1. perioda hemijskih elemenata
| Perioda 1 u periodnom sistemu |
Prva perioda elemenata se sastoji od hemijskih elemenata prvog reda (ili periode) periodnog sistema hemijskih elemenata. Periodni sistem je organizovan u vidu redova da bi se ilustrovali periodični (ponavljajući) trendovi u hemijskom ponašanju elemenata kako se njihov atomski broj povećava: novi red počinje kada hemijsko ponašanje počne da se ponavlja, što znači da analogni elementi padaju u iste vertikalne kolone. Prva perioda sadrži manje elemenata nego bilo koji drugi red u tabeli, samo dva: vodonik i helijum. Ova situacija se može objasniti savremenim teorijama strukture atoma. U kvantnom mehaničkom opisu atomske strukture, ova perioda odgovara popunjavanju 1s orbitale. Elementi iz periode 1 poštuju pravilo dueta u smislu da su potrebna dva elektrona da se kompletira valentna ljuska.
Vodonik i helijum su najstariji i najzastupljeniji elementi u univerzumu.
Pozicija elementata prve periode u periodnom sistemu uredi
Prva elektronska ljuska, n = 1, sastoji se od samo jedne orbitale, a maksimalan broj valentnih elektrona koje element periode 1 može da primi je dva, oba u orbitali 1s. Valentnoj ljusci nedostaje „p” ili bilo koja druga vrsta orbitala zbog opšteg ograničenja l < n na kvantne brojeve. Dakle, perioda 1 ima tačno dva elementa. Iako su i vodonik i helijum u s-bloku, nijedan od njih se ne ponaša slično kao drugi elementi s-bloka. Njihovo ponašanje se toliko razlikuje od ostalih elemenata s-bloka da postoje značajna neslaganja oko toga gde ova dva elementa treba da budu smeštena u periodnom sistemu.
Jednostavno prateći elektronske konfiguracije, vodonik (elektronska konfiguracija 1s1) i helijum (1s2) treba staviti u grupe 1 i 2, iznad litijuma (1s22s1) i berilijuma (1s22s2).[1] Iako je takav položaj uobičajen za vodonik, retko se koristi za helijum van konteksta elektronskih konfiguracija: kada su plemeniti gasovi (tada nazvani „inertni gasovi“) prvi put otkriveni oko 1900. godine, bili su poznati kao „grupa 0“, odražavajući odsustvo hemijske reaktivnosti ovih elemenata poznatih do tog vremena, i helijum je stavljen na vrh te grupe, pošto je delio ekstremnu hemijsku inertnost koja je svojstvo cele grupe. Kako je grupa promenila svoj formalni broj, mnogi autori su nastavili da stavljaju helijum direktno iznad neona, u grupi 18; jedan od primera takvog postavljanja je sadašnja IUPAC tabela.[2]
Pozicija vodonika u grupi 1 je prilično dobro uspostavljena. Njegovo uobičajeno oksidaciono stanje je +1, kao što je to slučaj sa težim kongenerima alkalnih metala. Kao i litijum, on ima značajnu kovalentnu hemiju.[3][4] On može da zameni alkalne metale u tipičnim strukturama alkalnih metala.[5] It is capable of forming alloy-like hydrides, featuring metallic bonding, with some transition metals.[6]
Ipak, ponekad se postavlja na druga mesta. Uobičajena alternativa je na vrhu grupe 17[7] s obzirom na striktno univalentnu i uglavnom nemetalnu hemiju vodonika, i striktno univalentnu i nemetalnu hemiju fluora (elementa inače na vrhu grupe 17). Ponekad, da bi se pokazalo da vodonik ima svojstva koja odgovaraju i osobinama alkalnih metala i halogena, prikazan je na vrhu dve kolone istovremeno.[8] Još jedan predlog je iznad ugljenika u grupi 14: tako postavljen, dobro se uklapa u trendove povećanja vrednosti jonizacionog potencijala i vrednosti afiniteta elektrona, i nije previše daleko od trenda elektronegativnosti, iako vodonik ne može da pokaže tetravalentnu karakteristiku težih pripadnika grupe 14.[9] Konačno, vodonik se ponekad stavlja odvojeno od bilo koje grupe; ovo se zasniva na tome da se njegova opšta svojstva smatraju dovoljno različitim od onih elemenata u bilo kojoj drugoj grupi.
