Кіріспе
Периодтық кестедегі екінші қатардағы кез келген химиялық элемент 2-ші период элементі болып табылады – химиялық элементтердің периодтық кестесінің екінші қатарындағы (немесе периодындағы) химиялық элементтердің бірі. Периодтық кесте элементтердің атомдық нөмірінің артуымен химиялық қасиеттеріндегі қайталамалы (периодтық) тенденцияларды көрсету үшін қатарлармен құрылған; химиялық қасиеттер қайталана бастағанда жаңа қатар басталады, соның салдарынан ұқсас қасиеттері бар элементтердің бағандары пайда болады. Екінші период литий, бериллий, бор, көміртек, азот, оттегі, фтор және неон элементтерін қамтиды. Атом құрылымының кванттық механикалық сипаттамасында бұл период екінші (n=2) қабықтың, нақтырақ айтқанда оның 2s және 2p қосалқы қабықтарының толуына сәйкес келеді. 2-ші период элементтері (көміртек, азот, оттегі, фтор және неон) октет ережесіне бағынады, олардың валентті қабығын толықтыру үшін сегіз электрон қажет (литий мен бериллий дуэт ережесіне бағынады, борда электрон жетіспейді), онда ең көп дегенде сегіз электрон орналаса алады: екеуі 2s орбиталында және алты 2p қосалқы қабығында.
A period 2 element is one of the chemical elements in the second row (or period) of the periodic table of the chemical elements. The periodic table is laid out in rows to illustrate recurring (periodic) trends in the chemical behavior of the elements as their atomic number increases; a new row is started when chemical behavior begins to repeat, creating columns of elements with similar properties. The second period contains the elements lithium, beryllium, boron, carbon, nitrogen, oxygen, fluorine, and neon. In a quantum mechanical description of atomic structure, this period corresponds to the filling of the second (1=n = 2) shell, more specifically its 2s and 2p subshells. Period 2 elements (carbon, nitrogen, oxygen, fluorine and neon) obey the octet rule in that they need eight electrons to complete their valence shell (lithium and beryllium obey duet rule, boron is electron deficient. ), where at most eight electrons can be accommodated: two in the 2s orbital and six in the 2p subshell.
Борон
Борон (B) – 10B және 11B түрінде кездесетін, атомдық нөмірі 5-ке тең химиялық элемент. Стандартты температура және қысымда борон үш валентті металлоид болып табылады және бірнеше аллотроптық түрлері бар. Аморфты борон – көптеген химиялық реакциялардың нәтижесінде түзілетін қоңыр түсті ұнтақ. Кристалдық борон – өте қатты, қара түсті материал, жоғары балқу температурасына ие және көптеген полиморфтарда кездеседі: екі ромбоэдрлі түрлері – α борон және β борон, ромбоэдрлі бірлік жасушасында тиісінше 12 және 106,7 атомнан тұрады, ал 50 атомды тетрагональды борон ең көп таралған түрі. Боронның тығыздығы 2,34–3-ке тең. Боронның ең көп таралған изотопы – 11B, оның құрамында 80,22% 5 протон және 6 нейтрон бар. Екінші кең таралған изотоп – 10B, оның құрамында 19,78% 5 протон және 5 нейтрон бар. Бұл боронның жалғыз тұрақты изотоптары, алайда басқа изотоптар да синтезделген. Борон басқа бейметалдармен ковалентті байланыстар жасайды және 1, 2, 3 және 4 окистену дәрежелеріне ие. Борон табиғатта еркін күйде кездеспейді, бірақ бораттар сияқты қосылыстарда табылады. Боронның ең көп таралған көздері – турмалин, борак Na2B4O5(OH)4·8H2O және карнит Na2B4O5(OH)4·2H2O. Дегенмен, топырақта 1,0 ppm-нен жоғары концентрация жапырақтардың некрозына және өсімнің нашарлауына әкелуі мүмкін. 0,8 ppm деңгейі де, әсіресе боронға сезімтал өсімдіктерде осы белгілердің пайда болуына себеп болуы мүмкін. Көптеген өсімдіктер, тіпті топырақтағы боронға төзімділері де, борон деңгейі 1,8 ppm-нен жоғары болғанда боронның уыттылық белгілерін көрсетеді. Сонымен қатар, остеопороз және артриттің алдын алу және емдеу үшін қосымша ретінде қолданылады.
