1주기 원소

다음 시리즈의 일부
주기율표
주기율표형식 18열 종대 · 32열 종대 대체 및 확장 양식
주기율표이력 D. 멘델레예프 1871년 표 1869년 예측 원소 발견 명명 및 어원 사람들을 위해 여러 곳에 걸쳐서 논란들 (동아시아에서) 체계적 요소 이름
요소 집합
주기율표 구조별 그룹(1–18) 1 (알칼리 금속) 2 (지반 금속) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15(독성물질) 16개(칼코르균) 17(할로겐) 18 (기체 가스) 기간(1-7, ...) 1 2 3 4 5 6 7 8+ 블록(s, p, d, f, ...) 원자 궤도 아우프바우 원리
금속성구분별 금속 알칼리의 알칼리 토류 전이 사후의 란타니드 액티나이드(수퍼액티나이드) 메탈로이드 금속과 비금속 분업 비금속 미분류의 비금속 할로겐 고귀한 가스
다른 특징으로 코네이지 금속 백금군 금속 귀금속 내화금속 중금속 경금속 고유금속 귀금속 주그룹요소 희토류 원소 트랜스우라늄, 이앙구토늄 원소 주요, 경미한 것, 전이된 것
요소들
화학 원소 목록 풍부하게 (인체에) 원자재로 동위원소 안정성에 의해. 연간 생산으로 기호로
요소의 속성 원자량 결정구조 전자 친화도 배열 전기자극성(알렌, 폴링) 골드슈미트 분류 영양 원자가
요소의 데이터 페이지 풍요 원자 반지름 비등점 임계점 밀도 탄력성 전기저항도 전자 친화도/구성 전기성 경도 열용량 / 융해 / 기화 이온화 에너지 녹는점 산화 상태 음속 열전도도/팽창 계수 증기압
카테고리 케미컬 포탈
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기간 1 원소는 화학 원소 주기율표의 첫 번째 행(또는 기간)에 있는 화학 원소 중 하나이다.주기율표는 원자 수가 증가함에 따라 원소의 화학적 행동에서 주기적(반복적) 추세를 나타내기 위해 행으로 배열된다. 즉, 화학적 행동이 반복되기 시작할 때 새로운 행이 시작되는데, 이는 아날로그 원소가 동일한 수직 열에 속한다는 것을 의미한다.첫 번째 기간은 수소와 헬륨의 두 개만으로 표의 다른 어떤 행보다 적은 원소를 포함하고 있다.이러한 상황은 현대적인 원자 구조 이론으로 설명할 수 있다.원자 구조에 대한 양자역학적 설명에서 이 기간은 1s 궤도 충전에 해당한다.기간 1 원소는 발란스 껍질을 완성하기 위해 두 개의 전자가 필요하다는 점에서 듀엣 규칙에 따른다.

수소와 헬륨은 우주에서 가장 오래되고 가장 풍부한 원소다.

주기적 추세

주기율표의 다른 모든 기간에는 최소한 8개의 원소가 포함되며, 기간 전체의 주기적 추세를 고려하는 것이 종종 도움이 된다.그러나 기간 1에는 두 가지 요소만 포함되어 있으므로 이 개념은 여기에 적용되지 않는다.^{[citation needed]}

수직적 추세 하향군이라는 측면에서 헬륨은 IUPAC 그룹 18의 선두에 있는 전형적인 고귀한 기체로 볼 수 있지만, 아래에서 논의한 바와 같이 수소의 화학성은 독특하여 어떤 그룹에도 쉽게 할당되지 않는다.^[1]

주기율표에서 주기 1 원소의 위치

첫 번째 전자 껍질인 n = 1은 하나의 궤도만으로 구성되며, 주기 1 원소가 수용할 수 있는 발란스 전자의 최대 수는 둘 다 1s 궤도 내에 있다.발랑스 껍데기는 양자수에 대한 일반적인 l < n 제약 때문에 "p"나 다른 종류의 궤도가 부족하다.따라서 기간 1에는 정확히 두 가지 요소가 있다.수소와 헬륨이 모두 s-블록 안에 있지만 둘 다 다른 s-블록 원소와 비슷하게 작용하지 않는다.그들의 행동은 다른 s-블록 요소들과 너무 달라서 주기율표에 이 두 요소를 어디에 두어야 하는지에 대해 상당한 의견 차이가 있다.

