氢在元素周期表中的位置

Hydrogen is a chemical element with the symbol H and the atomic number 1 and a mass of 1.008amu on average. Lavoisier termed this gas Hydrogen in 1783. The term comes from the Greek words “hydro” and “genes,” which both indicate “water producer.” In the year 1672, Robert Boyle was the first scientist to create this gas. In the year 1766, Henry Cavendish investigated its qualities.

首先，我们可以说氢是最轻的原子，因为它只包含一个电子。此外，该电子的损失导致质子，一种基本粒子。此外，氢具有独一无二的独特属性。此外，氢有三种同位素：氘、氚和氚。这三种同位素中只有氚具有放射性。另一方面，它具有与卤素和碱金属相似的性质。

由于其独特的功能，它在元素周期表中拥有自己的位置这一事实值得注意。在地球大气中也找不到它的自然状态。石化产品的水煤气变换反应用于工业规模生产氢气。此外，二氢的 HH 键在任何元素的两个原子之间的任何单键中具有最高的解离焓。此外，适用于焊接的氢焊枪也使用此功能。此外，二氢的还原过程会产生甲醇、卤化氢、氨、水和其他产品。此外，普通水的电解富集会产生重水，这是一种必需的化学物质。

氢在元素周期表中的位置是什么？

Because hydrogen has an atomic number of one, it has only one electron in its atom and consequently only one electron in its outermost shell, making it the first element in the periodic table. The electrical configuration of elements determines their placement in the periodic table.

这种结构类似于碱金属 (ns ¹ )，它们的最外层有一个电子。通过接纳一个电子，它可以实现氦的惰性气体构型。这一特性与卤素家族 (ns ² np ⁵ ) 的特性非常相似，后者同样缺少一个电子来完成其壳中的电子八位组。氢在失去一个电子并形成阳离子时类似于碱金属，但当它获得一个电子并成为单负离子时，它类似于卤素。

基于这些特性，氢在元素周期表中的位置是一个巨大的问题。

元素周期表中的氢

在化合物的形成方面，氢气会产生类似于碱金属的氧化物、卤化物和硫化物，但它的电离焓要高得多，因此在正常情况下它缺乏金属特性。就电离焓而言，氢被发现比碱金属更类似于卤素。

例如，锂的iH为520 kJ mol ^-1 ，氟的iH为1680 kJ mol ^-1 ，氢的iH为1312 kJ mol ^-1 。当H ₂分子生成时，它以双原子分子的形式存在，类似于卤素（例如氯Cl ₂ ），具有单个氢键。

尽管氢与卤素和碱金属有相似之处，但氢与两者截然不同。因此，必须仔细考虑氢在元素周期表中的位置。当氢失去一个电子时，其原子核的尺寸缩小到1.5×10 ^-3 pm左右，相对于普通金属的原子尺寸来说是非常小的，因此氢离子在自然界中不能自由存在。

与卤素相似

• 电子配置——卤素原子在其价壳中有七个电子，只需一个电子即可实现类似于惰性气体的稳定配置。类似地，氢原子需要一个电子才能达到稳定状态。
• 原子性——所有卤素分子，包括氢，都是双原子的。例如，H ₂ 、F ₂ 、Cl ₂ 、Br ₂ 、I ₂等。
• 单负离子的形成——通过获得一个电子，氢，像卤素一样，可以形成单负离子。

H + e ^- → H ^-

F + e ^- → F ^-

氯 + e ^- → 氯^-

• 电离能 –

Element	H	F	Cl	Br
Ionization energy  (KJmol–1)	1310	1681	1255	1121

• 非金属性质——氢是一种非金属，导热和导电性差，类似于卤素。
• 电解过程中阳极的释放 – 当 LiH、NaH、CaH ₂等化合物在熔融状态下电解时，氢气会在阳极释放，就像 NaCl、PbBr ₂等化合物在电解时在阳极释放卤素一样.
• 氧化态——氢，像卤素一样，在它的一些化合物中可以有一个-1态。
• 与金属结合——氢，如卤素，与非金属如 C、Si、Ge 和其他非金属反应生成共价化合物。

因此，氢一方面类似于碱金属（第 1 族），另一方面类似于卤素（第 17 族）。结果，似乎氢应该同时放置在第 1 组和第 17 组中。但是，氢与碱金属和卤素之间存在一定的差异。氢以各种方式与碱金属和卤素不同。

氢与碱金属和卤素的不同之处

• 碱金属和卤素含有几个壳，但氢原子只有一个。
• 碱金属氧化物是碱性的，卤氧化物是酸性的，氢氧化物是中性的。
• 由于其不寻常的电气结构，氢原子在其化合物的生产过程中可能会失去、获得甚至共享电子。碱金属和卤素都缺乏这种独特的性质。

因此，确定氢在元素周期表中的确切位置是相当具有挑战性的。

氢气的用途

由于其双重性质，氢气具有广泛的应用。以下是氢的一些最重要的应用：

• 氢气用于生产氮肥和合成氨。
• Vanaspati 脂肪是通过氢化不饱和植物油制成的。
• 它用于制造多种有机化学品，包括甲醇。
• 氯化氢是一种可以由氢制成的化学物质。
• 冶金操作可以使用氢气将几种金属氧化物转化为金属。
• 许多空间研究项目使用氢作为火箭燃料。
• 氢燃料电池正在汽车领域用于测试氢燃料。

示例问题

问题 1：是什么让氢如此独特？

回答：

The simplest and most abundant element in the universe is hydrogen. It is made up of only one proton and one electron. When mixed with liquid oxygen, liquid hydrogen is employed in the study of superconductors and produces a great rocket fuel. Hydrogen combines with other elements to generate a variety of compounds.

问题2：是氢气还是金属？

回答：

Hydrogen is frequently categorized as non-metal since it possesses numerous non-metal properties. This is, for example, a gas at room temperature. Hydrogen, on the other hand, shares characteristics with alkaline metals in group 1. In the liquid state, hydrogen conducts electricity precisely like a metal.

问题3：氢气常用在哪里？

回答：

In the glass industry, hydrogen is employed as a protective environment for making flat glass sheets. In the electronics industry, it is utilized as a cleansing gas during the fabrication of silicon devices. Because of its low density, hydrogen was an obvious choice for one of its initial applications: inflating balloons and airships.

问题4：氢的物理特性是什么？

回答：

Physical Properties of Hydrogen are as follows:-

• It is thinner than air with vapor density.
• It is thinner than air with a vapor density of 1.
• Is is non-poisonous gas.

问题 5：为什么氢在元素周期表中的位置是一个争论点？

回答：

Because of its similarities to alkali metals and halogens, hydrogen’s location in the periodic table is debatable.

问题 6：根据其电子配置，氢在元素周期表中的位置是什么？

回答：

Hydrogen, commonly known as protium, is the first element in the periodic table. It has an [1s¹] electrical arrangement. Hydrogen, like alkali metals and halogens, has a dual behavior due to the presence of only one electron. As a result, it is positioned above the alkali metals in group 1 and alongside the halogens in group 17.

问题 7：为什么氢如此重要？

回答：

The most crucial hydrogen function in the human body is to keep you hydrated. The body’s cells absorb water, which is made up of hydrogen and oxygen. As a result, it is a critical element that is employed as fuel, military weaponry, and other applications, but not in human bodies.