Електронна конфігурація атома гелію (He)

He (гелій) – елемент із прядковим номером 2 у періодичній системі. Знаходиться в I періоді. Температура: -272.2 ℃. Щільність: 0.00017 г/см3.

Електронна формула

Електронна формула атома гелію:
1s 2

Електронно-графічна схема

Енергетичні рівні

Розподіл електронів за енергетичними рівнями в атомі He

Валентні електрони гелію

Кількість валентних електронів в атомі гелію – 2.
Нижче наведені їх квантові числа (N – головне, L – орбітальне, M – магнітне, S – спин)

Стабільні ізотопи

Як знайти число нейтронів в атомі

Співавтор(и): Bess Ruff, MA. Бесс Руфф - аспірантка Університету штату Флорида, працює над здобуттям ступеня PhD з географії. Здобула ступінь магістра екології та менеджменту в Каліфорнійському університеті в Санта-Барбарі у 2016 році. Проводила дослідження для проектів з морського просторового планування в Карибському морі та забезпечувала наукову підтримку дипломованим учасником Групи сталого рибальства.

Кількість переглядів цієї статті: 224 262.

У атомах однієї й тієї ж елемента число протонів незмінно, тоді як число нейтронів може змінюватися. Знаючи, скільки нейтронів міститься в конкретному атомі, ви зможете визначити, чи він є звичайним атомом або ізотопом, який матиме меншу або більшу кількість нейтронів. [1] X Джерело інформації Визначити кількість нейтронів в атомі досить просто.Все, що вам потрібно зробити для розрахунку кількості нейтронів в атомі або ізотопі, - це слідувати нашим інструкціям і тримати під рукою періодичну таблицю.

Визначення числа нейтронів у атомах (не ізотопах)

Знайдіть елемент у періодичній таблиці. Наприклад ми розглядатимемо осмій (Os), що у шостому періоді (шостий ряд зверху).

Знайдіть атомну масу елемента. Це число, як правило, знаходиться під символом елемента. Зверніть увагу, що у варіанті періодичної системи у нашому прикладі атомна маса не наведена (це не завжди так; у багатьох варіантах періодичної системи атомна маса вказана). Атомна маса осмію - 190,23.

• Атомна маса - середня кількість ізотопів конкретного елемента, зазвичай вона не виражається цілим числом.

Відніміть атомний номер з атомної маси. Оскільки абсолютна частина атомної маси посідає протони і нейтрони, віднімання числа протонів (тобто атомного номера, що дорівнює числу протонів) з атомної маси дає число нейтронів в атомі. Цифри після десяткової коми відносяться до дуже малої маси електронів в атомі. У прикладі: 190 (атомний вага) - 76 (число протонів) = 114 (число нейтронів).

Гелій, властивості атома, хімічні та фізичні властивості

Гелій, властивості атома, хімічні та фізичні властивості.

Гелій – другий елемент періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва з атомним номером 2. Розташований у 18-й групі (за старою класифікацією — головною підгрупою восьмої групи), першим періодом періодичної системи.

Атом та молекула гелію. Формула гелію. Будова атома гелію:

Гелій (Не, лат. helium) – хімічний елемент VIII групи короткої форми (18-ї групи довгої форми) періодичної системи хімічних елементів першого періоду системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 2.

Гелій - Неметал. Гелій очолює групу інертних газів у періодичної таблиці хімічних елементів Д. І. Менделєєва .

Гелій позначається символом He.

Як проста речовина гелій за нормальних умов є інертний одноатомний газ без кольору, смаку і запаху.

Молекула гелію одноатомна.

Хімічна формула гелію He.

Електронна конфігурація атома гелію 1s 2 . Потенціал іонізації (перший електрон) атома гелію дорівнює 2372,32 кДж/моль (24,58738880 (15) еВ).

Будова атома гелію. Атом гелію складається з позитивно зарядженого ядра (+2), навколо якого по атомній оболонці (s-орбіталі) рухаються два електрони. Оскільки гелій розташований у першому періоді, оболонка лише одна. У свою чергу ядро ​​атома гелію складається з двох протонів та двох нейтронів. Гелій відноситься до елементів s-родини.

Радіус атома гелію (Обчислений) становить 31 пм.

Атомна маса атома гелію 4,002602(2) а. е. м. (г/моль).

Гелій - Практично інертний хімічний елемент.

Ізотопи та модифікації гелію. Гелій-I та гелій-II:

Ізотопи гелію - Різновиди атомів (і ядер) хімічного елемента гелію, що мають різний вміст нейтронів в ядрі.

Всього відомо зараз 8 ізотопів, але тільки два з них стабільні. Інші являють собою шість штучних радіоактивних ізотопів.

Природний гелій складається з двох стабільних ізотопів: 4 He (називається також – гелій-4, ізотопна розповсюдженість – 99,999863 %) та набагато більш рідкісного 3 He (називається також – гелій-4, ізотопна поширеність – 0,00014 %, проте вміст гелію-3 у різних природних джерелах може варіювати у досить широких межах).

