Какие свойства характерны для s элементов

Группа →

↓ Период

1	Водород
H 1,008[1]
1s1

2	Гелий
He 4,002602 ± 0,000002[1]
1s2

3	Литий
Li 6,94[2]
[Не]2s1

4	Бериллий
Be 9,0122
2s2

11	Натрий
Na 22,9898
[Nе]3s1

12	Магний
Mg 24,305
3s2

19	Калий
K 39,0983
[Ar]4s1

20	Кальций
Ca 40,078
4s2

37	Рубидий
Rb 85,4678
[Kr]5s1

38	Стронций
Sr 87,62
5s2

55	Цезий
Cs 132,9055
[Xe]6s1

56	Барий
Ba 137,327
6s2

87	Франций
Fr (223)
[Rn]7s1

88	Радий
Ra (226)
7s2

s-Элементы в периодической таблице элементов — химические элементы, электронная оболочка которых включает в себя первые два s-электрона. Такие элементы объединяются в группу, называемую s-блок.

К s-элементам относятся:

щелочные металлы,
щелочноземельные металлы,
водород и гелий.

S-элементы отличаются тем, что в невозбужденном состоянии высокоэнергетичный электрон атомов находится на s-орбитали. Исключая водород и гелий, эти электроны очень легко отщепляются и формируются в положительные ионы при химической реакции. Конфигурация гелия химически стабильна; за счёт этого его относят к инертным газам.

S-элементы (кроме гелия) являются сильными восстановителями и поэтому в свободном виде в природе не встречаются. Элемент в металлическом виде может быть получен только с помощью электролиза расплава соли. Гемфри Дэви, в 1807 и 1808 году, стал первым, кто выделил s-металлы из их солей, за исключением лития, бериллия, рубидия и цезия. Бериллий был впервые выделен из солей независимо двумя учёными: Ф. Вулером и А. А. Бази в 1828 году, в то время как литий был выделен Р. Бунзеном только в 1854 году, который, после изучения рубидия, выделил его спустя 9 лет. Цезий не был выделен в чистом виде вплоть до 1881 года, до того, как Карл Сеттерберг подверг электролизу цианид цезия.

Твёрдость s-элементов в компактном виде (при обычных условиях) может варьироваться от очень малой (все щелочные металлы — их можно разрезать ножом) до довольно высокой (бериллий). Исключая бериллий и магний, металлы очень реакционноспособны и могут быть использованы в сплавах со свинцом в малых количествах (<2 %). Бериллий и магний, ввиду их высокой стоимости, могут быть ценными компонентами для деталей, где требуется твёрдость и лёгкость. Эти металлы являются чрезвычайно важными, поскольку позволяют сэкономить средства при добыче титана, циркония, тория и тантала из их минеральных форм; могут находить своё применение как восстановители в органической химии.

Опасность и хранение[править | править код]

Все элементы, имеющие s-оболочку, являются опасными веществами. Они пожаро-(взрыво-)опасны, требуют особого пожаротушения, исключая бериллий и магний. Храниться должны в инертной атмосфере аргона или углеводородов. Бурно реагируют с водой, продуктом реакции является водород, например:

исключая магний, который реагирует медленно, и бериллия, который реагирует только когда его оксидная плёнка снята с помощью ртути. Литий имеет схожие свойства с магнием, так как находится, относительно периодической таблицы, рядом с магнием.

Примечания[править | править код]

↑ 1 2 Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (англ.) — IUPAC, 1960. — ISSN 0033-4545; 1365-3075; 0074-3925 — doi:10.1515/PAC-2015-0305
↑ Meija J., Coplen T. B., Berglund M., Brand W. A., Bièvre P. D., Gröning M., Holden N. E., Irrgeher J., Loss R. D., Walczyk T. et al. Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry — IUPAC, 2016. — Vol. 88, Iss. 3. — ISSN 0033-4545; 1365-3075; 0074-3925 — doi:10.1515/PAC-2015-0305

Литература[править | править код]

Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии: В 2-х томах. Пер. с англ. — М.: Мир, 1982. 652 с., ил. — Т. 1. — С. 432—437.

