Een periode 1-element is een element in de eerste periode (rij) van het periodiek systeem. Het periodiek systeem is in rijen gerangschikt om terugkerende eigenschappen van de elementen weer te geven. Wanneer het atoomnummer toeneemt, heeft het element andere eigenschappen. Een nieuwe rij begint wanneer de chemische eigenschappen zich herhalen. Dit betekent dat elementen in dezelfde groep vergelijkbare eigenschappen hebben. De eerste periode telt minder elementen dan alle andere periodes in het periodiek systeem. Er zijn slechts twee elementen in de eerste periode: waterstof en helium. Waarom er minder elementen in de eerste rij zitten, kunnen we verklaren met moderne theorieën over atoomstructuur. In de kwantumfysica vult deze periode namelijk de 1s-baan. Periode 1 elementen volgen de duetregel, zij hebben slechts twee elektronen nodig om hun valentie schil compleet te maken. Deze elementen kunnen slechts twee elektronen bevatten, beide in de 1s-baan. Daarom kan periode 1 slechts twee elementen bevatten.
Periode-1-element | element in de eerste periode (rij) van het periodiek systeem
Periodieke trends
Aangezien periode 1 slechts twee elementen bevat, zijn er geen opmerkelijke periodieke trends.
Waterstof
Helium
Positie van periode 1 elementen in het periodiek systeem
Hoewel zowel waterstof als helium tot het s-blok behoren, gedragen zij zich niet hetzelfde als andere s-blok elementen. Er bestaat onenigheid over de plaats van deze twee elementen in het periodiek systeem.
Waterstof
De positie van waterstof is soms boven lithium, soms boven koolstof, soms boven fluor, soms boven zowel lithium als fluor (twee keer voorkomend), of zweeft boven de andere elementen en behoort tot geen enkele groep in het periodiek systeem.
Helium
De positie van helium is bijna altijd boven neon (dat in het p-blok zit) in het periodiek systeem, omdat het een edelgas is. Soms staat het echter boven beryllium omdat ze een vergelijkbare elektronenconfiguratie hebben.
Elementen in periode 1
| Chemische reeks | ||||
| 1 | H | Niet-metaal | 1s1 | |
| 2 | Hij | 1s2 | ||
Waterstof
Waterstof (symbool: H) is een chemisch element. Het atoomnummer is 1. Bij standaard temperatuur en druk heeft waterstof geen kleur, geen geur en geen smaak. Het behoort tot de niet-metalen en is licht ontvlambaar. Het is een diatomisch gas met de molecuulformule H2 . De atoommassa bedraagt 1,00794 amu, waarmee waterstof het lichtste element is.
Waterstof is het meest voorkomende chemische element. De overvloed aan waterstof bedraagt ongeveer 75%. Sterren in de hoofdreeks bestaan voornamelijk uit waterstof in plasmatoestand. Op aarde is er echter minder waterstof. Daarom wordt waterstof industrieel geproduceerd uit koolwaterstoffen (bijv. methaan). Wij gebruiken elementaire waterstof lokaal bij de productie. De grootste markten zijn bijna gelijk verdeeld tussen het opwaarderen van fossiele brandstoffen, zoals hydrokraken, en de productie van ammoniak, meestal voor de kunstmestmarkt. Waterstof kan worden geproduceerd uit water via het proces van elektrolyse, maar dit proces is commercieel gezien aanzienlijk duurder dan waterstofproductie uit aardgas.
De meest voorkomende natuurlijke isotoop van waterstof, bekend als protium, heeft een enkel proton en geen neutronen. In ionische verbindingen kan het ofwel een positieve lading aannemen, waarbij het een kation wordt dat bestaat uit een kaal proton, ofwel een negatieve lading, waarbij het een anion wordt dat bekend staat als een hydride. Waterstof kan verbindingen aangaan met de meeste elementen en is aanwezig in water en de meeste organische verbindingen. Het speelt een bijzonder belangrijke rol in de zuur-basechemie, waarin veel reacties gepaard gaan met de uitwisseling van protonen tussen oplosbare moleculen. Als het enige neutrale atoom waarvoor de Schrödingervergelijking analytisch kan worden opgelost, heeft de studie van de energetica en het spectrum van het waterstofatoom een sleutelrol gespeeld in de ontwikkeling van de kwantummechanica.