Гелій в атмосфері, майже весь, що складається з важкого нукліду 4 He, є продуктом α-розпаду важких радіоактивних елементів (урану, торію, актинія), лише незначна його частина є реліктовою (тобто захопленою мільярди років тому ущільнюється космічним пилом, з якого утворилася Земля). накопичується в доступних для вивчення товщах Землі та вод (25-28)⋅10 6 м³ гелію.

Зміст 3 He у виділеному з атмосфери гелії мізерно мало, відношення 3 He/4 He для повітря дорівнює 1,1⋅10 −6 , а гелію з природних газів 1,4⋅10 −7 . β-розпаду важкого нукліду водню – тритію, який утворюється в ряді ядерних реакцій у земної кори та верхніх шарів атмосфери.

Зоряний гелій (гелій Всесвіту) – продукт термоядерної реакції синтезу ядер водню, що протікає на Сонці та зірках по протон-протонному та вуглецево-азотному циклах.

Штучно отримані також інші важкі радіоактивні ізотопи гелію з масовими числами 5-10:

– 5 He, що складається з двох протонів та трьох нейтронів,

– 6 He, що складається з двох протонів та чотирьох нейтронів,

– 7 He, що складається з двох протонів та п'яти нейтронів,

– 8 He, що складається з двох протонів та шести нейтронів.

– 9 He, що складається з двох протонів та семи нейтронів.

– 10 He, що складається з двох протонів та восьми нейтронів.

Властивості гелію (таблиця): температура, щільність, тиск та ін.

1,785·10 -4 г/см 3 (при 0 °C та інших стандартних умов , стан речовини - газ),

0,125 г/см 3 (при температурі кипіння -268,928 ° C та інших стандартних умов , стан речовини - рідина),

401* Щільність гелію згідно з [1] становить 1,786·10 -4 г/см 3 (при 0 °C та нормальних умовах, стан речовини – газ).

407* Питома теплота плавлення (ентальпія плавлення ΔH_пл) гелію згідно [4] становить 0,00723 кДж/моль.

408* Питома теплота випаровування (ентальпія кипіння H_стос) гелію згідно [4] становить 0,084 кДж/моль.

410* Молярна теплоємність гелію згідно [3] становить 20,79 Дж/(K·моль).

Фізичні властивості гелію:

При стандартних температурі та тиску гелій – безбарвний, не має запаху та смаку, нетоксичний, інертний одноатомний газ із хімічною формулою He.

За нормальних умов гелій поводиться практично як ідеальний газ. За всіх умов гелій є моноатомною речовиною.

Гелій – легкий газ. Гелій легший за повітря в 7,26 рази, але важчий за водень. Так, один кубічний метр повітря, що складається із суміші різних газів, важить 1,293 кг, а один кубічний метр гелію 0,178 кг. Тому, наприклад, мильні бульбашки, наповнені гелієм, на повітрі прагнуть вгору. Один кубічний метр гелію може підняти предмет вагою 1,115 кг.

Щільність гелію (Не) становить 0,00017846 г/см 3 при 20 °C та інших стандартних умов , а при –269 °C та інших стандартних умов густина рідкого гелію становить 0,13 г/см 3 .

Теплопровідність гелію при 300 K становить 0,152 Вт/(м·К). Гелій має бпробільшою теплопровідністю, ніж у всіх інших газів, за винятком водню. Теплопровідність гелію приблизно в 6,255 разів вище за теплопровідність повітря – 0,0243 Вт/(м·К).

Гелій (Не) майже не розчиняється у воді та органічних розчинниках. Так, розчинність гелію у воді становить 0,000179 г/100 г (при температурі 30 °C).

Гелій не розчиняється у металах, як, наприклад, водень .

Швидкість дифузії гелію крізь тверді матеріали втричі вища, ніж у повітря, і приблизно на 65% вище, ніж у водню.

За звичайних умов і вище -250 °С при розширенні гелій розігрівається, а не охолоджується як більшість газів ("нормально" він починає поводитися нижче -250 про С).

Температура кипіння гелію (Не) становить -268,928 °C.

Точка кипіння гелію (T = 4,222 K для 4 He) найменша серед усіх речовин.При атмосферному тиску гелій не перетворюється на тверду фазу навіть за абсолютному нулі.

При 2,1768 К (-270,9732 ° C; -455,7518 ° F) і звичайному тиску гелій зазнає фазовий перехід другого роду (від гелію I до гелію II), що супроводжується різкою зміною низки властивостей: теплоємності, в'язкості, щільності. Для гелію II (при температурі нижче 2,1768 K) характерна надплинність - здатність протікати без тертя через вузькі щілини (розміром менше 100 нм). У гелію II відсутня в'язкість. Гелій II також має величезну теплопровідність. Тому на відміну від бурхливо киплячого гелію I, виглядає як спокійна рідина з ясно видимим меніском. Надплинний гелій відноситься до класу так званих квантових рідин, макроскопічна поведінка яких може бути описана лише за допомогою квантової механіки.

Наочно надплинність рідкого гелію проявляється, наприклад, під час наступного досвіду. Якщо надплинний рідкий гелій Налити в посудину, він почне витікати назовні через його краї в напрямку більш високої температури, навіть якщо рівень рідини сильно нижчий від країв цієї судини.

