S-lohko: alkalimetallit ja maa-alkalimetallit jaksollisessa järjestelmässä
Tutustu S-lohkoon: alkalimetallit ja maa-alkalimetallit jaksollisessa järjestelmässä — ominaisuudet, elektronirakenne ja kemiallinen käyttäytyminen selkeästi.
S-lohko on yksi jaksollisen järjestelmän neljästä alkuaineiden lohkosta. S-ryhmän alkuaineilla on yhteinen ominaisuus: niiden uloimman elektronikuoren elektronit sijaitsevat s-orbitaalissa. S-alkuiset alkuaineet löytyvät pääasiassa kahdesta ensimmäisestä jaksollisen järjestelmän ryhmästä. Ensimmäisen ryhmän alkuaineita kutsutaan alkalimetalleiksi ja toisen ryhmän alkuaineita maa-alkalimetalleiksi. Lisäksi s-lohkoon kuuluvat myös vety ja helium, vaikka heliumin kemialliset ominaisuudet usein sijoittavat sen käytännössä jalokaasuihin.
Elektronirakenne ja lohkojen jako
Nykyaikaisen jaksollisen lain mukaan "alkuaineiden ominaisuudet ovat jaksollinen funktio niiden atomiluvusta". Tämä tarkoittaa, että monet ominaisuudet toistuvat säännöllisesti, kun atomiluku kasvaa. Perustuen näihin toistuviin ominaisuuksiin, alkuaineet on jaettu lohkoihin: s-, p-, d- ja f-.
S-lohkon yleinen ulkoelektronikonfiguraatio on ns1 tai ns2 (n = pääkvanttiluku). Tämä selittää, miksi ensimmäisen ryhmän alkuaineilla on yksi uloin elektroni ja toisen ryhmän alkuaineilla kaksi ulkoelektronia.
Alkalimetallit (ryhmä 1)
- Yleistä: Alkalimetalleilla (esim. litium, natrium, kalium) on yksi uloin elektroni, jonka vuoksi ne ovat voimakkaasti reaktiivisia.
- Fysikaaliset ominaisuudet: Pehmeitä, matalat sulamis- ja kiehumispisteet verrattuna moniin muihin metalleihin; metallikiilto ja hyvä sähkön- sekä lämmönjohtavuus.
- Kemialliset ominaisuudet: Muodostavat helposti +1-ionija (esim. Na+), reagoivat voimakkaasti veden kanssa tuottaen hydroksideja ja vetykaasua. Reaktiivisuus kasvaa ryhmän alaspäin mentäessä.
- Käyttö: Natrium- ja kaliumyhdisteitä käytetään mm. lannoitteissa, teollisuudessa ja lääketieteessä; litiumia akkuteollisuudessa.
- Turvallisuus: Varastoitava öljyssä tai inertissä kaasussa, koska reagoivat herkästi ilman ja veden kanssa.
Maa-alkalimetallit (ryhmä 2)
- Yleistä: Maa-alkalimetalleilla (esim. beryllium, magnesium, kalsium) on kaksi ulkoelektronia ja ne muodostavat tyypillisesti +2-ioneja.
- Fysikaaliset ominaisuudet: Kovempia ja tiheämpiä kuin alkalimetallit; yleensä korkeammat sulamis- ja kiehumispisteet.
- Kemialliset ominaisuudet: Vähemmän reaktiivisia kuin alkalimetallit, mutta reagoivat silti veden kanssa muodostaen hydroksideja (reaktiivisuus kasvaa ryhmän suuntaan alaspäin). Beryllium eroaa käyttäytymiseltään ja on osittain kovalenttinen.
- Käyttö: Magnesiumia käytetään kevytmetalliseoksissa ja palonsammutusaineissa, kalsium on tärkeä rakennus- ja teollisuuskemikaali (esim. sementti), strontium ja barium löydetään räjähdysaineissa ja värillisten liekkien tuottamisessa.
- Turvallisuus: Beryllium on myrkyllinen ja vaatii erityiskäsittelyä; muut ryhmän metallit voivat aiheuttaa kipinöintiä ja reagoida voimakkaasti kuumennettaessa.
Jaksolliset trendit s-lohkossa
- Reaktiivisuus: Alkalimetalleilla reaktiivisuus kasvaa alaspäin (esim. Li < Na < K), koska uloin elektroni irtoaa helpommin suuremmissa atomeissa. Maa-alkalimetalleilla myös reaktiivisuus kasvaa alaspäin.
- Ionisaatioenergia: Pienenee alaspäin, mikä selittää elektronin menettämisen helpottumisen.
