普通化学S区元素
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s区、d区、ds区重要元素及其化合物(s Block, ds Block, d Block Elements and Compounds)9.1 s区元素s区元素中锂(Lithium)、钠(Sodium)、钾(Potassium)、铷(Rubidium)、铯(Cesium)、钫(Francium)六种元素被称为碱金属(alkali Metals)元素。
铍(Beryllium)、镁(Magnesium)、钙(Calcium)、锶(Strontium)、钡(Barium)、镭(Radium)六种元素被称为碱土金属(alkaline earth metals)元素。
锂、铷、铯、铍是稀有金属元素,钫和镭是放射性元素。
碱金属和碱土金属原子的价层电子构型分别为ns1和ns2,它们的原子最外层有1~2个电子,是最活泼的金属元素。
9.1.1 通性碱金属和碱土金属的基本性质分别列于表9-1和表9-2中。
表9-1碱金属的性质碱金属原子最外层只有1个ns电子,而次外层是8电子结构(Li的次外层是2个电子),它们的原子半径在同周期元素中(稀有气体除外)是最大的,而核电荷在同周期元素中是最小的,由于内层电子的屏蔽作用较显著,故这些元素很容易失去最外层的1个s电子,从而使碱金属的第一电离能在同周期元素中最低。
因此,碱金属是同周期元素中金属性最强的元素。
碱土金属的核电荷比碱金属大,原子半径比碱金属小,金属性比碱金属略差一些。
s区同族元素自上而下随着核电荷的增加,无论是原子半径、离子半径,还是电离能、电负性以及还原性等性质的变化总体来说是有规律的,但第二周期的元素表现出一定的特殊性。
例如锂的EΘ(Li+/Li)反常地小。
表9-2碱土金属的性质s区元素的一个重要特点是各族元素通常只有一种稳定的氧化态。
碱金属的第一电离能较小,很容易失去一个电子,故氧化数为+1。
碱土金属的第一、第二电离能较小,容易失去2个电子,因此氧化数为+2。
在物理性质方面,s区元素单质的主要特点是:轻、软、低熔点。
s区元素主要包括元素周期表中IA组元素和IIA组元素,IA组元素包括锂、钠、钾、铷、铯、钫六种元素,由于钠和钾的氢氧化物是典型的碱,因此又称碱金属,IIA组元素包括铍、镁、钙、锶、钡、镭六种元素,由于钙,锶,钡的氧化物之性质介于碱金属与稀土元素之间,因此又称碱土金属。
p区元素包括元素周期表中IIIA族元素~VIII族元素。
IIIA族元素又称为硼族元素,包括硼、铝、镓、铟、铊等元素;IVA族元素又称作碳族元素,包括碳、硅、锗、锡、铅等元素;VA族元素又称作氮族元素,包括氮、磷、砷、锑、铋等元素;VIA族元素又称为氧族元素,包括氧、硫、硒、碲、钋等元素;VIIA族元素又称卤素,包括氟、氯、溴、碘、砹等元素;VIIIA族元素或0族元素,又称为稀有气体或惰性气体,包括氦、氖、氩、氪、氙、氡等元素。
d区元素是元素周期表中的副族元素,即第3至第12族元素。
这些元素中具有最高能量的电子是填在d轨道上的。
这些元素有时也被称作过渡金属。
f区元素指的是元素周期表中的镧系元素和锕系元素。
大多数元素具有最高能量的电子是排布在f轨道上的。
这一区中同周期的元素之间的性质差别很小,这一点在镧系各元素中表现得很明显。
1 原子半径(1)除第1周期外,其他周期元素(惰性气体元素除外)的原子半径随原子序数的递增而减小;(2)同一族的元素从上到下,随电子层数增多,原子半径增大。
注意:原子半径在VIB族及此后各副族元素中出现反常现象。
从钛至锆,其原子半径合乎规律地增加,这主要是增加电子层数造成的。
然而从锆至铪,尽管也增加了一个电子层,但半径反而减小了,这是与它们对应的前一族元素是钇至镧,原子半径也合乎规律地增加(电子层数增加)。
然而从镧至铪中间却经历了镧系的十四个元素,由于电子层数没有改变,随着有效核电荷数略有增加,原子半径依次收缩,这种现象称为“镧系收缩”。
镧系收缩的结果抵消了从锆至铪由于电子层数增加到来的原子半径应当增加的影响,出现了铪的原子半径反而比锆小的“反常”现象。