s區元素

s區元素為周期系第ⅠA族元素包括鋰、鈉、鉀、銣、銫、鍅6種元素，又稱為鹼金屬，第ⅡA族元素包括鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳6中元素，又稱為鹼土元素。s區元素是最活潑的金屬元素。它的單質和化合物都有其獨特的特點。

基本介紹

• 中文名：s區元素
• 外文名：s-block element
• 第ⅠA族元素：鋰、鈉、鉀、銣、銫、鍅
• 第ⅡA族元素：鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳

基本結構

s區元素為周期系第ⅠA族元素包括鋰、鈉、鉀、銣、銫、鍅6種元素，又稱為鹼金屬，第ⅡA族元素包括鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳6中元素，又稱為鹼土元素。鹼金屬和鹼土金屬原子的價層電子構型分別為ns1和ns2。其中鋰、銣、銫、鈹是稀有金屬元素，鍅、鐳是放射性元素。s區元素是最活潑的金屬元素。鹼金屬最外層只有1個ns電子，而內層為8電子結構，它的原子半徑在同周期中是最大的，而核電荷數卻是最小的，由於內層電子的禁止作用明顯，因此，它很容易失去最外層的一個電子，從而第一電離能在同周期中為最低。因此，鹼金屬是同周期元素中金屬性最強的元素。由於鹼土金屬最外層有2個ns電子，金屬性比鹼金屬稍弱。

在s區元素中，同一族元素（除第二周期元素）隨著核電荷數的增加，同族元素的原子半徑、離子半徑逐漸增大，電離能逐漸減小，電負性逐漸減小，金屬性、還原性逐漸增強。

s區元素的一個重要特點是各族元素通常只有一種穩定的氧化態。同時s區元素的單質是最活潑的金屬，它們都能與大多數非金屬反應。除了鈹和鎂外，它們都較易與水反應，形成穩定的氫氧化物，而這些氫氧化物大多是強鹼。除鈹外，s區元素的單質都能溶於液氨生成藍色的還原性溶液。

元素單質

單質的物理性質

鹼金屬和鹼土金屬都是具有金屬光澤的銀白色（鈹為灰色）金屬。主要特點為輕、軟、低熔點，並具有良好的導電性、導熱性，其中的鋰、鈉、鉀能浮在水面上。

單質的化學性質

鹼金屬和鹼土金屬是化學活潑性很強或較強的金屬元素，它們能直接或間接地與電負性較大的非金屬元素形成相應的化合物。同時鹼金屬有很高的反應活性，在空氣中極易形成氧化膜，因此要它們保存在無水煤油中，鋰因為密度很小，能浮在煤油上，所以將其保存在液體石蠟中。

鹼金屬和鹼土金屬的還原性強，都能與水反應，並生成氫氣。因此常將鈉和鈣作為某些有機溶劑的脫水劑。

單質的存在和製備

元素	主要礦物的名稱和組成
鋰	鋰輝石、鋰雲母、透鋰長石
鈉	鹽湖和海水中的氯化鈉，天然鹼、硝石，芒硝
鉀	光鹵石，鹽湖和海水中的氯化鉀，鉀長石
鈹	綠柱石，矽鈹石，鋁鈹石
鎂	菱鎂礦，光鹵石，白雲石
鈣	大理石，方解石，白堊，石灰石，石膏，螢石
鍶	天青石，碳酸鍶礦
鋇	重晶石，毒重石

元素	提取方法的主要過程
鋰	450℃下電解55℅LiCl和45℅KCl的熔融混合物
鈉	580℃下電解熔融的40℅NaCl和60℅CaCl2的混合物
鉀	850℃下，用金屬鈉還原氯化鉀
銣或銫	13Pa，800℃下，用鈣還原氯化銫
鈹	350℃～400℃下，電解氯化鈉和氯化鈹的熔融鹽，或採用鎂還原氟化鈹
鎂	電解水合氯化鎂（含20℅氯化鈣，60℅氯化鈉），先脫去其中的水，再電解得到鎂和氯氣，或矽熱還原法
鈣	（780~800）℃下，電解氯化鈣和氯化鉀的混合物，或鋁熱法