Рідкий гелій мало розчиняє інші речовини.

Гелій - єдина речовина, що не твердне при звичайному тиску навіть поблизу 0 K, він кристалізується тільки під тиском вище 2,5 МПа. Екстремальні умови необхідні для створення нечисленних хімічних сполук гелію, всі вони нестабільні за нормальних умов.

Температура плавлення гелію (Не) при тиску 2,5 МПа становить -272,2 °C.

При пропусканні струму через заповнену гелієм трубку спостерігаються розряди різних кольорів, які залежать головним чином тиску газу в трубці. Зазвичай видиме світло спектру гелію має жовте забарвлення.У міру зменшення тиску відбувається зміна кольорів на рожевий, помаранчевий, жовтий, яскраво-жовтий, жовто-зелений та зелений. Це пов'язано з присутністю в спектрі гелію декількох серій ліній, розташованих у діапазоні між інфрачервоною та ультрафіолетовою частинами спектру. Найважливіші лінії гелію у видимій частині спектра лежать між 706,52 нм та 447,14 нм. Зменшення тиску призводить до збільшення довжини вільного пробігу електрона, тобто зростання його енергії при зіткненні з атомами гелію. Це призводить до переведення атомів у збуджений стан з більшою енергією, внаслідок чого відбувається зміщення спектральних ліній від червоного до фіолетового краю видимого спектру.

Критичні параметри гелію (Не) дуже низькі: критична температура гелію − 267,95 °C та критичний тиск гелію 0,22746 МПа. Цим пояснюються труднощі при зрідженні гелію.

Швидкість звуку в гелії (Не) становить: 1056 м/с (при 30 °C, стан речовини – газ), 965 м/с (при 0 °C, стан речовини – газ), 237,66 м/с (при - 272,165 °C, стан речовини – рідина, 231,4 м/с (при -271,39 °C, стан речовини – рідина), 221,7 м/с (при -270,97 °C, стан речовини – рідина) ), 223,3 м/с (при -270,65 °C, стан речовини – рідина), 179,8 м/с (при -268,93 °C, стан речовини – рідина).

Динамічна в'язкість гелію (Не) становить: 0,0188 мПа·с (при 0°C, стан речовини – газ), 0,0229 мПа·с (при 100°C, стан речовини – газ), 0,0269 мПа·с (при 200°C, стан речовини – газ), 0,0342 мПа·с (при 400°C, стан речовини – газ),
0,0407 мПа · с (при 600 ° C, стан речовини - газ).

Хімічні властивості гелію. Взаємодія гелію. Реакції з гелієм:

За нормальних умов гелій хімічно інертний.

Багато сполук гелію існують тільки в газовій фазі у вигляді так званих ексимерних молекул, у яких стійкі збуджені електронні стани та нестійкий основний стан.

Наприклад, гелій утворює двоатомні молекули He +2 , фторид HeF, хлорид HeCl (ексимерні молекули утворюються при дії електричного розряду або ультрафіолетового випромінювання на суміш гелію з фтором або хлором).

Отримання гелію:

У промисловості гелій отримують з гелійвмісних природних газів (в даний час експлуатуються головним чином родовища, що містять більше 0,1% гелію). Від інших газів гелій відокремлюють методом глибокого охолодження, використовуючи його властивість зріджуватися найважче інших газів.

Рідкий гелій вперше отримано 1908 р., твердий – 1926 р.

Застосування гелію:

Гелій використовується у багатьох галузях промисловості та побуті:

– у металургії як захисний інертний газ для виплавки чистих металів;

– у харчовій промисловості (зареєстрований як харчова добавка E939) як палива та пакувальний газ;

– як холодоагент для отримання наднизьких температур (зокрема, для переведення металів у надпровідний стан);

– для наповнення повітроплавних суден (дирижаблів та аеростатів). На відміну від водню гелій через негорючість абсолютно безпечний;

– у дихальних сумішах для глибоководного занурення;

– для наповнення повітряних кульок та оболонок метеорологічних зондів;

- Для заповнення газорозрядних трубок;

- Як компонент робочого тіла в гелій-неонових лазерах;

– як носій у газовій хроматографії;

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Helium
2. https://de.wikipedia.org/wiki/Helium
3. https://ua.wikipedia.org/wiki/Гелій
4. http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=212
5. https://chemicalstudy.ru/geliy-svoystva-atoma-himicheskie-i-fizicheskie-svoystva/

Примітка: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

гелій атомна маса ступінь окислення валентність щільність температура кипіння плавлення фізичні хімічні властивості структура теплопровідність електропровідність кристалічна решітка
атом намалювати будову число протонів в ядрі будова електронних оболонок електронна формула конфігурація схема будови електронної оболонки заряд ядра склад маса орбіта рівні модель радіус енергія електрона перехід швидкість спектр довжина хвилі молекулярна маса об'єм атома
електронні формули скільки атомів у молекулі гелію
скільки електронів в атомі властивості металеві неметалеві термодинамічні