- Atomisäde: Kasvaa alaspäin, kun uusia elektronikuoria tulee lisää.
- Sulamis- ja kiehumispisteet: Alkalimetalleilla ovat yleensä alhaisemmat kuin maa-alkalimetalleilla; trendit eivät ole täysin lineaarisia ja riippuvat myös metallien rakenteesta.
Erityishuomioita
Heliumilla on elektronikonfiguraatio 1s2, joten se kuuluu s-lohkoon elektronisesti, mutta sen kemialliset ominaisuudet vastaavat paremmin jalokaasuja, minkä vuoksi se näkyy usein jakson oikeassa reunassa muiden jalokaasujen kanssa. Lisäksi s-lohkon alkuaineet esiintyvät luonnossa pääosin yhdisteinä (poikkeuksena vety osin kaasumaisena), ja monet niistä ovat biologisesti tärkeitä (esim. Na, K, Mg, Ca).
Yhteenvetona: S-lohko kattaa alkali- ja maa-alkalimetallit sekä vety- ja heliumatomin elektronisen luonteen. Lohkon alkuaineille ovat tyypillisiä matalat ionisaatioenergiat, helposti muodostuvat positiiviset ionit ja voimakkaat kemialliset reaktiot, jotka kasvavat yleensä alaspäin ryhmissä.
S-elementtien ominaisuudet
Kaikki s-alkuaineet ovat metalleja (paitsi vety). Yleensä ne ovat kiiltäviä, hopeanhohtoisia, hyviä lämmön- ja sähkönjohtimia. Ne menettävät helposti valenssielektroninsa. Itse asiassa ne menettävät tavaramerkkinsä s-radan valenssielektronit niin helposti, että s-alkuaineet ovat jaksollisen järjestelmän reaktiivisimpia alkuaineita.
Ryhmän 1 alkuaineet, jotka tunnetaan yhdessä nimellä alkalimetallit (paitsi vety), menettävät aina yhden valenssielektroninsa muodostaen +1-ionin. Näille metalleille on ominaista, että ne ovat hopeanvärisiä, hyvin pehmeitä, vähän tiheitä ja niillä on alhainen sulamispiste. Nämä metallit reagoivat erittäin voimakkaasti veden ja jopa hapen kanssa tuottaen energiaa ja syttyvää vetykaasua. Niitä säilytetään mineraaliöljyssä, jotta ei-toivotun reaktion tai pahemman kerran räjähdyksen mahdollisuus pienenee.
Ryhmän 2 alkuaineet, jotka tunnetaan nimellä emäksiset maametallit (paitsi helium), menettävät aina kaksi valenssielektroniaan muodostaen +2-ionin. Emäksiset maametallit ovat emäksisten metallien tavoin hopeanhohtoisia, kiiltäviä ja suhteellisen pehmeitä. Jotkin tämän sarakkeen alkuaineet reagoivat myös voimakkaasti veden kanssa, ja niitä on säilytettävä varovasti.
S-alkuaineet ovat kuuluisia ilotulitteiden ainesosina. Kaliumin, strontiumin ja bariumin ionimuodot esiintyvät ilotulituksissa loistavina violetteina, punaisina ja vihreinä.
Fransiumia pidetään maapallon harvinaisimpana luonnossa esiintyvänä alkuaineena. On arvioitu, että maapallolla on kerrallaan vain yksi luonnollinen frangsiumatomi. Fransiumin ydin on hyvin epävakaa ja se hajoaa nopeasti.
Alkalimetallien kemialliset ominaisuudet
1.Alkalimetallit reagoivat kuivan vedyn kanssa muodostaen hydridejä.
a.Nämä hydridit ovat luonteeltaan ionisia.
b.Nämä alkalimetallien hydridit reagoivat veden kanssa muodostaen vastaavia hydroksideja ja vetykaasua.
LiH+ H2 O->LiOH+H2 O->LiOH+H
c.Nämä hydridit ovat voimakkaita pelkistimiä, ja niiden pelkistävä luonne kasvaa ryhmässä.
d.Alkalimetallit muodostavat myös kompleksisia hydridejä, kuten LiAlH4 , joka on hyvä pelkistysaine.Alkalimetallihydridit eivät esiinny vedessä, ja tämä reaktio minkä tahansa muun aineen kanssa tapahtuu protonisessa liuottimessa.
e.Sulautuneet alkalimetallihydridit tuottavat elektrolyysissä H2 -kaasua anodilla.