Drugi element iz periode 1, helijum, najčešće se stavlja u grupu 18 sa ostalim plemenitim gasovima, pošto je njegova izvanredna inertnost izuzetno bliska onoj drugih lakih plemenitih gasova neona i argona.[10] Ipak, povremeno se stavlja i odvojeno od bilo koje grupe.[11] Svojstvo koje razlikuje helijum od ostalih plemenitih gasova je da u svojoj zatvorenoj elektronskoj ljusci helijum ima samo dva elektrona na najudaljenijoj elektronskoj orbitali, dok ostali plemeniti gasovi imaju osam. Neki autori, kao što su Henri Bent (eponim Bentovo pravilo), Vojčeh Grohala i Feliče Grandineti, tvrdili su da bi bilo ispravno da se helijum stavi u grupu 2, iznad berilijuma; Tabela sa levim koracima Čarlsa Dženeta takođe sadrži ovaj položaj. Normalizovani potencijali jonizacije i afiniteti elektrona pokazuju bolje trendove sa helijumom u grupi 2 nego u grupi 18; očekuje se da će helijum biti nešto reaktivniji od neona (što prekida opšti trend reaktivnosti u plemenitim gasovima, gde su teži pripadnici grupe reaktivniji); predviđena jedinjenja helijuma često nemaju analoge neona, čak ni teoretski, ali ponekad imaju analoge berilijuma; a helijum u odnosu na berilijum bolje prati trend anomalija prvog reda u tabeli (s >> p > d > f).[12][13][14]
Elementi uredi
| Hemijski element | Blok | Elektronska konfiguracija | ||
|---|---|---|---|---|
| 1 | H | Vodonik | s-blok | 1s1 |
| 2 | He | Helijum | s-blok | 1s2 |
Vodonik uredi
Vodonik (H) je hemijski element sa atomskim brojem 1. Na standardnoj temperaturi i pritisku, vodonik je bezbojan, bez mirisa, nemetalan, bez ukusa, veoma zapaljiv dvoatomski gas sa molekulskom formulom H2. Sa atomskom masom od 1,00794 amu, vodonik je najlakši element.[15]
Vodonik je najzastupljeniji od hemijskih elemenata, koji čini otprilike 75% elementarne mase univerzuma.[16] Zvezde u glavnom nizu se uglavnom sastoje od vodonika u svom plazma stanju. Elementarni vodonik je relativna retkost na Zemlji, i industrijski se proizvodi od ugljovodonika kao što je metan, nakon čega se većina elementarnog vodonika koristi „zarobljeno” (što znači lokalno na mestu proizvodnje), pri čemu su najveća tržišta skoro podjednako podeljena između nadogradnje fosilnih goriva, npr. kao hidrokreking i proizvodnja amonijaka, uglavnom za tržište đubriva. Vodonik se može proizvesti iz vode pomoću procesa elektrolize, ali je ovaj proces znatno komercijalno skuplji od proizvodnje vodonika iz prirodnog gasa.[17]
Najčešći prirodni izotop vodonika, poznat kao protijum, ima jedan proton i nema neutrona.[18] U jonskim jedinjenjima, može da preuzme bilo pozitivno naelektrisanje, postajući katjon sastavljen od golog protona, ili negativno naelektrisanje, postajući anjon poznat kao hidrid. Vodonik može da formira jedinjenja sa većinom elemenata i prisutan je u vodi i većini organskih jedinjenja.[19] On igra posebno važnu ulogu u kiselo-baznoj hemiji, u kojoj mnoge reakcije uključuju razmenu protona između rastvorljivih molekula.[20] Kao jedini neutralni atom za koji se Šredingerova jednačina može rešiti analitički, proučavanje energije i spektra atoma vodonika je odigralo ključnu ulogu u razvoju kvantne mehanike.[21]
Interakcije vodonika sa različitim metalima su veoma važne u metalurgiji, pošto mnogi metali mogu da pretrpe vodoničnu krtost,[22] i u razvoju bezbednih načina za skladištenje za upotrebu kao gorivo.[23] Vodonik je veoma rastvorljiv u mnogim jedinjenjima koja se sastoje od retkih zemnih metala i prelaznih metala[24] i može se rastvoriti i u kristalnim i amorfnim metalima.[25] Na rastvorljivost vodonika u metalima utiču lokalna izobličenja ili nečistoće u metalnoj kristalnoj rešetki.[26]
Reference uredi
- ^ Gray, str. 12
- ^ IUPAC (1. 5. 2013). „IUPAC Periodic Table of the Elements” (PDF). iupac.org. IUPAC. Arhivirano iz originala (PDF) 22. 8. 2015. g. Pristupljeno 20. 9. 2015. Arhivirano na sajtu Wayback Machine (22. avgust 2015)
- ^ Cox, P. A. (2004). Inorganic Chemistry (2nd izd.). London: Bios Scientific. str. 149. ISBN 978-1-85996-289-3.
- ^ Rayner-Canham, G.; Overton, T. (1. 1. 2006). Descriptive inorganic chemistry
(4th izd.). New York: W H Freeman. str. 203. ISBN 978-0-7167-8963-5.