전자 구성만으로 수소(전자 구성 1s¹)와 헬륨(1s)을² 리튬(1s2s²¹)과 베릴륨(1s2s²²)보다 높은 1그룹과 2그룹으로 배치해야 한다.^[2]이러한 배치는 수소에 흔히 사용되지만, 전자 구성을 설명하는 맥락에서 벗어나 헬륨에 사용되는 경우는 드물다.1900년경 고귀한 기체(당시 "침입된 기체"라고 불리던)가 처음 발견되었을 때, 그들은 "그룹 0"으로 알려져 있었는데, 그 시점에서 알려진 원소의 화학 반응성이 전혀 반영되지 않았고, 헬륨은 그룹 전체에서 볼 수 있는 극도의 화학적 불활성성을 공유했기 때문에 그 그룹의 맨 위에 놓여졌다.그룹이 공식 번호를 변경했을 때, 많은 저자들은 계속해서 네온 바로 위에 헬륨을 할당했는데, 그룹 18의 그러한 배치의 예 중 하나는 현재의 IUPAC 표이다.^[3]

그룹 1에서의 수소의 위치는 합리적으로 잘 정착되어 있다.그것의 일반적인 산화 상태는 무거운 알칼리 금속 착향료의 경우와 마찬가지로 +1이다.리튬과 마찬가지로 상당한 공동 화학물질을 가지고 있다.^[4][5]그것은 전형적인 알칼리 금속 구조에서 알칼리 금속을 나타낼 수 있다.^[6]그것은 일부 전이 금속으로 금속 접합이 특징인 합금 같은 하이드라이드를 형성할 수 있다.^[7]

그럼에도 불구하고, 그것은 때때로 다른 곳에 놓인다.수소의 절대적 단발성과 대게 비금속 화학, 그리고 불소의 절대적 단발성과 비금속적 화학(그 외에는 17그룹 상단의 원소)을 고려할 때 공통 대안은 그룹 17의^[8] 상위에 있다.때로는 수소가 알칼리 금속과 할로겐 두 가지 모두에 해당하는 성질을 가지고 있다는 것을 보여주기 위해 두 기둥의 맨 위에 동시에 표시한다.^[9]또 다른 제안은 그룹 14의 탄소 위에 있다: 그런 식으로 배치하면, 이온화 전위값과 전자 친화력 값이 증가하는 추세에 잘 들어맞고, 수소가 더 무거운 그룹 14 원소의 사분율 특성을 보여줄 수 없음에도 불구하고 전기화 경향과 그리 멀지 않다.^[10]마지막으로, 수소는 어떤 그룹과 별도로 배치되기도 한다. 이것은 다른 그룹의 원소들과 충분히 다른 것으로 간주되는 그것의 일반적인 특성에 기초한다.

다른 기간 1 원소인 헬륨은 다른 고귀한 기체와 함께 그룹 18에 가장 자주 배치되는데, 그 비범한 불활성성은 다른 가벼운 고귀한 기체 네온과 아르곤의 그것과 매우 가깝기 때문이다.^[11]그럼에도 불구하고, 그것은 종종 어떤 그룹과도 분리되어 배치된다.^[12]헬륨과 나머지 고귀한 가스를 구분하는 특성은 닫힌 전자 껍질에서 헬륨은 가장 바깥쪽 전자 궤도 안에 2개의 전자만 있는 반면 나머지 고귀한 가스는 8개의 전자만 가지고 있다는 것이다.헨리 벤트(벤트 통치의 어의어), 워치크 그로찰라, 펠리체 그란디네티와 같은 일부 저자들은 헬륨이 베릴륨 위에 그룹 2에 정확하게 배치될 것이라고 주장해왔다; 찰스 자넷의 왼쪽 단계 표에도 이런 과제가 담겨 있다.정상화된 이온화 전위와 전자 친화도는 그룹 18보다 그룹 2의 헬륨과 함께 더 좋은 경향을 보여준다; 헬륨은 네온보다 약간 더 반응할 것으로 예상된다; 예측된 헬륨 화합물은 심지어 네온과 유사성이 부족하다.그러나 때로는 베릴륨 유사성을 가지고 있다; 그리고 베릴륨 위에 헬륨이 있는 것은 표의 첫 번째 줄 이상 추세를 더 잘 따른다(s >> p > d > f.^[13][14][15]이러한 경향에 따르면 각 그룹의 첫 번째 요소는 후속 요소와 상당히 다르게 작용하는 경우가 많은데, 그 차이는 s-블록(H와 He)에서 가장 크고, p-블록(B to Ne)에서는 중간이며, d-블록과 f-블록에서는 덜 뚜렷하다.^[16]

요소들

화학원소			블록	전자 구성
1	H	수소	s-블록	1s1
2	그	헬륨	s-블록	1s2

수소

수소(H)는 원자 번호 1을 가진 화학 원소다.표준 온도와 압력에서 수소는 분자 공식 H를₂ 가진 무색 무취 비금속 무미료 무미취 인화성 이원자 기체다.원자 질량이 1.00794Au로 수소가 가장 가벼운 원소다.^[17]