Источник

s-Элементы

Элементы IА и IIА подгрупп , у которых заполняется внешний ns-уровень, относятся к s-элементам: ns 1 – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr называют щелочными , а ns 2 – Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra – щелочноземельными . Из приведенных в таб. 8.1 данных следует:

Степени окисления элементов ns 1 и ns 2 всегда равны номеру группы (+1 и +2).
В основном состоянии атомы ns 2-элементов не имеют неспаренных электронов, поэтому образованию ковалентной связи в соединениях этих элементов предшествует возбуждение ns 2 → ns 1np 1 с последующей гибридизацией sp-типа, определяющей линейное строение трехатомных молекул ЭX 2.
Для ns 1-элементов характерно образование двухатомных молекул Э 2(σ св) 2(σ *) 0; для ns 2-элементов образование Э 2 невозможно из-за равной заселенности связывающих и разрыхляющих σ-орбиталей.
Величины E °s-элементов предопределяют их восстановительные свойства, увеличиваясь при движении в подгруппе сверху вниз. Все s-элементы вытесняют водород из воды и кислот, восстанавливают оксиды металлов и неметаллов до простых веществ.
Ионность связи Э–Х возрастает в подгруппе сверху вниз, а в случае оснований удлинение связи Э–OH ведет к увеличению основности.
В соединениях LiX и BeX 2 связь Э–Х преимущественно ковалентная (малополярная).

Элементы ns 1(n = 2–6)	Плотность P, г∙см –3	t пл , °C	t кип , °C	Потенциал ионизации, эВ	Атомный радиус, нм	Ионный радиус Э +, нм	ЭО	E ° , В	Степень окисления
Li	0,534	180,5	1317	5,39	0,156	0,068	1,0	–3,045	+1
Na	0,971	97,8	890	5,14	0,191	0,068	0,9	–2,714	+1
K	0,862	63,2	754	4,34	0,236	0,133	0,8	–2,925	+1
Rb	1,532	38,7	701	4,18	0,253	0,149	0,8	–2,925	+1
Cs	1,873	28,6	685	3,89	0,274	0,165	0,7	–2,923	+1
ns 2 (n = 2–7)
Be	1,86	1283	2970	9,32	0,113	0,034	1,5	–1,847	+2
Mg	1,74	650	1120	7,64	0,160	0,065	1,2	–2,363	+2
Ca	1,54	850	1487	6,11	0,190	0,094	1,0	–2,866	+2
Sr	2,67	770	1367	5,69	0,213	0,110	1,0	–2,870	+2
Ba	3,61	710	1637	5,21	0,225	0,129	0,9	–2,906	+2
Ra	~6,0	~700	1140	5,28	–	0,150	0,9	–2,920	+2

Таблица 8.1.

Важнейшие характеристики s-элементов.

s -Металлы хранят в инертной атмосфере или под слоем жидких углеводородов, а получают обычно электролизом расплавов. Соли s-элементов окрашивают пламя в цвета: лития – в алый, натрия – в желтый, калия – в сине-фиолетовый, рубидия – в темно-красный, цезия – в бледно-голубой, кальция – в оранжево-красный, стронция – в темно-красный, бария – в светло-зеленый.

Большинство солей растворимо в воде. К нерастворимым относят LiCO 3, KClO 4, ЭCO 3, ЭSO 4, Э 3(PO 4) 2 (Э = Ca, Sr, Ba), некоторые ЭF 2.