- ^ Wilson, P (2013). „Hydrogen adopts alkali metal position”. Chemistry World'. Royal Society of Chemistry. Arhivirano iz originala 12. 4. 2019. g. Pristupljeno 12. 4. 2019.
- ^ Bodner & Rickard 1995, str. 101
- ^ Scerri, E. (2012). „Some comments on the recently proposed periodic table featuring elements ordered by their subshells”. Journal of Biological Physics and Chemistry. 12 (2): 69—70.
- ^ Seaborg, G. (1945). „The chemical and radioactive properties of the heavy elements”. Chemical & Engineering News. 23 (23): 2190—93. doi:10.1021/cen-v023n023.p2190.
- ^ Cronyn, M. W. (avgust 2003). „The Proper Place for Hydrogen in the Periodic Table”. Journal of Chemical Education. 80 (8): 947—51. Bibcode:2003JChEd..80..947C. doi:10.1021/ed080p947.
- ^ Lewars, Errol G. (2008). Modeling Marvels: Computational Anticipation of Novel Molecules. Springer Science & Business Media. str. 69—71. ISBN 978-1-4020-6973-4. Arhivirano iz originala 19. 5. 2016. g.
- ^ Greenwood & Earnshaw, throughout the book
- ^ Grochala, Wojciech (1. 11. 2017). „On the position of helium and neon in the Periodic Table of Elements”. Foundations of Chemistry. 20 (2018): 191—207. doi:10.1007/s10698-017-9302-7
.
- ^ Bent Weberg, Libby (18. 1. 2019). „"The" periodic table”. Chemical & Engineering News. 97 (3). Pristupljeno 27. 3. 2020.
- ^ Grandinetti, Felice (23. 4. 2013). „Neon behind the signs”. Nature Chemistry. 5 (2013): 438. Bibcode:2013NatCh...5..438G. PMID 23609097. doi:10.1038/nchem.1631. Pristupljeno 27. 3. 2019.
- ^ „Hydrogen – Energy”. Energy Information Administration. Pristupljeno 2008-07-15.
- ^ Palmer, David (13. 11. 1997). „Hydrogen in the Universe”. NASA. Pristupljeno 2008-02-05.
- ^ Staff (2007). „Hydrogen Basics — Production”. Florida Solar Energy Center. Pristupljeno 2008-02-05.
- ^ Sullivan, Walter (1971-03-11). „Fusion Power Is Still Facing Formidable Difficulties”. The New York Times.
- ^ „hydrogen”. Encyclopædia Britannica. 2008.
- ^ Eustis, S. N.; Radisic, D.; Bowen, K. H.; Bachorz, R. A.; Haranczyk, M.; Schenter, G. K.; Gutowski, M. (2008-02-15). „Electron-Driven Acid-Base Chemistry: Proton Transfer from Hydrogen Chloride to Ammonia”. Science. 319 (5865): 936—939. Bibcode:2008Sci...319..936E. PMID 18276886. doi:10.1126/science.1151614.
- ^ „Time-dependent Schrödinger equation”. Encyclopædia Britannica. 2008.
- ^ Rogers, H. C. (1999). „Hydrogen Embrittlement of Metals”. Science. 159 (3819): 1057—1064. Bibcode:1968Sci...159.1057R. PMID 17775040. doi:10.1126/science.159.3819.1057.
- ^ Christensen, C. H.; Nørskov, J. K.; Johannessen, T. (9. 7. 2005). „Making society independent of fossil fuels — Danish researchers reveal new technology”. Technical University of Denmark. Arhivirano iz originala 7. 1. 2010. g. Pristupljeno 2008-03-28.
- ^ 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.
- ^ Kirchheim, R.; Mutschele, T.; Kieninger, W (1988). „Hydrogen in amorphous and nanocrystalline metals”. Materials Science and Engineering. 99: 457—462. doi:10.1016/0025-5416(88)90377-1.
- ^ 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.
Literatura uredi
- Bodner, G. M.; Rickard, L. H.; Spencer, J. N. (1995). Chemistry: Structure and Dynamics. New York: John Wiley & Son. str. 101. ISBN 978-0-471-14278-2.
- Rayner-Canham, G.; Overton, T. (1. 1. 2006). Descriptive inorganic chemistry (4th izd.). New York: W H Freeman. str. 203. ISBN 978-0-7167-8963-5.
- Cox, P. A. (2004). Inorganic Chemistry (2nd izd.). London: Bios Scientific. str. 149. ISBN 978-1-85996-289-3.
- Bloch, D. R. (2006). Organic Chemistry Demystified. McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-145920-0.
- Laing, Michael (2006). „Where to Put Hydrogen in a Periodic Table?”. Foundations of Chemistry. 9 (2): 127—137. doi:10.1007/s10698-006-9027-5.
