Элементы IА и IIА подгрупп, у которых заполняется внешний ns-уровень, относятся к s-элементам: ns1 – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr называют щелочными, а ns2 – Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra – щелочноземельными. Из приведенных в таб. 8.1 данных следует:
Степени окисления элементов ns1 и ns2 всегда равны номеру группы (+1 и +2).
В основном состоянии атомы ns2-элементов не имеют неспаренных электронов, поэтому образованию ковалентной связи в соединениях этих элементов предшествует возбуждение ns2 → ns1np1 с последующей гибридизацией sp-типа, определяющей линейное строение трехатомных молекул ЭX2.
Для ns1-элементов характерно образование двухатомных молекул Э2(σ св)2(σ *)0; для ns2-элементов образование Э2 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 BeX2 связь Э–Х преимущественно ковалентная (малополярная).
Элементы | Плотность P, гċсм–3 | tпл, | tкип, °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 | +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 |
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 |
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 Li2CO3, KClO4, ЭCO3, ЭSO4, Э3(PO4)2 (Э = Ca, Sr, Ba), некоторые ЭF2.