2.Oksidien ja hydroksidien muodostuminen.
a.Nämä ovat kaikkein reaktiivisimpia metalleja, ja niillä on voimakas affiniteetti O:ta kohtaan2 , Ne muodostavat oksideja pinnalle.Niitä säilytetään kerosiinin tai parafiiniöljyn alla ilman suojaamiseksi.
b.Poltettaessa ilmassa (O2 ) li muodostaa Li2 0 , Na muodostaa Na2 O2 ja muut alkalimetallit muodostavat superoksideja.
3. Ne ovat puhtaasti metallisia , koska ne menettävät helposti elektroneja uloimmalta kuorelta , ne ovat erittäin reaktiivisia metalleja ja niillä on alhainen ionisaatioenergia .
4. Beryllium on luonteeltaan amfoteerinen.
Diagonaalisuhde
| Ryhmä | 1 | 2 | 13 | 14 |
| Jakso 2 | Ole | B | C | |
| Jakso 3 | Na | Mg | Al | Si |
Ensimmäisen ryhmän ensimmäinen alkuaine, litium, ja toisen ryhmän ensimmäinen alkuaine, beryllium, käyttäytyvät eri tavalla kuin muut ryhmänsä jäsenet. Niiden käyttäytyminen on samanlaista kuin seuraavan ryhmän toisen alkuaineen. Litium muistuttaa siis magnesiumia ja beryllium alumiinia.
Jaksollisessa järjestelmässä tämä tunnetaan nimellä "diagonaalisuhde". Diagonaalisuhde johtuu alkuaineiden ionikokojen ja varaus-säde-suhteen samankaltaisuudesta. Litiumin ja magnesiumin välinen samankaltaisuus johtuu niiden samankokoisuudesta:
Säteet, Li=152pm Mg=160pm
Litium
Litium käyttäytyy monin tavoin eri tavoin kuin muut ensimmäisen ryhmän alkuaineet. Tämä ero johtuu seuraavista syistä:
- litiumatomin ja sen ionin pieni koko.
- suurempi polarisaatioteholi
+ (eli varauskoon suhde). Tämä tarkoittaa sen yhdisteiden lisääntynyttä kovalenttista luonnetta, joka on vastuussa niiden liukoisuudesta orgaanisiin liuottimiin. - litiumin korkea ionisaatioentalpia ja korkea elektronegatiivisuus muihin alkalimetalleihin verrattuna.
- d-orbitaalien puuttuminen sen valenssikuoresta
- vahva metallien välinen sidos
Joitakin tapoja, joilla litium käyttäytyy eri tavalla kuin muut jäsenet ovat:
- Litium on kovempaa kuin natrium ja kalium, jotka ovat niin pehmeitä, että niitä voi leikata veitsellä.
- Litiumin sulamis- ja kiehumispisteet ovat korkeammat.
- Litium muodostaa hapen kanssa monoksidia, muut emäkset muodostavat peroksidia ja superoksidia.
- Litium yhdistyy typen kanssa muodostaen nitridejä, kun taas muut alkalimetallit eivät.
- Litiumkloridi on juoksevaa ja kiteytyy hydraattina LiCl.2H2O. Muut alkalimetallikloridit eivät muodosta hydraatteja.
Aiheeseen liittyvät sivut
| Layouts |
|
| Luettelo elementeistä |
|
| Tietosivut |
|
| Ryhmät |
|
| Muut elementtiluokat |
|
| |
| |
| Luokka:Jaksollinen järjestelmä | |
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mikä on s-lohko?
A: S-lohko on yksi jaksollisen järjestelmän neljästä alkuaineiden lohkosta.
K: Mitä yhteistä ominaisuutta s-ryhmään kuuluvilla alkuaineilla on?
A: S-ryhmän alkuaineilla on yhteinen ominaisuus, että niiden uloimmat elektronikuoret ovat s-orbitaalissa.
K: Mitkä kaksi ryhmää muodostavat s-lohkon?
V: Ensimmäisen ryhmän alkuaineita kutsutaan alkalimetalleiksi ja toisen ryhmän alkuaineita maa-alkalimetalleiksi.
K: Mitä moderni jaksollinen laki sanoo alkuaineiden ominaisuuksista?
V: Nykyaikaisessa jaksollisessa laissa sanotaan, että "alkuaineiden ominaisuudet ovat niiden atomiluvun jaksollinen funktio", mikä tarkoittaa, että jotkut alkuaineiden ominaisuudet toistuvat, kun niiden atomiluku kasvaa.
K: Kuinka monta lohkoa on olemassa alkuaineiden jakamiseksi ryhmiin?
V: Lohkoja, joiden avulla alkuaineet voidaan jakaa ryhmiin, on neljä: s-, p-, d- ja f-.
Etsiä