異常な行動 通常または元の順序とは異なります。プロパティに関しては、そのグループ内の他のものとは異なります。 異常な行動とは 異常な要素は、独自の特性を示し、独自の化合物を生成します。
3 つの要因により、周期表の元素が異常な挙動を示します。
- 他の原子に比べてイオンや原子が小さい
- 最初の元素が最も高い電気陰性度を示します。
- 利用可能な d 軌道はありません。高周期メンバーのみが d 軌道を持ち、結合形成に使用できます。
異常な動作を示す要素の例 原子番号 44 のベリリウムで、記号は「Be」です。異常な挙動を示す最初のアルカリ土類金属です。強くて軽いスチールグレーの金属です。ただし、もろいです。ミネラルに存在する二価元素です。
ベリリウムの異常な挙動
グループ 2 の最初の要素であるベリリウムには、グループの他の要素とは異なるさまざまな特性があります。
ベリリウムが異常な挙動を示すのはなぜですか?
- イオン化エネルギーが最も高く、最小のアルカリ土類金属原子です。
- 他の元素と比較して、ベリリウムは電気陰性度が高い.
- ベリリウム化合物は、電気陰性度が高いため、ほとんどが共有結合です。通常、ベリリウムと他の元素の電気陰性度の差はわずかです。
- 原子価殻には d 軌道がありません。
ベリリウムと他のアルカリ土類金属の違い
- アルカリ土類金属はベリリウムよりも硬い.
- その融点と沸点は、グループ内の他の元素よりも高い.
- グループ内の他の元素のように、酸と反応して水素を放出しません。
- ベリリウムは燃焼試験で色を発しません.
- ほとんどのベリリウム化合物は共有結合ですが、他のほとんどの元素の化合物はイオンです。
- 他の製品のように高温で水を分解しません。
- その酸化物である BeO は両性ですが、他の元素の酸化物は塩基性です。
BeO+2HCl→BeCl2+H2OBeO+2HCl→BeCl2+H2O
BeO+2NaOH→Na2BeO2+H2OBeO+2NaOH→Na2BeO2+H2O
ベリリウムの錯体化合物の最大配位数は 44 ですが、グループ内の他の元素の最大配位数は 66 です。ベリリウムの原子価殻には空の d 軌道がなく、他のグループ メンバーには空の d 軌道があります。調整番号 6 を取得するために使用できます。
ベリリウムの化学的性質
アルカリ土類金属は水と水酸化物を作ります。その表面に保護層を形成するため、ベリリウムは第 2 族で唯一水と反応しない元素です。
金属酸化物は、酸素と反応するアルカリ土類金属から生じます。これらの金属の表面に作成された保護層により、グループ 2 のベリリウムのみが空気と反応します。
加熱すると、アルカリ土類金属は水素と反応して水素化物を生成します。すべてのアルカリ土類金属水素化物は、共有水素化物を形成する Be を除いて金属です。
X + H2 → 2XH2、X はアルカリ土類金属
フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素は、アルカリ土類金属と反応してイオン性ハロゲン化物を形成します。ただし、ベリリウムは共有ハロゲン化物を生成します。
M + X2 → MX2、ここで X はハロゲン、M はアルカリ土類金属です。
ベリリウムの用途
- ベリリウムはさまざまな合金を形成します。
- ベリリウムを銅と組み合わせて、自動車のショッカー用の強力なスプリングを作ります。
- 核プロセスでは、特定のベリリウム同位体が使用されます。
- ベリリウムはコンピューター、ミサイル、航空機に使用されています。
炭素の異常な挙動
四価
炭素原子の表面には 4 つの電子がありますが、オクテットを完成させるにはさらに 4 つ必要です。炭素は、最初に他の粒子の存在下で他の原子と電子を共有して、すべての電子を取得する必要があります。 CO2 は他の原子と電子を共有するため、4 つの共有結合を持っています。炭素の 4 価は、特定の空間内の炭素原子の数を表し、炭素には 4 つの原子価があります。
カテネーション
カテネーションには、炭素原子を結合して共有結合を作成することが含まれ、その結果、炭素鎖と構造が長くなります。このため、地球上には多くの有機物が存在しています。炭素は、カテネートする能力で有名であり、有機化学では、カテネートされた炭素原子で構成されるさまざまな構造を調べるために使用されます。
カーボンの小ささ
炭素原子はサイズが小さいため、複数の結合を形成しやすくなります。したがって、カテネーションが可能です。炭素は最外殻に 4 つの電子を持っているため、半分満たされた要素になっています。原子核は、互いに結合した電子と結合していない電子の両方を含む可能性があるため、安定しています。
電気陰性度
炭素は、他の分子やそれ自体と pp–pp 多重結合を作成する場合があります。それはその大きさと電気陰性度によるものかもしれません。 C =C、C° C、C =O、C =S、C° N。
窒素の異常な挙動
窒素の異常な挙動は、サイズが小さいこと、電気陰性度が強いこと、イオン化エネルギーが高いこと、および d 軌道に価電子が利用できないことが原因です。
窒素の異常な挙動の理由
- 窒素の電気陰性度、イオン化エンタルピー、小さいサイズ、および d 軌道の欠如により、窒素はグループから際立っています。
- 同じサイズと電気陰性度の元素では、窒素は pπ -pπ 多重結合を形成する場合があります。
- 重元素の原子軌道は大きすぎて拡散するため、重なり合って pπ -pπ 結合を作成できません。
- 窒素は二原子三重結合分子 (1 s、2 p) であり、その結合エンタルピー (941.4 kJ mol–1) は高いです。ビスマス、ヒ素、リン、アンチモンと比べて、P-P、As-As、Sb-Sb 単結合を形成します。
- ただし、N-N 結合は電子間の反発力が高いため、P-P 結合よりも弱いです。結果として、窒素のカテネーション傾向は弱くなります。
結論
科学者は時間の経過とともに傾向を見てきましたが、各元素は異なり、第 2 周期の元素は特に異常な周期特性を持っています。
リチウム、ベリリウム、ホウ素、炭素、窒素、酸素、およびフッ素は、1、2、および 13-17 族元素の残りの部分とはわずかに異なる周期特性を持っています。たとえば、リチウムとベリリウムは共有結合化合物を生成しますが、グループ 1 と 2 の残りはイオン化合物を生成します。さらに、基本的な酸化物を生成する他の第 2 族元素とは異なり、ベリリウムの酸化物は、酸素と結合して形成され、性質が両性です。たとえば、炭素は複数の安定した結合を形成する可能性がありますが、Si=Si 二重結合は一般的ではありません。
したがって、第 2 周期要素の特性は異なります。実際には、次のグループの 2 番目の要素に似た周期的特性 (たとえば、リチウムはマグネシウムに似ており、ベリリウムはアルミニウムに似ています) を持っているか、対角関係にあります。
