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化學元素周期表中1~20元素的性質

氫氣

氫是元素周期表中的第壹個元素,它的名字來源於希臘語,意思是“水元素”。氫氣是由英國化學家卡文迪什在1766年發現的,被稱為可燃空氣,並被證明在空氣中燃燒產生水。1787法國化學家拉瓦錫證明了氫是壹種單質,並給它命名。氫在地殼中非常豐富,按原子組成占15.4%,但按重量計算只有1%。氫是宇宙中最豐富的元素。在地球上,氫主要以水合的形式存在於水和有機物中。有三種同位素:氘和氚。氫在正常情況下是無色無味的氣體;氣體分子由矽藻組成;熔點-259.14℃,沸點-252.8℃,臨界溫度33.19K,臨界壓力12.98 ATM,氣體密度0.0899g/L;水溶性為21.4cm3/kg水(0℃),微溶於有機溶劑。在室溫下,氫是相對不活潑的,但它可以被合適的催化劑激活。在高溫下,氫非常活躍。除稀有氣體元素外,幾乎所有元素都能與氫形成化合物。非金屬元素的氫化物通常稱為壹些氫化合物,如鹵化氫和硫化氫。金屬元素的氫化物稱為金屬氫化物,如氫化鋰和氫化鈣。

氫氣是重要的工業原料,也是未來的能源。

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在這壹段編輯氦。

元素符號He,原子序數2,原子量4.002602,是壹種稀有氣體。這種元素的名字來自希臘語,意思是“太陽”。1868年,有人用分光鏡觀測太陽表面,發現了壹條新的黃色譜線,被認為屬於太陽上的壹種未知元素,故名氦。後來有人用無機酸處理瀝青鈾礦,得到了壹種惰性氣體。1895年,英國科學家拉姆齊用光譜證明是氦。後來,氦從其他礦物、空氣和天然氣中被發現。氦在地殼中的含量很少,在整個宇宙中占質量的23%,僅次於氫。空氣中氦的含量為0.0005%。氦有兩種天然同位素:氦3和氦4。自然界存在的氦基本上是氦4。

氦通常是無色無味的氣體;熔點- 272.2攝氏度(25個大氣壓),沸點-268.9攝氏度;密度為0.1785g/L,臨界溫度為-267.8℃,臨界壓力為2.26 atm。在水中的溶解度是8.61 cm?0?6/斤水。氦是唯壹在標準大氣壓下不能固化的物質。當液氦的溫度下降到2.18K時,其性質突然發生變化,成為超流體,可以沿著容器壁向上流動,熱導率是銅的800倍,成為超導體。它的比熱容、表面張力和壓縮性都是異常的。

氦是最不活潑的元素,基本上不形成任何化合物。氦主要用作保護氣體、氣冷核反應堆的工作流體和超低溫制冷劑。

鋰(Li)

原子序數3,原子量6.941,是最輕的堿金屬元素。這種元素的名字來自希臘語,意思是“石頭”。1817是瑞典科學家Avvecon在分析鋰皂石礦時發現的。自然界中主要的鋰礦物有鋰輝石、鋰雲母、鋰皂石和鋰蒙脫石。人體和動物體、土壤和礦泉水、可可粉、煙葉和海藻中都含有鋰。天然鋰有兩種同位素:鋰6和鋰7。金屬鋰是銀白色的輕金屬;熔點為180.54℃,沸點為1342℃,密度為0.534 g/cm3,硬度為0.6。金屬鋰可溶於液氨。與其他堿金屬不同,鋰在室溫下與水反應緩慢,但它可以與氮反應生成黑色的氮化鋰晶體。鋰的弱酸鹽幾乎不溶於水。在堿金屬氯化物中,只有氯化鋰可溶於有機溶劑。鋰揮發鹽的火焰呈深紅色,可以用來鑒別鋰。

鋰易與氧、氮、硫結合,在冶金工業中可用作脫氧劑。鋰也可以用作鉛基合金和輕合金如鈹、鎂和鋁的成分。鋰在原子能工業中起著重要的作用。

原子序數4,原子量9.012182,是最輕的堿土金屬元素。1798它是由法國化學家沃克林在對綠柱石和祖母綠進行化學分析時發現的。1828年,德國化學家維勒和法國化學家比西用金屬鉀還原熔融的氯化鈹,得到純鈹。它的英文名字是由威勒命名的。地殼中鈹含量為0.001%,主要礦物為綠柱石、綠柱石和金祖母綠。天然鈹有三種同位素:鈹7、鈹8和鈹10。鈹是壹種鋼灰色金屬;熔點1283°C,沸點2970°C,密度1.85g/cm3,鈹離子半徑0.31 A,比其他金屬小很多。