Көміртек
Көміртек – 12C, 13C және 14C түрінде кездесетін, атомдық нөмірі 6 болатын химиялық элемент. Стандартты температура мен қысымда көміртек қатты күйде болады және көптеген аллотроптық түрлері бар, олардың ең көп таралғандары – графит, алмаз, фуллерен және аморфты көміртек. Минералогияда бұл термин көмір мен қызыл тостанды (соot) сипаттау үшін қолданылады, бірақ олардың құрамында графит немесе алмазтың шағын мөлшері болғандықтан, олар толыққанды аморфты емес. Көміртек изотоптарының арасында ең көп кездесетіні – 12C (98,9%), оның құрамында алты протон және алты нейтрон бар. 13C да тұрақты, құрамында алты протон және жеті нейтрон бар, оның үлесі 1,1%. Көміртек изотоптарының басқа түрлері де синтезделген. Көміртек басқа бейметалдармен ковалентті байланыстар құрастырады, оның тотығу дәрежесі -4, -2, +2 немесе +4 болуы мүмкін. Адам организмінде масса бойынша оттегіден кейін екінші, ал атомдар саны бойынша үшінші орында тұратын элемент. Көміртек тізбегінің ұзын және тұрақты С–С байланыстарының қабілетіне байланысты, көміртек қосылыстарының саны санаусыз. Көміртек қамтитын ең қарапайым молекулалар – көмірсутектер, олар көміртек пен сутегінен тұрады. Ол табиғатта екі изотоп түрінде кездеседі: азот-14 және азот-15. Аммиак, азот қышқылы, органикалық нитраттар (үрдістеуші заттар мен жарылғыш заттар) және цианидтер сияқты көптеген өнеркәсіптік маңызды қосылыстар азотты қамтиды. Элементар азоттың өте күшті байланысы азот химиясына басымдық береді, бұл организмдер мен өнеркәсіп үшін молекуланы пайдалы қосылыстарға айналдыру үшін байланысты бұзуды қиындатады, бірақ сонымен бірге қосылыстар жану, жарылу немесе азот газына ыдырау кезінде көбінесе пайдалы энергияның көп мөлшерін бөліп шығарады. Азот барлық тірі организмдерде кездеседі, ал азот айналымы элементтің ауадан биосфераға және органикалық қосылыстарға, содан кейін атмосфераға қозғалуын сипаттайды. Жасанды түрде өндірілген нитраттар – өнеркәсіптік тыңайтқыштардың маңызды құрамдас бөлігі, сонымен қатар су жүйелерінің эвтрофикациясына себеп болатын маңызды ластаушылар. Азот – аминқышқылының және, демек, ақуыздардың, нуклеин қышқылының (ДНК және РНҚ) құрамдас бөлігі. Ол дерлік барлық нейротрансмиттерлердің химиялық құрылымында кездеседі және көптеген организмдер өндіретін биологиялық молекулалар – алкалоидтардың ерекше компоненті болып табылады.
Қалдық
Киснетек – атомдық нөмірі 8-ге тең химиялық элемент, көбінесе 16O, сондай-ақ 17O және 18O түрінде кездеседі. Киснетек – ғаламдағы масса бойынша үшінші ең көп таралған элемент (көміртек атомдары көп болғанымен, әрбір көміртек атомы жеңіл). Ол өте электронегативті және металл емес, әдетте диатомдық, өте төмен температураға дейін газ күйінде болады. Фтор ғана металл емес элементтердің ішінде реактивтілігі жоғары. Ол толық октеттен екі электрон кем және басқа элементтерден электрондарды оңай қабылдайды. Бөлме температурасында сілтілі металдар мен ақ фосформен күшті әрекеттеседі, ал магнийден ауыр сілтілі жер металдарымен әрекеттесуі азырақ. Жоғары температурада ол көптеген басқа металдар мен металл емес элементтерді (сутек, көміртек және күкіртті қоса алғанда) жағуға қабілетті. Көптеген оксидтер – су, көмірқышқыл газы, алюминий оксиді, кремний диоксиді және темір оксидтері (соңғылары көбінесе тот түрінде кездеседі) сияқты, ыдырату қиын, өте тұрақты заттар. Киснетек – кейбір металл тұздары мен оттегін қамтитын қышқылдардың (мысалы, нитраттар, сульфаттар, фосфаттар, силикаттар және карбонаттар) құрамындағы бөлік. Киснетек – барлық тіршілік үшін қажет. Өсімдіктер мен фитопланктон күн сәулесінің әсерімен су мен көмірқышқыл газын (екі оксид) фотосинтез арқылы қантқа айналдырады, нәтижесінде оттегі бөлінеді. Содан кейін қант целлюлозаға, (азотпен және көбінесе күкіртпен) ақуыздарға және басқа да тіршілік үшін маңызды заттарға айналады. Жануарлар, сондай-ақ саңырауқұлақтар мен бактериялар азық-түлік пен оттегі үшін