單質的套用

s區單質的物理性質和他們的實際套用密切相關。如鎂鋁合金是大冢 熟悉的輕質合金。鎂合金具有很好的機械強度和質輕的特點，是很重要的結構 材料。航空工業套用了大量的鎂合金，直升飛機需要極輕的材料，鎂合金廣泛地 套用於直升飛機的製造上。鎂合金也成為各種運輸T.具、軍事器材（槍炮零件）、 通訊器材等的重要結構材料。目前在空間軌道飛行器上所用的鎂比任何其他金 屬都多。隨著火箭、飛彈、人造地球衛星和各種空間運載丁.具的發展，鎂合金的 用童將越來越多。

除鎂之外，鋰、鈹的合金也有較多的套用。例如，鋰鉛合金（〇.4%U, 0. 70%Cu，0. 6%Na，其餘為鉛）使鉛的硬度增大，可用來製造火車的機車軸承。 鋰鋁合金也具有髙強度和低密度的性能，鋰合金也是製造航空、宇航產品所需要的材料。

由於鈉的低熔點、低粘度及低的中子吸收截面,併兼有異常高的熱容量和導 熱率，在快增殖核反應堆中鈉被用作熱交換液體。鉀鈉合金和鋰都可作為核反 應堆中的熱交換介質。在一定波長光的作用下，鹼金屬的電子可獲得能量從金 屬表面逸出而產生光電效應。將鹼金屬的真空光電管安裝在賓館或會堂的自動 開關的門上，當光照射時，由光電效應產生電流，通過一定裝置形成電流，使門關 上。當人走在自動門附近時，遮住了光，光電效應消失，電路斷開，門就會自動打 開。銣、銫主要用於製造光電管。

化合物

氫化物

鹼金屬和鹼土金屬中的鎂、鈣、鍶、鋇在氫氣流中加熱，可以分別生成離子型氫化物。常溫下離子型氫化物都是白色晶體，它們的熔沸點較高，熔融時能夠導電。

它們的熱穩定性差異較大，分解溫度各不相同，鹼金屬氫化物中，以氫化鋰最穩定，同時鹼土金屬氫化物比鹼金屬氫化物熱穩定性高一些。

離子型氫化物與水都發生劇烈的水解反應而放出氫氣，並且具有強還原性。

氧化物

• 正常氧化物：鹼金屬中鋰和所有鹼土金屬在空氣中燃燒時，生成正常氧化物。其他鹼金屬的正常氧化物是用金屬與它們的過氧化物或硝酸鹽作用得到的。鹼土金屬的碳酸鹽、硝酸鹽等熱分解也能得到氧化物。鹼金屬氧化物與水化合生成鹼性氫化物。鹼土金屬的氧化物都是難溶與水的白色粉末，並具有較大的晶格能，熔點高，硬度大。
  
• 過氧化物：除鈹和鎂外，所有鹼金屬和鹼土金屬都能分別形成相應的過氧化物，其中只有鈉和鋇的過氧化物可由金屬在空氣中燃燒直接得到。
  
• 超氧化物：除了鋰、鈹、鎂為，鹼金屬和鹼土金屬都能分別形成超氧化物，其中鉀、銣、銫在空氣重燃燒能直接生成超氧化物。
  
• 臭氧化物：乾燥的鈉、鉀、銣、銫的氫氧化固體與臭氧反應，可以製得臭氧化物，穩定性較差。
  

氫氧化物

鹼金屬和鹼土金屬的氫氧化物都是白色固體。它們在空氣中易吸水而潮解。

鹼金屬的氫氧化物在水中都是易溶的，溶解時還放出大量的熱。鹼土金屬的氫氧化物的溶解度則較小。並且除了氫氧化鈹為兩性氫氧化物外，其餘都是強鹼或中強鹼。而它們的溶解度和鹼性隨著核電荷數的增加而增加。

鹽類

鹼金屬的鹽大多數是離子晶體，並易溶於水，它們的熔沸點較高，有較強的熱穩定性。但其硝酸鹽熱穩定性較差，加熱時易分解。

鹼土金屬的鹽的離子鍵特徵比鹼金屬差，溶解度與熱穩定性相比於鹼金屬的鹽均較差。