Источник

S-Элементы

s-Элементы – это элементы, у которых происходит заполнение s-подуровня. Данные элементы находятся в главных подгруппах первой и второй групп. S-элементы первой группы включают водород и щелочные металлы, а второй группы – бериллий, магний и щелочноземельные металлы. К s-элементам также относится инертный газ гелий.

s-металлы первой группы включают: литий (Li), натрий (Na), калий (К), рубидий (Rb), цезий (Сs) и франций (Fr). Данные металлы называются щелочными, так как два главных представителя (натрий и калий) образуют сильные основания – щелочи. На внешнем энергетическом уровне атомов данных элементов находится один электрон, который атомы щелочных металлов легко отдают, превращаясь в однозарядные катионы. С увеличением порядкового номера элементов увеличиваются радиусы атомов, что приводит к усилению восстановительной активности. Щелочные металлы характеризуются незначительной твёрдостью, малой плотностью и низкими температурами плавления.

s -элементы второй группы включают: бериллий (Ве), магний (Мg) и щелочноземельные металлы – кальций (Са), стронций (Sr), барий (Ва) и радий (Rа). Бериллий и магний существенно отличаются от остальных элементов данной группы. Бериллий является амфотерным металлом. Магний образует слабое основание, а щелочноземельные металлы – сильные основания. Данные металлы имеют на внешнем уровне по два электрона и сравнительно легко их отдают, превращаясь в двухзарядные катионы. Они имеют большую, чем щелочные металлы, твёрдость и довольно высокие температуры плавления.

Данные металлы обладают высокой химической активностью. Их активность можно определить по положению в электрохимическом ряду. Следует обратить внимание на то, что литий по положению в электрохимическом ряду самый активный металл (φ0 = –3,045 В), хотя по положению в периодической таблице он, в сравнении с остальными щелочными металлами, является самым слабым восстановителем.

Это является следствием того, что положение металла в электрохимическом ряду определяется суммой трех величин:

1) энергии разрушения кристаллической решетки;

2) энергии ионизации металла;

3) энергии гидратации образовавшегося иона.

Энергии разрушения кристаллической решетки для данных металлов примерно одинаковы. Энергия ионизации атома лития в подгруппе самая высокая (Е = 5,39 эВ), но энергия гидратации иона лития, благодаря малому радиусу, аномально высокая. По сумме данных трех величин литий в водном растворе электрохимически самый активный металл.

При взаимодействии щелочных металлов с кислородом воздуха: литий образует оксид (Li2О), натрий – пероксид (Na2О2), а калий, рубидий и цезий – надпероксиды (МеО2). Бериллий, магний и щелочноземельные металлы легко окисляются на воздухе с образованием оксидов.

Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов взаимодействуют с водой с образованием гидроксидов:

К2О + Н2О → 2КОН,

СаО + Н2О → Са(ОН)2.

Пероксиды щелочных и щелочноземельных металлов способны взаимодействовать с углекислым газом с выделением кислорода, что позволяет использовать их в системах регенерации воздуха:

2ВаО2 + 2СО2 → 2ВаСО3 + О2.

Щелочные и щелочноземельные металлы также реагируют с другими неметаллами: галогенами, серой, азотом, водородом. При этом образуются соответствующие галогениды, сульфиды, нитриды и гидриды. Например,

2Na + Н2 → 2NaН.

Гидриды полностью разлагаются водой с образованием водорода и гидроксида металла. Например,

СаН2 + 2НОН → Са(ОН)2 + 2Н2.

Данные металлы вытесняют водород из воды, так как в элекрохимическом ряду стоят левее алюминия. Например,

Са + 2НОН → Са(ОН)2 + Н2.

Бериллий и магний с водой реагируют медленно вследствие малой растворимости образующихся гидроксидов.

Ве(ОН)2 обладает амфотерными свойствами , т.е. взаимодействует с кислотами и щелочами:

Ве(ОН)2 + 2НСl ↔ ВеСl2 + 2Н2О,

Ве(ОН)2 + 2NaОН ↔ Na2[Ве(ОН)4] (в растворе),

Ве(ОН)2 + 2NaОН ↔ Na2ВеО2 + 2Н2О (в расплаве).

Наиболее распространенные соединения данных элементов следующие:

NаCl – хлорид натрия (поваренная соль) консервант пищевых продуктов;

NаОН – гидроксид натрия (каустическая сода). Применяется для получения мыла, очистки нефти и др.