негізінен фотосинтез жасайтын өсімдіктер мен фитопланктонға тәуелді. От өрттеу үшін оттекті пайдаланады, көбінесе көміртек пен сутегінін қосылыстарын су мен көмірқышқыл газына дейін тотықтырады (басқа элементтер де қатысуы мүмкін), ғимараттар мен ормандарды жоятын бақыланбайтын өрттерде немесе қозғалтқыштардағы, турбиналардан электр энергиясын, ғимараттарды жылытуға арналған жылуды немесе көлік құралдарын қозғалтатын күшті қамтамасыз ететін бақыланатын өрттерде. Жер атмосферасының шамамен 21% -ын оттегі құрайды; бұл оттегінің барлығы фотосинтез нәтижесінде пайда болған. Таза оттегі тыныс алуы қиындаған адамдарды емдеуде қолданылады. Оттегінің артық мөлшері улы. Киснетек бастапқыда қышқылдардың түзілуімен байланысты болған, бірақ кейбір қышқылдарда оттегі жоқ екені анықталғанға дейін. Киснетек қышқылдардың, әсіресе металл емес элементтермен қосылыстардың түзілуіне байланысты аталған. Кейбір металл емес элементтердің оксидтері өте қышқыл, мысалы, күкірт триоксиді, сумен қосылғанда күкірт қышқылын түзетін зат. Металдармен түзілген оксидтердің көпшілігі сілтілі, кейбіреулері өте сілтілі, мысалы, калий оксиді. Кейбір металл оксидтері амфотерлік, мысалы, алюминий оксиді, яғни олар қышқылдармен де, негіздермен де әрекеттесе алады. Көбінесе оттегі екі атомды газ болғанымен, оттегі озон деп аталатын аллотропты құрауы мүмкін. Озон – оттегіден де реактивті триатомдық газ. Озон, екі атомды оттегіден айырмашылығы, улы зат, көбінесе ластаушы зат саналады. Атмосфераның жоғарғы қабатындағы оттегінің бір бөлігі озонды құрайды, ол озон қабатындағы қауіпті ультракүлгін сәулелерді сіңіреді. Озон қабаты пайда болғанға дейін құрлықтағы тіршілік мүмкін емес еді.
Фтор
Фтор – атомдық нөмірі 9-шы химиялық элемент. Ол табиғатта тек 19F тұрақты түрінде кездеседі. Фтор – қалыпты жағдайда және өте төмен температурада ашық сары түсті, екі атомды газ. Әрбір атомдағы өте тұрақты октеттен бір электрон кем болғандықтан, фтор молекулалары оңай ыдырайды, ал бос фтор атомдары кез келген басқа элементтен жеке электронды алуға бейім. Фтор – барлық элементтердің ішіндегі ең реакцияға бейім элемент, тіпті ол көптеген оксидтерге шабуыл жасап, оттегіні фтормен алмастырады. Фтор күшті қышқылдарды тасымалдауға қолданылатын кремний диоксидіне де шабуыл жасайды және асбесті өртейді. Ол өте тұрақты қосылыстардың бірі – ас тұзына да шабуыл жасап, хлорды бөліп шығарады. Табиғатта бірікпеген күйде кездеспейді және ұзақ уақыт бойы бірікпеген күйде тұра алмайды. Ол сутекті сұйық немесе газ күйінде, тіпті абсолютті нөлге жуық температурада да бірдей күйдіреді. Оны кез келген қосылыстан бөліп алу өте қиын, тіпті бірікпеген күйде сақтау да қиын. Фтор газы өте қауіпті, себебі ол барлық органикалық заттарға, тірі тіндерге де зиян келтіреді. Оның құрамындағы көптеген екілік қосылыстар (флюоридтер деп аталады) өте улы, оның ішінде ерігіш флюоридтер және әсіресе фторсутегі. Фтор көптеген элементтермен өте берік байланыстар жасайды. Күкіртпен ол өте тұрақты және химиялық инерт күкірт гексафторидін құрайды; көміртекпен ол Teflon құрайды, ол жоғары балқу температурасы және өте төмен үйкеліс коэффициенті бар тұрақты, жанбайтын қатты зат, оны тамақ пісіру ыдыстарын және жаңбырдан қорғайтын жамылғыларды жасауға қолдануға болады. Фторлы көміртек қосылыстары кейбір ерекше пластиктерді қамтиды. Сондай-ақ, ол тіс пастасын жасау кезінде реактив ретінде қолданылады.
Неон
Неон – атомдық нөмірі 10-ға тең химиялық элемент, 20Ne, 21Ne және 22Ne изотоптары түрінде кездеседі. Неон – моноатомдық газ. Сыртқы электрон қабығы толық октеттен тұрғандықтан, кез келген электронды жоғалтуға өте төзімді және басқа элементтен электрон қабылдамайды. Неон қалыпты температура мен қысымда ешқандай қалыпты қосылыстар жасамайды; ол іс жүзінде инертті. Ол «асыл газдар» деп аталатын газдар тобына жатады. Неон атмосфераның құрамында шамалы мөлшерде кездеседі және тірі ағзалар үшін маңызды емес.