عنصر الدورة الأولى

عنصر الدورة الأولى هو أحد  العناصر الكيميائية في الصف الأول (أو الدورة الأولى ) من الجدول الدوري للعناصر . يُرتب الجدول الدوري في صفوف لتوضيح الاتجاهات الدورية (المتكررة) في السلوك الكيميائي للعناصر مع ازدياد عددها الذري: يبدأ صف جديد عندما يبدأ السلوك الكيميائي بالتكرار، أي أن العناصر المتشابهة تقع في نفس الأعمدة الرأسية. تحتوي الدورة الأولى على عدد أقل من العناصر مقارنةً بأي صف آخر في الجدول، إذ تضم عنصرين فقط: الهيدروجين والهيليوم . يمكن تفسير هذه الحالة بنظريات التركيب الذري الحديثة . في الوصف الكمي للتركيب الذري، تتوافق هذه الدورة مع امتلاء المدار 1s . تخضع عناصر الدورة الأولى لقاعدة الثنائية ، حيث تحتاج إلى إلكترونين لإكمال غلاف تكافؤها . 

الهيدروجين والهيليوم هما أقدم العناصر وأكثرها وفرة في الكون .

تحتوي جميع الدورات الأخرى في الجدول الدوري على ثمانية عناصر على الأقل، ومن المفيد غالبًا مراعاة الاتجاهات الدورية خلال الدورة. مع ذلك،  تحتوي الدورة الأولى على عنصرين فقط، لذا لا ينطبق هذا المفهوم عليها.

من حيث الاتجاهات الرأسية لأسفل المجموعات، يمكن اعتبار الهيليوم غازًا نبيلًا نموذجيًا في رأس المجموعة 18 وفقًا لتصنيف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، ولكن كما سيتم مناقشته أدناه، فإن كيمياء الهيدروجين فريدة من نوعها ولا يمكن تصنيفها بسهولة ضمن أي مجموعة. ^{[ 1 ]}

يتكون غلاف الإلكترون الأول ، n = 1 ، من مدار واحد فقط، والحد الأقصى لعدد إلكترونات التكافؤ التي يمكن أن يستوعبها عنصر من عناصر الدورة  الأولى هو إلكترونان، كلاهما في المدار 1s. يفتقر غلاف التكافؤ إلى مدارات "p" أو أي نوع آخر من المدارات بسبب القيد العام l < n على الأعداد الكمية . لذلك، تحتوي الدورة  الأولى على عنصرين فقط. على الرغم من أن كلاً من الهيدروجين والهيليوم يقعان في الفئة s ، إلا أنهما لا يتصرفان بشكل مشابه لعناصر الفئة s الأخرى. يختلف سلوكهما اختلافًا كبيرًا عن عناصر الفئة s الأخرى لدرجة وجود خلاف كبير حول مكان وضع هذين العنصرين في الجدول الدوري.

باتباع التوزيع الإلكتروني، يُوضع الهيدروجين (التوزيع الإلكتروني ^1s¹ ) والهيليوم (1s² ^{) في المجموعتين 1 و2 على التوالي ، فوق الليثيوم ( 1s²} 2s¹ ) والبريليوم ( ^1s² 2s² ). ^{[ 2 ]} مع أن هذا التوزيع شائع للهيدروجين، إلا أنه نادرًا ما يُستخدم للهيليوم خارج سياق توضيح التوزيع الإلكتروني. عادةً، يُوضع الهيدروجين في المجموعة 1، والهيليوم في المجموعة 18: وهذا هو التوزيع الموجود في الجدول الدوري للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). ^{[ 3 ]} توجد بعض الاختلافات في كلا التوزيعين. ^{[ 4 ]}