수소는 우주 원소 질량의 약 75%를 차지하는 화학 원소 중 가장 풍부하다.^[18]주계열성의 별들은 주로 플라즈마 상태의 수소로 이루어져 있다.원소 수소는 지구상에서 상대적으로 드물고, 산업적으로 메탄과 같은 탄화수소로 생산되는데, 그 후 대부분의 원소 수소가 "캡처하여"(생산현장에서 국지적으로 의미) 사용되며, 가장 큰 시장은 주로 하이드로크래킹과 같은 화석연료 고도화와 암모니아 생산으로 거의 균등하게 나뉜다.e 비료 시장수소는 전기분해 과정을 이용해 물에서 생산될 수도 있지만, 이 과정은 천연가스로 생산되는 수소보다 상업적으로 훨씬 더 비싸다.^[19]

가장 흔하게 자연적으로 발생하는 수소의 동위원소는 양성자로 알려져 있으며 중성자는 없다.^[20]이온화합물에서 그것은 양전하를 띠거나, 맨 양성자로 구성된 양이온이 되어, 하이드라이드라고 알려진 음이온이 될 수 있다.수소는 대부분의 원소와 화합물을 형성할 수 있으며 물과 대부분의 유기 화합물에 존재한다.^[21]그것은 많은 반응들이 수용성 분자 사이의 양성자 교환을 수반하는 산성 기반 화학에서 특히 중요한 역할을 한다.^[22]슈뢰딩거 방정식이 분석적으로 풀릴 수 있는 유일한 중립 원자로서 수소 원자의 에너지와 스펙트럼에 대한 연구는 양자역학의 발전에 핵심적인 역할을 해왔다.^[23]

수소와 다양한 금속의 상호작용은 많은 금속들이 수소 부서짐을 겪을 수 있기 때문에 야금성에서 매우 중요하며,^[24] 연료로 사용하기 위해 수소를 저장하는 안전한 방법을 개발하는 데 있어 매우 중요하다.^[25]수소는 희토류 금속과 전이 금속으로^[26] 구성된 많은 화합물에서 용해성이 높으며 결정체와 비정형 금속 모두에서 용해될 수 있다.^[27]금속의 수소 용해성은 금속 결정 격자의 국소 왜곡이나 불순물에 의해 영향을 받는다.^[28]

헬륨

헬륨(He)은 무색, 무취, 무취, 무독성, 무독성, 불활성 단원자 화학 원소로 주기율표에서 고귀한 가스 시리즈의 선두에 있으며 원자 번호는 2이다.^[29]그것의 비등점과 녹는점은 원소 중 가장 낮으며 극한 조건을 제외하고는 기체로만 존재한다.^[30]

헬륨은 1868년 프랑스의 천문학자 피에르 얀센에 의해 발견되었는데, 그는 이 물질을 일식으로부터 빛으로 알 수 없는 노란색 스펙트럼 라인의 기호로 처음 감지했다.^[31]1903년 미국의 천연가스전에서 헬륨이 대량으로 발견되었는데, 이는 지금까지 이 가스의 가장 큰 공급처다.^[32]이 물질은 극저온학,^[33] 심해 호흡 시스템,^[34] 초전도 자석 냉각, 헬륨 데이팅,^[35] 풍선 팽창,^[36] 비행선 양력 제공,^[37] 아크 용접, 실리콘 웨이퍼 재배 등 산업용 보호 기체로 사용된다.^[38]소량의 가스를 들이마시면 일시적으로 사람의 음색과 음질이 변한다.^[39]액체 헬륨-4의 두 유체 단계인 헬륨 I과 헬륨 II의 작용은 양자역학과 특히 초유체 현상을 연구하는 연구원들과 ^[40]초전도성과 같이 절대 영도에 가까운 온도가 물질에 미치는 영향을 보는 사람들에게 중요하다.^[41]

헬륨은 두 번째로 가벼운 원소로 관측 가능한 우주에서 두 번째로 풍부하다.^[42]대부분의 헬륨은 빅뱅 때 형성되었지만, 별에서 수소가 핵융합되면서 새로운 헬륨이 만들어지고 있다.^[43]지구에서 헬륨은 상대적으로 희귀하며 방출되는 알파 입자가 헬륨 핵으로 구성되기 때문에 일부 방사성 원소의^[44] 자연 붕괴에 의해 생성된다.이 방사활성 헬륨은 부피 기준 최대 7%의 농도로 천연가스와 함께 갇혀 있는데,^[45] 이로부터 분수증류라는 저온 분리과정에 의해 상업적으로 추출된다.^[46]

참조

추가 읽기

• Bloch, D. R. (2006). Organic Chemistry Demystified. McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-145920-0.