铍之上 6 元素 编辑S區塊原子序 元素符號 中文名稱 族 元素分區 電子排布 電子層 備註1 H 氫 1族 s1 s區 1s1 1 第一個s區元素 也是週期表中第一個元素 2 He 氦 8族 s2 s區 1s2 1氢 编辑 主条目 氢 nbsp 氢放电管 nbsp 氘放电管氢 H 是一种化学元素 原子序数为 1 在标准情况下 氢是一种无色 无臭 非金属性 无味且极度易燃的双原子气体 分子式 H2 氢是最轻的元素 原子量 1 00794 amu 7 氢是丰度最高的化学元素 占了75 的宇宙原子质量 8 恒星在主序星阶段时的主要成分就是等离子态的氢 自由氢气在地球较稀有 工业制氢气技术方法就是以碳氢化合物如 甲烷为原料制成的 之后 大部分氢气在生产现场直接使用 在化石燃料升级 例如加氢裂化 和氨的生产 主要用于化肥市场 之间平均分配 氢气也可以由电解水产生 不过成本要比用碳氢化合物为原料的制法高 9 天然氢中含量最高的同位素是氕有一个质子且没有中子 10 在离子化合物里 它可以被电离成氢正离子 也就是质子或氢负离子 是氢化物中的阴离子 氢可以形成很多化合物 例如水和几乎所有的有机化合物 11 在酸碱质子理论中 许多反应涉及可溶分子之间的质子交换 这时 氢阳离子起到了特别重要的作用 12 作为唯一薛定谔方程有解析解的中性原子 氢原子的能级和原子光谱的研究在量子力学的发展中起着关键作用 13 氢与各种金属的相互作用在冶金中非常重要 因为许多金属会遭受氢脆 14 并需开发安全的方式来储存它作为燃料 15 氢在许多由稀土金属和过渡金属组成的化合物中可溶 16 也可以溶于晶体和无定形体金属中 17 氢在金属中的溶解度会受到金属晶格中局部变形或杂质的影响 18 氦 编辑 主条目 氦 nbsp 氦放电管氦 He 是一种无色 无臭 无味 无毒的惰性单原子元素 是第一个惰性气体 原子序数为 2 19 它的沸点和熔点是所有元素中最低的 除了在某些极端条件下 氦都是气体 20 氦气是由法国天文学家皮埃尔 让森在1868年发现的 他首先发现氦是从日蚀中发现的 21 在1903年 美国天然气田 发现了大量的氦气 这是迄今为止最大的氦气供应源 22 氦气可用于低温物理学 23 在深海呼吸系统中 24 冷却超导磁铁 用于氦测年法 英语 helium dating 25 用于充气气球 26 用于在飞艇中提供升力 27 以及作为工业用保护气体 例如电弧焊和制作硅晶片 28 吸入少量氦气会暂时改变人类声音的音色 29 液态氦 4的两个流体相 氦I和氦II 的行为对于研究量子力学 特别是超流体的现象的研究人员来说非常重要 30 以及研究物质的温度接近绝对零度会产生什么影响 例如超导性 31 氦是第二轻的元素 也是可观测宇宙中第二丰富的元素 32 大部分氦是从大爆炸产生的 不过氢在恒星中核聚变也会产生新的氦 33 在地球 氦是稀有的物质 由放射性元素的阿尔法衰变而成 34 因为阿尔法粒子就是氦 4的原子核 这些氦被困在天然气里 其中天然气的氦比例可达7 35 人们从中可以通过称为分馏的低温分离工艺从中进行萃取 36 参考资料 编辑 Michael Laing Where to Put Hydrogen in a Periodic Table Foundations of Chemistry 2006 9 2 127 137 doi 10 1007 s10698 006 9027 5 2 0 2 1 International Union of Pure and Applied Chemistry gt Periodic Table of the Elements IUPAC 2011 05 01 原始内容存档于2018 09 27 3 0 3 1 Cronyn Marshall W The Proper Place for Hydrogen in the Periodic Table Journal of Chemical Education August 2003 80 8 947 951 Bibcode 2003JChEd 80 947C doi 10 1021 ed080p947 Vinson Greg Hydrogen is a Halogen HydrogenTwo com 2008 January 14 2012 原始内容存档于January 10 2012 5 0 5 1 Kaesz Herb Atkins Peter A Central Position for Hydrogen in the Periodic Table Chemistry International 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