Nа2СО3 – карбонат натрия (кальцинированная сода);

NаНСО3 – гидрокарбонат натрия (питьевая сода);

Калий в виде калийных солей необходим для питания растений.

Магний нужен растениям, так как входит в состав хлорофилла.

СаО – оксид кальция (негашеная известь);

Са(ОН)2 – гидроксид кальция (гашеная известь) широко применяется в строительном деле;

СаSО4·2Н2О – сульфат кальция (гипс);

СаСО3 – карбонат кальция (известняк, мел, мрамор). При его термическом разложении получают негашеную известь и углекислый газ

СаСО3 = СаО + СО2.

Следует отметить, что соединения натрия, калия, кальция и магния нужны для жизнедеятельности живых организмов.

Водород и гелий также относятся к s-элементам. Данные элементы по распространенности во Вселенной занимают: водород – первое место, а гелий – второе.

Содержание водорода на Земле составляет ~1 %, но в свободном виде Н2 почти не встречается. Он входит в состав различных соединений. Водород существует в виде трех изотопов: протий 11Н, дейтерий 21D и тритий 31Т. В природе на 6800 атомов водорода приходится 1 атом дейтерия. Вследствие большой разницы в массах физические и химические свойства изотопов водорода и образуемых ими соединений довольно значительно отличаются. Одним из наиболее распространенных в природе химических соединений водорода является вода. На примере данного соединения будет показан общий подход при анализе строения и свойств химических соединений.

Гелий на Земле встречается только в атмосфере и содержание его невелико. В химическом отношении это инертное вещество, поэтому применяется в автогенной сварке для создания инертной среды. Температура плавления гелия – 271,4 оС (при давлении 3,0 МПа), а температура кипения – 269,9 оС, что позволяет использовать его в качестве хладоносителя в физике низких температур.

Источник

Что мы делаем. Каждая страница проходит через несколько сотен совершенствующих техник. Совершенно та же Википедия. Только лучше.

Из Википедии — свободной энциклопедии

Группа →

↓ Период

1	Водород
H 1,00784
1s1

2	Гелий
He 4,002602 ± 2,0E-6[1]
1s2

3	Литий
Li 6,94
[Не]2s1

4	Бериллий
Be 9,0122
2s2

11	Натрий
Na 22,9898
[Nе]3s1

12	Магний
Mg 24,305
3s2

19	Калий
K 39,0983
[Ar]4s1

20	Кальций
Ca 40,078
4s2

37	Рубидий
Rb 85,4678
[Kr]5s1

38	Стронций
Sr 87,62
5s2

55	Цезий
Cs 132,9055
[Xe]6s1

56	Барий
Ba 137,327
6s2

87	Франций
Fr (223)
[Rn]7s1

88	Радий
Ra (226)
7s2

К s-элементам относятся:

щелочные металлы,
щелочноземельные металлы,
водород и гелий.

Энциклопедичный YouTube

1/5
Просмотров:
10 787
3 095
353 958
94 715
7 312

Опасность и хранение

Литература

Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии: В 2-х томах. Пер. с англ. — М.: Мир, 1982. 652 с., ил. — Т. 1. — С. 432—437.

↑ Standard Atomic Weights — 1919.

Источник

КАТЕГОРИИ:

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Основные физико-химические свойства металлов

Металл	Li	Na	K	Rb	Cs	Fr
Тип кристаллической решётки	Кубическая объёмноцентрированная
Плотность, r, г/см3	0,534	0,971	0,862	1,532	1,873	2,44
Температура плавления, ОС	180,69	97,96	63,8	39,2	28,55	27,0
Стандартный электродный потенциал, Е0, В	-3,045	-2,714	-2,925	-2,925	-2,923	–

Специфической (качественной) характеристикой s-элементов является способность окрашивать пламя в разные цвета:

Li	Na	K	Rb	Cs	Ca	Ba	Sr
красный	жёлтый	фиолетовый	голубой	синий	кирпично-красный	зелёный	карминово-красный

Щелочные и щелочноземельные металлы обычно хранят под парафином или слоем керосина, чтобы предотвратить контакт с кислородом и парами воды. Свежий срез этих металлов вначале блестит, затем быстро тускнеет на воздухе, а рубидий и цезий самовоспламеняются.

