第1周期元素

氢放电管

氘放电管

氢 (H) 是一种化学元素，原子序数为 1。在标准情况下，氢是一种无色、无臭、非金属性、无味且极度易燃的双原子气体，分子式 H₂。氢是最轻的元素，原子量 1.00794 amu。[7]

氢是丰度最高的化学元素，占了75%的宇宙原子质量。[8]恒星在主序星阶段时的主要成分就是等离子态的氢。自由氢气在地球较稀有，工业制氢气技术方法就是以碳氢化合物如：甲烷为原料制成的。之后，大部分氢气在生产现场直接使用，在化石燃料升级（例如加氢裂化）和氨的生产（主要用于化肥市场）之间平均分配。氢气也可以由电解水产生，不过成本要比用碳氢化合物为原料的制法高。[9]

天然氢中含量最高的同位素是氕有一个质子且没有中子。[10]在离子化合物里，它可以被电离成氢正离子，也就是质子或氢负离子，是氢化物中的阴离子。氢可以形成很多化合物，例如水和几乎所有的有机化合物。[11]在酸碱质子理论中，许多反应涉及可溶分子之间的质子交换。这时，氢阳离子起到了特别重要的作用。[12]作为唯一薛定谔方程有解析解的中性原子，氢原子的能级和原子光谱的研究在量子力学的发展中起着关键作用。[13]

氢与各种金属的相互作用在冶金中非常重要，因为许多金属会遭受氢脆，[14]并需开发安全的方式来储存它作为燃料。[15]氢在许多由稀土金属和过渡金属组成的化合物中可溶，[16]也可以溶于晶体和无定形体金属中。[17]氢在金属中的溶解度会受到金属晶格中局部变形或杂质的影响。[18]

氦放电管

氦 (He) 是一种无色、无臭、无味、无毒的惰性单原子元素，是第一个惰性气体，原子序数为 2。[19]它的沸点和熔点是所有元素中最低的。除了在某些极端条件下，氦都是气体。[20]

氦气是由法国天文学家皮埃尔·让森在1868年发现的，他首先发现氦是从日蚀中发现的。[21]在1903年，美国天然气田发现了大量的氦气，这是迄今为止最大的氦气供应源。[22]氦气可用于低温物理学、[23]在深海呼吸系统中、[24]冷却超导磁铁、用于氦测年法、[25]用于充气气球、[26]用于在飞艇中提供升力、[27]以及作为工业用保护气体，例如电弧焊和制作硅晶片。[28]吸入少量氦气会暂时改变人类声音的音色。[29]液态氦-4的两个流体相（氦I和氦II）的行为对于研究量子力学，特别是超流体的现象的研究人员来说非常重要，[30]以及研究物质的温度接近绝对零度会产生什么影响，例如超导性。[31]

氦是第二轻的元素，也是可观测宇宙中第二丰富的元素。[32]大部分氦是从大爆炸产生的，不过氢在恒星中核聚变也会产生新的氦。[33]在地球，氦是稀有的物质，由放射性元素的阿尔法衰变而成，[34]因为阿尔法粒子就是氦-4的原子核。这些氦被困在天然气里，其中天然气的氦比例可达7%。[35]人们从中可以通过称为分馏的低温分离工艺从中进行萃取。[36]