Редкие элементы IA подгруппы. Общая характеристика элементов

В первую группу Периодической системы элементов Д.И. Менделеева входят литий ³Li, натрий ¹¹Na, калий ¹⁹K, рубидий ³⁷Rb, цезий ⁵⁵Cs и франций ⁸⁷Fr. Исторически сложившееся название этой группы – щелочные элементы, так как их гидроксиды являются едкими щелочами. Из этой группы элементов Li, Rb и Cs – редкие, Fr – редкий радиоактивный элемент, малодоступный для использования, поскольку период полураспада его наиболее долгоживущего изотопа ⁸⁷Fr 223 всего 21,8 мин. Некоторые свойства щелочных элементов приведены в табл. 1.

Атомы этих элементов обладают единственным S-электроном сверх конфигурации инертного газа (табл.1). Низкий потенциал ионизации внешнего электрона и тот факт, что образующийся М-ион имеет конфигурацию атома инертного газа и является, таким образом, сферическим, влияет на химические свойства этих элементов, особенно на свойства их М-ионов. Другие степени окисления неизвестны, исходя из величин потенциалов вторичной ионизации, трудно предположить их существование.

Все щелочные образуют преимущественно ионные соединения, но в некоторых случаях проявляют тенденцию к образованию ковалентных связей. В газообразных двухатомных молекулах Na₂, Cs₂ присутствует ковалентная связь, кроме того, связь с кислородом, азотом и углеродом в комплексных и металлоорганических соединениях имеет слабый ковалентный характер, например, LiBH₄, LiNH₂. Тенденция к образованию ковалентных связей ярче выражена у лития и гораздо слабее у цезия. Cs – самый электроположительный элемент. В свойствах элементов 1-ой группы наиболее ясно (с небольшими отклонениями) проявляется влияние увеличения размера и массы на химические и физические свойства элементов. При переходе от Li к Cs последовательно уменьшаются:

1. температуры плавления, кипения и энтальпия сублимации металлов;

2. энергии образования кристаллических решеток всех солей, за исключением солей с очень небольшими анионами;

3. эффективные радиусы гидратированных ионов и энтальпии гидратации;

4. прочность ковалентных связей в молекулах;

5. потенциалы ионизации.

Некоторые другие ионы (NH⁺⁴, Tl⁺) имеют химические свойства близкие к свойствам элементов 1-ой группы.

Таблица 1