周期表の s ブロック要素は、最後の電子が最も外側の s 軌道に到達する要素です。 s 軌道は 2 つの電子しか保持できないため、周期表の s ブロックは 2 つのグループ (1 と 2) に分けられます。
周期表の周期族 1 は、元素リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、およびフランシウムで構成されています。合わせて、アルカリ金属として知られています。それらは、水と反応すると非常にアルカリ性の水酸化物を生成するため、そう呼ばれています。グループ 2 の元素には、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、およびラジウムが含まれます。
| 要素 | <番目> ||
|---|---|---|
| ベリリウム | なる | [彼] 2s² |
| カルシウム | Ca | [Ar] 4s² |
| ストロンチウム | シニア | [Kr] 5s2 |
| バリウム | ば | [Xe] 6s2 |
| ラジウム | ラー | [Rn] 7s2 |
| マグネシウム | マグネシウム | [ね] 3s2 |
電子構成
希ガスコアの外側では、すべてのアルカリ金属は 1 つの価電子 ns1 を含んでいます。
これらの元素は、最も外側の原子価殻に緩やかに保持された s 電子のために、最も電気陽性の金属を持っています。それらはすぐに電子を失い、一価の M+ イオンになります。その結果、自然界で自由な状態で遭遇することはありません。
化学的性質
巨大なサイズと低いイオン化エンタルピーにより、アルカリ金属は非常に反応性が高くなります。これらの金属の反応性は、グループ内を進むにつれて上昇します。
空気反応性
アルカリ金属は乾燥した空気中で変色します。これは、酸化物が発生し、水分と反応して水酸化物を生成するためです。それらは燃焼するときに大量の酸素を生成するため、大量の酸化物を生成します.
リチウムは一酸化物を生成し、ナトリウムは過酸化物を生成しますが、他の金属はスーパーオキシドを生成します. K、Rb、Cs などの大量の陽イオンが存在する場合にのみ、スーパーオキシド O2 – イオンが安定します。
水反応性
アルカリ金属は水と反応して、水酸化物と二水素を生成します。
リチウムは最も高い負の E 値を持ちますが、水との相互作用は、アルカリ金属の中で最も低い負の E 値を持つナトリウムよりも弱くなります。
リチウムの挙動は、その小さなサイズと非常に高い水和エネルギーによって説明されます。
グループ内の他の金属は、水と激しく反応します。
アルコール、ガス状アンモニア、アルキンなどの陽子供与体もそれらと反応します。
それは最大の水和エンタルピーを持っており、これがその有意な負の E 値と還元力を説明しています。
二水素との反応性
約 673K (リチウムは 1073K) で、アルカリ金属は二水素と反応して水素化物を生成します。アルカリ金属のすべての水素化物は、非常に高い融点を持つイオン性固体です。
ハロゲン反応性
アルカリはハロゲンに対して高い反応性を持っています。金属は互いに激しく反応します。 M+ ハロゲンが結合してイオン性ハロゲン化物を生成します。一方、ハロゲン化リチウムはかなり有毒な共有結合です。これは、リチウムイオンの分極能力が高いためです。 Li+ イオン電池のイオンはサイズが比較的小さく、負のハロゲン化物のイオンの周りの電子雲を乱す傾向が高いです。最も共有結合性の高い元素はヨウ化リチウムです。
自然の還元
アルカリ金属は強力な還元剤であり、リチウムが最も強力でナトリウムが最も強力です。全体の変化は標準電極電位 (E) によって表され、減少する電力を定量化します。
イオンのサイズが小さいため、リチウムは最大の水和エンタルピーを持っています。これは、その重要な負の E 値と還元力を説明しています。
液体アンモニア中のアルカリ金属溶液
アルカリ金属は液体アンモニアに溶解し、自然に導電性の深い青色の溶液を生成します。
溶液の青色は、光の可視領域でエネルギーを吸収するアンモニア化電子によって引き起こされるため、溶液は青色になります。これらの溶液は常磁性であるため、徐々に水素を放出し、アミドが生成されます。
青色は濃縮溶液でブロンズに変わり、反磁性になります。
アプリケーション
リチウム金属は、モーター エンジン、航空機部品、装甲板用の「ホワイト メタル」ベアリングなどの有用な合金の製造に使用されます。それは熱核反応の成分です。リチウムは、電気化学セルの製造にも使用されます。ナトリウムは、PbEt4 および PbMe4 の製造に必要な Na/Pb 合金を作成するために使用されます。
これらの有機鉛化合物は、かつてガソリンのアンチノック添加剤として使用されていました。しかし、現代の自動車は無鉛ガソリンを使用しています。高速増殖原子炉では、液体ナトリウム金属が冷却材として使用されます。カリウムは生物学的プロセスに不可欠です。肥料には塩化カリウムが含まれています。ソフトソープの製造では、水酸化カリウムが使用されます。二酸化炭素の吸収力も抜群です。セシウムは光電セルの作成に使用されます。
結論
ベリリウムイオンは最も溶けやすく、サイズが大きくなるにつれて溶解度も高くなります。したがって、バリウムイオンは最も水に溶けにくいアルカリ土類金属イオンです。物質のイオン組成とサイズは、水への溶解度に影響します。
イオンが小さいほど電荷密度が高くなり、より多くの水分子によって溶解できます。これにより、水和エンタルピーが大きくなり、水和イオンがより安定します。
例:
Be2+ の溶解度> Mg2+ の溶解度> Ca2+ の溶解度> Sr2+ の溶解度> Ba2+ の溶解度