1. Взаимодействие с кислородом – приводит к образованию различных соединений, в зависимости от природы металла и от условий реакции:

4 Li(т) + О2(г) → 2Li2О(т) – оксид лития;

2Na(т) + О2(г) → Na2О2(т) – пероксид натрия (содержит диамагнитный
ион О22– );

при увеличении давления и температуры образуется

Na(т) + О2(г) → NaО2(т) – супероксид натрия (содержит парамагнитный ион О2– );

хотя при соответствующих условиях могут быть получены все виды кислородных соединений для каждого из металлов, склонность к образованию пероксидов и супероксидов возрастает вниз по группе, с увеличением стабилизации анионов О22– и О2– при увеличении радиусов катионов.

Оксиды Ca, Sr, Ba образуются прямым взаимодействием металлов с кислородом; пероксид бария получают при температуре 900 К, пероксид стронция – при температуре 620 К;

Полное окисление бериллия и магния имеет место, если поджечь металлическую стружку в кислороде – Be или на воздухе – Mg.

2. Взаимодействие с другими окислителями – фтором, бромом, хлором, иодом, серой, углеродом, азотом и др. – протекает легко, прямым путём.

Литий по многим химическим свойствам не является типичным щелочным металлом и проявляет диагональное сходство в Периодической Системе с магнием. Ион Li+ очень мал и обладает сильным поляризующим действием. Увеличение заряда при переходе от Li+ к Mg2+ эффективно компенсируется увеличением размера иона, обусловливая аналогию химических свойств. Литий и магний более сильно гидратированы в водных растворах, чем их более тяжёлые и крупные аналоги.

Бериллий по своим свойствам также существенно отличается от остальных элементов IIA – группы в силу его склонности образовывать ковалентные соединения. Он проявляет диагональное сходство с алюминием – пассивируется на воздухе, их оксиды и гидроксиды не растворимы в воде и проявляют амфотерный характер. Определяющим фактором аномального поведения бериллия также является высокая плотность заряда иона Be2+и егосильное поляризующее действие. Вследствие этого, соединения
бериллия проявляют частично ионный характер, либо содержат сольватированные ионы (за счёт донорно-акцепторных связей). В водном растворе гидратированные ионы бериллия легко теряют протон, образуя [Be(H2O)4]2+ → [Be(H2O)3(ОН)]+ + Н+, однако процесс на этом не останавливается: в растворе имеются частицы различного состава.

3. Взаимодействие с водой щелочных и щелочноземельных металлов протекает энергично с выделением водорода. Так как литий, натрий и калий легче воды – взаимодействие протекает на поверхности, и в случае калия сопровождается возгоранием водорода. Эта реакция идёт по радикальному цепному механизму со взрывом. В случае рубидия и цезия реакция протекает в объёме жидкости и возгорание водорода сопровождается мощным взрывом:

2Na(т) + Н2О(ж) → NaОН(в) + Н2

Ca(т) +2Н2О(ж) → Ca(ОН)2(в) + Н2

Результатом взаимодействия s-элементов с водой является образование растворимых в воде сильных оснований – щелочей.

Бериллий практически не растворяется в воде, но растворяется в ней присутствии щелочей и в водных растворах кислот:

Be(т) + 2NaОН(в) + 2Н2О(ж) → Na2[Be(ОН)4] (в) + Н2

4. Вследствие малого поляризующего действия, обусловленного устойчивой электронной структурой, большими размерами ионов и малым зарядом ядра, комплексообразование для ионов щелочных металлов малохарактерно. Тем не менее, они способны образовывать комплексные соединения с некоторыми биолигандами.

Дата добавления: 2015-05-09; Просмотров: 2224; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Рекомендуемые страницы: