S-blok v periodnem sistemu: alkalne kovine in kovine alkalnih zemljin
S-blok v periodnem sistemu: alkalne kovine in kovine alkalnih zemljin — zgradba, reaktivnost in vloga v kemiji. Preberite več.
Blok s je eden od štirih blokov elementov v periodnem sistemu. Elementi s‑bloka imajo skupno lastnost, da se njihovi valenčni elektroni nahajajo v s‑orbitali v najbolj oddaljeni elektronski lupini. To pomeni, da imajo elementi v prvi (skupina 1) in drugi (skupina 2) koloni periodnega sistema valenčno konfiguracijo ns1 oziroma ns2. Elementi v prvi skupini se imenujejo alkalne kovine, v drugi pa kovine alkalnih zemljin. V s‑blok pogosto uvrščamo tudi vodik in heli, vendar imata ta elementa posebne lastnosti in se obravnavata ločeno v nekaterih pregledih periodnega sistema.
Periodni zakon in razporeditev blokov
Sodobni periodni zakon pravi, da so "lastnosti elementov periodično odvisne od njihovega atomskega števila". To pomeni, da se določene fizikalne in kemijske lastnosti ponavljajo z naraščanjem atomskega števila, kar omogoča razdelitev elementov na štiri glavne bloke: s‑, p‑, d‑ in f‑. S‑blok zajema tiste elemente, pri katerih se izmenično polnita s‑orbitala v zunanjih lupinah.
Glavne kemijske in fizikalne lastnosti
- Elektronska konfiguracija in oksidacijska števila: alkali kovine imajo tipično valenčno konfiguracijo ns1 in tvorijo ione +1; kovine alkalnih zemljin imajo ns2 in tvorijo ione +2.
- Reaktivnost: reaktivnost narašča pri premiku navzdol po skupinah. Alkali kovine so zelo reaktivne in hitro reagirajo z vodo, pri čemer nastaja hidroksid (MOH) in vodik. Kovine alkalnih zemljin so manj reaktivne, a elementi kot Ca, Sr in Ba reagirajo z vodo, medtem ko Be običajno ne reagira in Mg šele ob povišanih temperaturah.
- Fizikalne lastnosti: večina s‑blok kovin je mehkih, ima relativno nizke tališčne točke in jih je enostavno rezati. Nekatere alkalne kovine (npr. Li, Na, K) so manj goste od vode; drsne površine je treba zaradi visoke reaktivnosti hraniti pod oljem ali v inertnem plinu.
- Električna prevodnost in kovinski sijaj: so dobri prevodniki elektrike in toplote ter imajo tipičen kovinski sijaj, vendar se na zraku hitro oksidirajo.
Trendi v skupinah (periodični trendi)
- Atomski radij: narašča navzdol po skupini zaradi dodajanja lupin.
- Ionizacijska energija: pada navzdol, zato je lažje odstraniti zunanji elektron pri težjih članih skupine.
- Elektronegativnost: upada navzdol, kar prispeva k bolj ionskim vezem pri težjih elementih.
- Reaktivnost: pri alkalnih kovinah se povečuje navzdol (Li < Na < K < Rb < Cs); pri kovinah alkalnih zemljin je trend podoben, čeprav so razlike manj izrazite.
Tipične kemijske reakcije in spojine
Alkalne kovine tvorijo močno ionske soli (npr. NaCl, KCl) in močne baze (npr. NaOH). Reakcija alkalnih kovin z vodo je značilna in eksotermna: M + H2O → MOH + 1/2 H2 (M = alkali kovina). Kovine alkalnih zemljin tvorijo okside in hidrokside (npr. MgO, Ca(OH)2) ter so pomembne sestavine številnih mineralov, kot so apnenec (CaCO3) in magnezit (MgCO3).
Pogostost v naravi in pridobivanje
S‑blok elementi se v naravi pojavljajo predvsem v obliki spojin; proste kovine so redke zaradi visoke reaktivnosti. Alkali kovine najdemo v mineralih, kot sta halit (NaCl) in silvit (KCl), medtem ko so kovine alkalnih zemljin razširjene v sedimentnih in magmatskih kamninah (kalcit, dolomit, magnezit). Industrijsko se elementi pridobivajo z elektrolizo rastopin ali talin (npr. elektroliza NaCl za natrij in njegovo spojino), redukcijo oksidov ali drugimi kemičnimi postopki.
Uporabe in biološki pomen
- Industrija: natrij je pomemben za proizvodnjo stekla in organskih spojin; kalij se uporablja v gnojilih; litij je ključen za litij‑ionske baterije; magnezij se uporablja kot lahka konstrukcijska kovina in pri proizvodnji aluminijevih zlitin; kalcij je osnova za cement in gradbeni material.
- Biologija: natrij, kalij, kalcij in magnezij so esencialni elementi za živa bitja (npr. prenos živčnih impulzov, mišične kontrakcije, struktura kosti, kofaktorji encimov).
Varnost in ravnanje
Zaradi visoke reaktivnosti je pri ravnanju z alkalnimi kovinami potrebna previdnost: shranjujejo se pod oljem ali v inertnem ozračju, zaščitila osebne varnosti (očala, rokavice) so obvezna, reakcije z vodo ali kislinami so lahko burne in v nekaterih primerih povzročijo vžig. Kovine alkalnih zemljin so manj nevarne, a praški in fini delci so lahko vnetljivi ali dražilni.
Skupaj povzeto: s‑blok vključuje nekatera najbolj reaktivna in kemično značilna kovinska elementa periodnega sistema — alkalne kovine in kovine alkalnih zemljin — katerih lastnosti izhajajo iz enostavnega polnjenja s‑orbital v zunanji lupini ter vodijo do predvidljivih oksidacijskih stanj, intenzivnih kemičnih reakcij in široke palete uporab v industriji, naravi in biologiji.
Lastnosti elementov s-
Vsi elementi s- so kovine (razen vodika). Na splošno so sijoči, srebrni, dobri prevodniki toplote in elektrike. Zlahka izgubljajo valenčne elektrone. Pravzaprav tako zlahka izgubljajo valenčne elektrone v orbitali s blagovne znamke, zato so elementi s- med najbolj reaktivnimi elementi v periodnem sistemu.
Elementi iz skupine 1, ki jih skupaj imenujemo alkalijske kovine (razen vodika), vedno izgubijo en valenčni elektron, tako da nastane ion +1. Za te kovine je značilno, da so srebrne, zelo mehke, niso zelo goste in imajo nizka tališča. Te kovine izredno burno reagirajo z vodo in celo s kisikom, pri čemer nastaja energija in vnetljiv vodikov plin. Shranjujemo jih v mineralnem olju, da bi zmanjšali možnost neželene reakcije ali, še huje, eksplozije.
Elementi iz skupine 2, t. i. kovine alkalnih zemljin (razen helija), vedno izgubijo dva valenčna elektrona, tako da nastane ion +2. Tako kot alkalne kovine so tudi kovine alkalnih zemljin srebrne, sijoče in razmeroma mehke. Nekateri elementi iz tega stolpca tudi močno reagirajo z vodo, zato jih je treba skrbno shranjevati.
Elementi S so znani kot sestavine ognjemetov. Ionske oblike kalija, stroncija in barija se pojavljajo v ognjemetih kot bleščeče vijolične, rdeče in zelene barve.
Francij velja za najbolj redek naravno prisoten element na Zemlji. Ocenjujejo, da je na Zemlji le 30 gramov francija. Francij ima zelo nestabilno jedro in hitro razpade.
Kemijske lastnosti alkalnih kovin
1.Alkalne kovine reagirajo s suhim vodikom in tvorijo hidride.
a.Ti hidridi so ionske narave
b.Ti hidridi alkalnih kovin reagirajo z vodo, pri čemer nastanejo ustrezni hidroksidi in vodikov plin.
LiH + H O 2⟶ LiOH + H {\displaystyle2 {\ce {LiH + H2O -> LiOH + H2}}} 
c.Ti hidridi so močni reducenti, njihova redukcijska narava pa se povečuje navzdol po skupini.
d.Alkalijske kovine tvorijo tudi kompleksne hidride, kot je LiAlH {\displaystyle4 {\ce {LiAlH4}}}
, ki je dobro redukcijsko sredstvo. Hidridi alkalijskih kovin ne obstajajo v vodi, zato reakcija s katerim koli drugim sredstvom poteka v protinskem topilu.
e.Topljeni hidridi alkalnih kovin pri elektrolizi proizvajajo plin H2 na anodi.
2.Nastajanje oksidov in hidroksidov.
a.To so najbolj reaktivne kovine, ki imajo močno afiniteto do 2 ,Ote na površini tvorijo okside.Za zaščito pred zrakom jih hranimo pod petrolejem ali parafinskim oljem.
b.Pri gorenju na zraku (O2) Li tvori LiO2, Na tvori NaO22, druge alkalijske kovine pa superokside.
3. So povsem kovinske, saj zlahka izgubljajo elektrone iz zunanje lupine, so zelo reaktivne kovine in imajo nizko ionizacijsko energijo.
4. Berilij je amfoterne narave.
Diagonalno razmerje
| Skupina | 1 | 2 | 13 | 14 |
| Obdobje 2 | Bodite | B | ||
| Obdobje 3 | Na | Mg | Al |
Prvi element v prvi skupini, litij, in prvi element v drugi skupini, berilij, se obnašata drugače kot drugi člani njunih skupin. Njuno obnašanje je podobno obnašanju drugega elementa naslednje skupine. Tako je litij podoben magneziju, berilij pa aluminiju. []
V periodnem sistemu je to znano kot "diagonalno razmerje". Diagonalno razmerje je posledica podobnosti v velikosti ionov in razmerju med nabojem in polmerom elementa. Podobnost med litijem in magnezijem je posledica njune podobne velikosti: []
Polmeri, Li=152pm Mg=160pm
Litij
Litij se v primerjavi z drugimi elementi iz prve skupine obnaša drugače. Te razlike so posledica:
- majhnost litijevega atoma in njegovega iona.
- večja polarizacijska moč (tj. razmerje velikosti naboja)li
+. To pomeni povečan kovalentni značaj njegovih spojin, ki je odgovoren za njihovo topnost v organskih topilih - visoka ionizacijska entalpija in visoka elektronegativnost litija v primerjavi z drugimi alkalnimi kovinami
- nerazpoložljivost d-orbitalov v valenčni lupini
- močna intermetalna vezava
Nekateri načini, kako se litij obnaša drugače kot drugi člani, so: []
- Litij je trši od natrija in kalija, ki sta tako mehka, da ju je mogoče rezati z nožem za prestiž.
- Tališče in vrelišče litija sta višja.
- Litij tvori monoksid s kisikom, druge alkalije pa peroksid in superoksid.
- Litij se združuje z dušikom in tvori nitride, druge alkalijske kovine pa ne.
- Litijev klorid je tekoč in kristalizira kot hidrat LiCl.2H2O. Drugi kloridi alkalijskih kovin ne tvorijo hidratov.
Sorodne strani
| · v · t · e | |
| Postavitve |
|
| Seznam elementov po |
|
| Podatkovne strani |
|
| Skupine |
|
| Druge kategorije elementov |
|
| Bloki |
|
| |
| Kategorija:Periodna tabela | |
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je blok s?
O: Blok s je eden od štirih blokov elementov v periodnem sistemu.
V: Katera lastnost je skupna elementom v skupini s?
O: Elementom v s-skupini je skupno to, da so njihove najbolj oddaljene elektronske lupine v s-orbitalu.
V: Kateri dve skupini sestavljata blok s?
O: Elementi v prvi skupini se imenujejo alkalne kovine, elementi v drugi skupini pa kovine z alkalnimi zemljinami.
V: Kaj pravi sodobni periodni zakon o lastnostih elementov?
O: Sodobni periodni zakon pravi: "Lastnosti elementov so periodična funkcija njihovega atomskega števila", kar pomeni, da se nekatere lastnosti elementov ponavljajo z večanjem njihovega atomskega števila.
V: Koliko je blokov za ločevanje elementov v skupine?
O: Za ločevanje elementov v skupine obstajajo štirje bloki: s-, p-, d- in f-.
Iskati