مثل فلزات المجموعة الأولى، يحتوي الهيدروجين على إلكترون واحد في غلافه الخارجي ^{[ 2 ]} ، وعادةً ما يفقد إلكترونه الوحيد في التفاعلات الكيميائية. ^{[ 5 ]} يتمتع الهيدروجين ببعض الخصائص الكيميائية الشبيهة بالفلزات، إذ يمكنه إزاحة بعض الفلزات من أملاحها . ^{[ 5 ]} لكن الهيدروجين يُشكّل غازًا ثنائي الذرة غير فلزي في الظروف القياسية، على عكس الفلزات القلوية التي تُعدّ فلزات صلبة نشطة كيميائيًا. هذا، بالإضافة إلى قدرة الهيدروجين على تكوين الهيدريدات ، حيث يكتسب إلكترونًا، يجعله قريبًا من خصائص الهالوجينات التي تقوم بالشيء نفسه ^{[ 5 ] (مع أن تكوين الهيدروجين لأيون H−} أقل شيوعًا من تكوينه لأيون H ⁺ ). ^{[ 6 ]} علاوة على ذلك، فإن أخفّ هالوجينين ( الفلور والكلور ) يكونان غازيين مثل الهيدروجين في الظروف القياسية. ^{[ 5 ]} بعض خصائص الهيدروجين لا تتناسب مع أيٍّ من المجموعتين: فهو ليس مؤكسدًا قويًا ولا مُختزلًا قويًا، كما أنه غير نشط كيميائيًا مع الماء . ^{[ 6 ]} يمتلك الهيدروجين خصائص تُشابه خصائص كلٍّ من الفلزات القلوية والهالوجينات، ولكنه لا يُطابق أيًّا من المجموعتين تمامًا، ولذا يصعب تحديد موقعه بدقة بناءً على تركيبه الكيميائي. ^{[ 5 ]} لذلك، في حين أن الموقع الإلكتروني للهيدروجين في المجموعة 1 هو السائد، تُظهر بعض الترتيبات النادرة وجود الهيدروجين إما في المجموعة 17، ^{[ 7 ]} أو وجوده مُكررًا في كلتا المجموعتين 1 و17، ^{[ 8 ] [ 9 ]} أو وجوده مُنفصلًا عن جميع المجموعات. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 4 ]} ومع ذلك، فقد انتقد إريك سكيري إمكانية "انفصال" الهيدروجين ، مُشيرًا إلى أن إزالته من جميع المجموعات يُوحي باستبعاده من القانون الدوري، في حين أن جميع العناصر يجب أن تخضع لهذا القانون. ^{[ 11 ]} وقد دعا بعض الباحثين إلى مواقع غير معتادة للهيدروجين، مثل المجموعة 13 أو المجموعة 14، استنادًا إلى اتجاهات طاقة التأين، والألفة الإلكترونية، والكهرسلبية. ^{[ 6 ]}

Helium is an unreactive noble gas at standard conditions, and has a full outer shell: these properties are like the noble gases in group 18, but not at all like the reactive alkaline earth metals of group 2. Therefore, helium is nearly universally placed in group 18^[3] which its properties best match.^[4] However, helium only has two outer electrons in its outer shell, whereas the other noble gases have eight; and it is an s-block element, whereas all other noble gases are p-block elements. Also, solid helium crystallises in a hexagonal close-packed structure, which matches beryllium and magnesium in group 2, but not the other noble gases in group 18.^[12] In these ways helium better matches the alkaline earth metals.^[2][4] Therefore, tables with both hydrogen and helium floating outside all groups may rarely be encountered.^[10][4]

A few chemists, such as Henry Bent, have advocated that the electronic placement in group 2 be adopted for helium.^{[13][12][14][15][16]} This assignment is also found in Charles Janet's left-step table. Arguments for this often rest on the first-row anomaly trend (s >> p > d > f), which states that the first element of each group often behaves quite differently from the succeeding ones: the difference is largest in the s-block (H and He), is moderate for the p-block (B to Ne), and is less pronounced for the d- and f-blocks.^[13] Thus helium as the first s² element before the alkaline earth metals stands out as anomalous in a way that helium as the first noble gas does not.^[13] The normalized ionization potentials and electron affinities show better trends with helium in group 2 than in group 18; helium is expected to be slightly more reactive than neon (which breaks the general trend of reactivity in the noble gases, where the heavier ones are more reactive); and predicted helium compounds often lack neon analogues even theoretically, but sometimes have beryllium analogues.^[14][15][16]

• بلوخ، د. ر. (2006). تبسيط الكيمياء العضوية . ماكجرو هيل بروفيشنال. رقم ISBN 0-07-145920-0.