鈹在化學上很活躍,能在表面形成致密的氧化物保護層。即使在高溫下,鈹在空氣中也非常穩定。鈹既能與稀酸反應,又能溶於強堿,表現出兩性。鈹的氧化物和鹵化物有明顯的化合價,鈹化合物在水中易分解,鈹還能形成熱穩定性明顯的聚合物和化合價化合物。

鈹在核反應堆中主要用作中子減速劑。鈹青銅用於制造無火花的工具,如航空發動機的關鍵運動部件、精密儀器等。鈹因其重量輕、彈性模量高和熱穩定性好而成為壹種有吸引力的飛機和導彈結構材料。

鈹化合物對人體有毒,是嚴重的工業公害之壹。

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-硼,原子序數5,原子量10.438+01。大約在公元前200年,古埃及、羅馬和巴比倫使用硼砂制造玻璃和焊接黃金。1808年,法國化學家蓋·呂薩克和塞納德分別用金屬鉀還原硼酸產生元素硼。地殼中硼的含量為0.001%。天然硼有兩種同位素:硼10和硼11,其中硼10最為重要。

硼是黑色或銀灰色的固體。晶體硼為黑色,熔點約2300℃,沸點3658℃,密度2.34 g/cm?0?6、硬度僅次於金剛石,且易碎。

屬於非金屬元素,符號B(硼)。

-碳是壹種非金屬元素,位於元素周期表第二周期的IVA族。拉丁語是Carbonium,意思是“煤,木炭”。漢字“碳”由木炭的“碳”字和“石”字組成。

碳是壹種非常常見的元素,以各種形式廣泛存在於大氣和地殼中。簡單碳的認識和利用由來已久,碳-有機物的壹系列化合物是生命的基礎。碳是生鐵、熟鐵和鋼的成分之壹。碳能以化學方式結合自身,形成大量化合物,是生物學和商業中的重要分子。生物體中的大多數分子都含有碳。

碳化合物壹般是從化石燃料中獲取,然後分離並進壹步合成為生產生活所需的各種產品,如乙烯、塑料等。

碳有各種形式,如晶體元素碳,如金剛石和石墨;有無定形碳如煤;有動植物等復雜的有機化合物;碳酸鹽,如大理石。元素碳的物理和化學性質取決於它的晶體結構。高硬度的金剛石和軟膩的石墨有不同的晶體結構,各有各的外觀、密度和熔點。

元素碳的化學性質在室溫下比較穩定,不溶於水、稀酸、稀堿和有機溶劑。在不同高溫下與氧氣反應生成二氧化碳或壹氧化碳;在鹵素中,只有氟能與元素碳直接反應;在加熱下,元素碳容易被酸氧化;在高溫下,碳也能與許多金屬反應生成金屬碳化物。

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氮,原子序數7,原子量14.7100.00000000006該元素的名稱來源於希臘語,意為“硝石”。1772是瑞典藥劑師舍勒和英國化學家盧瑟福同時發現的,後來被法國科學家拉瓦錫確定為元素。地殼中氮的含量為0.0046%,自然界中的氮大部分以元素分子氮的形式存在於大氣中,占空氣體積的78%。最重要的氮礦物是硝酸鹽。氮的天然同位素有兩種:氮14和氮15,其中氮14的豐度為99.625%。

...正常情況下無色、無嗅、無味的氣體。密度1.429克/升,1.419克/立方厘米(液體),1.426克/立方厘米(固體)。熔點為-218.4℃,沸點為-182.962℃,化合價壹般為0和-2。電離能為13,438+08 eV。除惰性氣體外,所有化學元素都能與氧形成化合物。大多數元素在含氧氣氛中加熱時都能生成氧化物。許多元素可以形成壹種以上的氧化物。氧分子可以形成水合晶體O2。H2O和O2.2H2O,後者不穩定。氧氣在空氣中的溶解度為4.89毫升/100毫升水(0℃),這是在水中生命的基礎。地殼中氧氣的豐度排名第壹。幹燥空氣含有20.946%體積的氧氣;水由88.81重量%的氧組成。除了O16,還有O17和O18同位素。

氟,原子序數9,原子量18.94032,元素名稱來自其主要礦物螢石的英文名。1812法國科學家安培指出,氫氟酸中含有壹種新元素,但從未制備出遊離氟。直到1886年,法國化學家穆瓦桑才把氟化鉀溶解在無水氫氟酸中,電解產生元素氟。因為氟很活潑,所以自然界沒有遊離氟。地殼中氟的含量為0.072%,重要礦物為螢石和氟磷酸鈣。氟的天然同位素只有氟19。

氟是化學中最活潑、最具氧化性的物質,它能與所有其他元素結合。氟在低溫下能與溴、碘、硫、磷、碳、矽等物質劇烈結合;氟離子體積小,容易與許多正離子形成穩定的配位化合物;氟與碳氫化合物反應迅速,難以控制。氟與NaOH反應:2NaOH+2F2=2NaF+H2O+OF2,氟與水反應:2H2O+2F2。

=4HF+O2 .

氖,壹種化學元素。化學符號Ne,原子序數10,原子量20.1797,屬於周期系零族,是稀有氣體成員之壹。1898年,英國的w·拉姆齊和m·w·特拉弗斯在液態空氣中發現了壹種新的稀有氣體,命名為氖,意為新奇。地球大氣中氖的含量為18.18× 10-4%(體積百分比),有氖20、氖21、氖22三種同位素。氖是無色、無嗅、無味的氣體,熔點為-248.67℃,沸點為-245.9℃,氣體密度為0.9002 g/L (0℃,1×105 Pa),溶解度為10.5 μ l/kg水。壹般來說,氖不會形成化合物。氖可以通過低溫選擇性吸附從液態空氣分餾產品中產生。氖氣放電時會發出橙色的光,用於制作霓虹燈,也廣泛應用於高能物理研究。

原子序數11和原子量22.99768是最常見的堿金屬元素。這種元素的名字來自拉丁語,意思是“天然堿”。1807年,英國化學家大衛首先通過電解熔融的氫氧化鈉制得鈉,並命名為鈉。地殼中鈉的含量為2.83%,居第六位,主要以鈉鹽形式存在。鈉是壹種軟金屬,有銀白色的光澤,用刀子很容易切開。熔點為97.865438±0℃,沸點為882.9℃,密度為0.97 g/cm3。通常保存在煤油中。鈉是壹種活性金屬。鈉與水發生劇烈反應,生成氫氧化鈉和氫氣;鈉也能與鉀、錫、銻等金屬反應生成金;金屬鈉與汞反應生成汞齊,汞齊是壹種活性還原劑,在很多情況下比純鈉更適用。鈉離子可使火焰變黃,並可用於靈敏地檢測鈉的存在。

過去,金屬鈉主要用於制造汽車汽油的抗爆劑,但由於會汙染環境,已日益減少。金屬鈉也用於制備鈦和生產氫氧化鈉、氨基鈉、氰化鈉等。熔融金屬鈉可以在增值反應堆中用作熱交換器。

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原子序數為12,原子量為24.305,是堿土金屬中最輕的結構金屬。1808年,英國化學家大衛通過電解氧化鎂和氧化汞的混合物制備鎂汞齊,其中的汞蒸發後,沈澱出金屬鎂。1828法國科學家比西用金屬鉀還原熔融的無水氯化鎂,得到純鎂。鎂在地殼中的含量約為2.5%,是第八大豐富元素。鎂的主要礦物是菱鎂礦和橄欖石。海水也含有大量的鎂。鎂也存在於人體和植物中,是葉綠素的主要成分。

鎂是銀白色的金屬;熔點為648.8℃,沸點為1107℃,密度為1.74 g/cm3。鎂具有優異的可加工性。鎂能與大多數非金屬和酸反應;氫化鎂可以在高壓下用氫氣直接合成;鎂可以與鹵代烴或鹵代芳烴反應合成格氏試劑,格氏試劑在有機合成中應用廣泛。鎂有形成配位化合物的明顯傾向。

鎂是航空工業的重要材料,鎂合金用於制造飛機、發動機等零部件。鎂也用於制造照相和光學儀器;鎂及其合金也廣泛用於非結構化應用中。作為壹種強還原劑,鎂也用於生產鈦、鋯、鈹、鈾和鉿。

鋁是銀白色有光澤的金屬,密度2.702克/立方厘米,熔點660.37℃,沸點2467℃。化合價+3。具有良好的導熱性、導電性和延展性,電離能為5.986 eV。雖然被稱為活性金屬,但在空氣中會在其表面形成壹層致密的氧化膜,使其無法繼續與氧和水作用。它在高溫下能與氧氣反應,放出大量的熱量。由於反應熱高,鋁可以取代其他氧化物中的金屬(鋁熱法)。比如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe+795 kcal,鋁在高溫下也與非金屬反應,也能溶於酸或堿中釋放出氫氣。對水、硫化物、濃硫酸、任何濃度的醋酸和所有有機酸都沒有影響。

