s区元素为周期系第ⅠA族
元素包括
锂、
钠、
钾、
铷、
铯、
钫6种元素,又称为
碱金属,第ⅡA族元素包括
铍、镁、钙、锶、钡、镭6中元素,又称为碱土元素。s区元素是最活泼的金属元素。它的单质和化合物都有其独特的特点。
s区元素为周期系第ⅠA族
元素包括
锂、
钠、
钾、
铷、
铯、钫6种元素,又称为
碱金属,第ⅡA族元素包括
铍、
镁、
钙、
锶、
钡、
镭6中元素,又称为碱土元素。碱金属和碱土金属原子的价层电子构型分别为ns1和ns2。其中
锂、
铷、
铯、
铍是
稀有金属元素,
钫、
镭是
放射性元素。s区元素是最活泼的金属元素。碱金属最外层只有1个ns电子,而内层为8电子结构,它的原子半径在同周期中是最大的,而核电荷数却是最小的,由于内层电子的屏蔽作用明显,因此,它很容易失去最外层的一个电子,从而第一电离能在同周期中为最低。因此,碱金属是同周期元素中金属性最强的元素。由于碱土金属最外层有2个ns电子,金属性比碱金属稍弱。
s区元素的一个重要特点是各族元素通常只有一种稳定的氧化态。同时s区元素的单质是最活泼的金属,它们都能与大多数
非金属反应。除了
铍和
镁外,它们都较易与水反应,形成稳定的
氢氧化物,而这些氢氧化物大多是强碱。除
铍外,s区元素的单质都能溶于液氨生成蓝色的还原性溶液。
碱金属和碱土金属都是具有
金属光泽的银白色(
铍为灰色)金属。主要特点为轻、软、低熔点,并具有良好的导电性、导热性,其中的
锂、
钠、
钾能浮在水面上。
碱金属和碱土金属是化学活泼性很强或较强的金属元素,它们能直接或间接地与电负性较大的非金属元素形成相应的化合物。同时碱金属有很高的反应活性,在空气中极易形成
氧化膜,因此要它们保存在无水煤油中,
锂因为密度很小,能浮在煤油上,所以将其保存在液体石蜡中。
s区单质的物理性质和他们的实际应用密切相关。如
镁铝合金是大家熟悉的轻质合金。镁合金具有很好的机械强度和质轻的特点,是很重要的结构材料。航空工业应用了大量的镁合金,直升飞机需要极轻的材料,镁合金广泛地应用于直升飞机的制造上。镁合金也成为各种运输工具、军事器材(枪炮零件)、通讯器材等的重要结构材料。在空间轨道飞行器上所用的镁比任何其他金属都多。随着火箭、导弹、
人造地球卫星和各种空间运载工具的发展,镁合金的用童将越来越多。
除镁之外,锂、铍的合金也有较多的应用。例如,锂铅合金(0.4%U,0.70%Cu,0.6%Na,其余为铅)使铅的硬度增大,可用来制造火车的机车轴承。锂铝合金也具有髙强度和低密度的性能,锂合金也是制造航空、宇航产品所需要的材料。
由于钠的低熔点、低粘度及低的中子吸收截面,并兼有异常高的热容量和导热率,在快增殖核反应堆中钠被用作热交换液体。
钾钠合金和锂都可作为核反应堆中的热交换介质。在一定波长光的作用下,碱金属的电子可获得能量从金属表面逸出而产生光电效应。将碱金属的
真空光电管安装在宾馆或会堂的自动开关的门上,当光照射时,由光电效应产生电流,通过一定装置形成电流,使门关上。当人走在自动门附近时,遮住了光,光电效应消失,电路断开,门就会自动打开。铷、铯主要用于制造光电管。
碱金属和碱土金属中的镁、钙、锶、钡在氢气流中加热,可以分别生成
离子型氢化物。常温下离子型氢化物都是白色晶体,它们的熔沸点较高,
熔融时能够导电。
它们的热稳定性差异较大,分解温度各不相同,碱金属氢化物中,以氢化锂最稳定,同时碱土金属氢化物比碱金属氢化物
热稳定性高一些。
碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。它们在空气中易吸水而
潮解。
碱金属的氢氧化物在水中都是易溶的,溶解时还放出大量的热。碱土金属的氢氧化物的
溶解度则较小。并且除了
氢氧化铍为
两性氢氧化物外,其余都是强碱或中强碱。而它们的溶解度和碱性随着核电荷数的增加而增加。
碱金属的盐大多数是
离子晶体,并易溶于水,它们的熔沸点较高,有较强的热稳定性。但其硝酸盐热稳定性较差,加热时易分解。
碱土金属的盐的
离子键特征比碱金属差,溶解度与热稳定性相比于碱金属的盐均较差。