De interacties van waterstof met verschillende metalen zijn zeer belangrijk in de metallurgie, aangezien veel metalen waterstofbros kunnen worden, en bij de ontwikkeling van veilige manieren om waterstof op te slaan voor gebruik als brandstof. Waterstof is zeer goed oplosbaar in veel verbindingen van zeldzame aardmetalen en overgangsmetalen en kan worden opgelost in zowel kristallijne als amorfe metalen. De oplosbaarheid van waterstof in metalen wordt beïnvloed door plaatselijke vervormingen of onzuiverheden in het kristalrooster van het metaal.
Helium
Helium (He) is een kleurloos, reukloos, smaakloos, niet-giftig, inert mono-atomair chemisch element dat aan het hoofd staat van de edelgassenreeks in het periodiek systeem en waarvan het atoomnummer 2 is. Zijn kook- en smeltpunten zijn het laagst van alle elementen en het bestaat alleen als gas, behalve in extreme omstandigheden.
Helium werd in 1868 ontdekt door de Franse astronoom Pierre Janssen, die de stof voor het eerst ontdekte als een onbekende gele spectraallijn in het licht van een zonsverduistering. In 1903 werden grote voorraden helium gevonden in de aardgasvelden van de Verenigde Staten, die verreweg de grootste leverancier van het gas zijn. De stof wordt gebruikt in cryogene toepassingen, in diepzeebeademingssystemen, om supergeleidende magneten te koelen, in heliumdateringen, om ballonnen op te blazen, om luchtschepen te laten stijgen en als beschermend gas voor industriële toepassingen zoals booglassen en het kweken van siliciumschijven. Het inademen van een klein volume van het gas verandert tijdelijk het timbre en de kwaliteit van de menselijke stem. Het gedrag van de twee vloeibare fasen van vloeibaar helium-4, helium I en helium II, is belangrijk voor onderzoekers die kwantummechanica en het verschijnsel superfluïditeit in het bijzonder bestuderen, en voor degenen die kijken naar de effecten die temperaturen nabij het absolute nulpunt hebben op materie, zoals bij supergeleiding.
Helium is het op één na lichtste element en komt het meest voor in het waarneembare heelal. Het meeste helium werd gevormd tijdens de oerknal, maar er ontstaat nieuw helium door de kernfusie van waterstof in sterren. Op aarde is helium relatief zeldzaam en ontstaat het door het natuurlijke verval van sommige radioactieve elementen, omdat de uitgezonden alfadeeltjes uit heliumkernen bestaan. Dit radiogene helium zit opgesloten in aardgas in concentraties tot zeven volumeprocent, waaruit het commercieel wordt gewonnen via een scheidingsproces bij lage temperatuur dat gefractioneerde destillatie wordt genoemd.
Vragen en antwoorden
V: Wat is een periode 1 element?
A: Een periode 1 element is een element in de eerste rij van het periodiek systeem.
V: Hoe zijn de elementen in het periodiek systeem gerangschikt?
A: Elementen in het periodiek systeem zijn in rijen gerangschikt om repeterende eigenschappen van de elementen weer te geven. Naarmate het atoomnummer toeneemt, ontstaan andere eigenschappen. Een nieuwe rij begint wanneer chemische eigenschappen zich herhalen en elementen binnen een groep vergelijkbare eigenschappen hebben.
V: Hoeveel elementen zitten er in periode 1?
A: Er zijn slechts twee elementen in periode 1 - waterstof en helium.
V: Waarom zijn er minder elementen in periode 1 dan in andere periodes?
A: Dit kan worden verklaard door moderne theorieën over atoomstructuur die stellen dat deze periode de 1s orbitaal vult en de duetregel volgt, wat betekent dat het slechts twee elektronen nodig heeft om zijn valentieschil te voltooien en dus slechts twee elektronen in de 1s orbitaal kan hebben. Daarom kan het slechts twee elementen hebben.
V: Wat verklaart de kwantumfysica over periode 1?
A: De kwantumfysica verklaart waarom er in periode 1 minder elementen zijn dan in andere perioden - dit komt omdat het de 1s-baan opvult en de duetregel volgt, wat betekent dat het slechts twee elektronen nodig heeft om zijn valentiehuls te voltooien en dus slechts twee elektronen beide in de 1s-baan kan hebben.
V: Wat betekent de "duet-regel"?
A: De "duet-regel" betekent dat een element van periode één slechts twee elektronen nodig heeft om zijn valentieschil te vullen en dus slechts twee elektronen in de 1s-baan kan hebben.
V: Wat gebeurt er als chemische eigenschappen zich herhalen? A: Wanneer chemische eigenschappen zich herhalen, begint er een nieuwe rij op het periodiek systeem, omdat er verschillende eigenschappen ontstaan bij toenemend atoomnummer.