磷有幾種同素異形體。其中,白磷或黃磷為無色或微黃色透明結晶固體。密度為1.82克/立方厘米。熔點為44.65438±0℃,沸點為280℃,燃點為40℃。放在黑暗中會發出磷光。太臭了。劇毒。白磷幾乎不溶於水,但溶於二硫化碳溶劑。在高壓下加熱,會變成密度為2.70g/cm3的黑磷,略帶金屬味。電離能為10.486 eV。不溶於普通溶劑。白磷在400℃下靜置或加熱幾個小時就能轉化為紅磷。紅磷為紅棕色粉末,無毒,密度2.34g/cm3,熔點59℃,沸點200℃,燃點240℃。不溶於水。在自然界中,磷以磷酸鹽的形式存在,是生命的重要元素。它存在於細胞、蛋白質、骨骼和牙齒中。在含磷化合物中,磷原子通過氧原子與其他原子或基團相連。

通常是淡黃色的晶體,其元素名稱來源於拉丁語,意為亮黃色。元素硫有幾種同素異形體,菱形硫(菱面體硫)和單斜硫是目前已知的最重要的結晶硫。它們都由S8環狀分子組成。

密度、熔點和沸點的存在條件

菱形硫(S8)2.07/cm3 112.8℃444.674℃低於200℃

單斜硫(S8)1.96/厘米3 119.0℃ 444.6℃以上200℃。

硫具有差的導熱性和導電性。脆,不溶於水,溶於二硫化碳(彈性硫磺只能部分溶解)。無定形硫主要是彈性硫,是將熔融的硫磺快速倒入冰水中得到的。不穩定,可轉化為結晶硫(正交硫),是常溫下硫的唯壹穩定形式。

氯氣在常溫常壓下是黃綠色氣體。密度為3.214g/L..熔點-100.98℃,沸點-34.6℃。化合價-1、+1、+3、+5和+7。有毒,嚴重窒息的氣味。電離能為12.967 eV,氧化能力強,能與有機和無機物質進行取代和加成反應。它能直接與許多金屬和非金屬反應。

氬是單原子分子,其單質是無色、無嗅、無味的氣體。它是空氣中最豐富的稀有氣體,100升的空氣中約含934毫升。密度1.784克/升,熔點-189.2℃。沸點-185.7度。電離能為15.759 eV。化學上非常不活潑,按照化合物這個詞的壹般含義,不會形成任何化合物。氬氣不能燃燒,也不能助燃。

原子序數為19,原子量為39.0983。這種元素的名字來自拉丁語,意思是“堿”。1807年,英國化學家大衛首次用電解法從氫氧化鉀熔體中制得金屬鉀,並命名為。地殼中鉀的含量為2.59%,居第七位。重要的價態礦物有鉀鹽、硝酸鉀等。海水中含有氯化鉀,其含量是氯化鈉的1/40;土壤中的鉀很容易進入植物組織,所以草木灰中含有碳酸鉀。鉀有三種天然同位素:鉀39、鉀40和鉀41。鉀是壹種輕而軟的金屬,熔點低。熔點為63.25℃,沸點為760℃,密度為0.86克/立方厘米。鉀比鈉更活潑,金屬鉀與水或冰的反應即使溫度低至-100℃也非常劇烈;與酸的水溶液的反應更強烈。金屬鉀在空氣中燃燒時,容易生成橙紅色的過氧化鉀。金屬鉀與氫氣反應緩慢,但在400°c時反應迅速。金屬鉀與壹氧化碳的反應會產生爆炸性的羰基化合物。含有鉀的化合物會使火焰呈現紫色。

鉀鹽是壹種重要的肥料,是植物生長的三大營養元素之壹。

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原子序數20和原子量40.078是堿土金屬中最活躍的元素。元素名來源於拉丁語,願為“石灰”。1808英國化學家大衛在電解石灰和氧化汞的混合物時獲得鈣汞齊,然後將汞蒸發制成純金屬鈣。地殼中鈣的含量為3.64%,居第五位。鈣在自然界中以化合物的形式廣泛存在。鈣的主要礦物是石灰石、方解石和大理石。

鈣是銀白色的;熔點為839 ℃,沸點為1484 ℃,密度為1.54 g/cm3。鈣的氧化態為+2,能與空氣中的氧和氮緩慢反應,形成氧化物和氮化物的保護膜;鈣與冷水反應慢,在熱水中反應劇烈,放出氫氣;鈣能直接與鹵族元素反應,加熱下能與硫和碳反應;鈣與濃氨水反應生成六氨基甲酸鈣,這是壹種具有金屬光澤的高導電性固體。

鈣是生物體中的壹種重要元素。動物體內的鈣不僅參與骨骼和牙齒的組成,還參與新陳代謝。

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