LITOWCE

Pierwiastki należące do pierwszej grupy układu okresowego pierwiastków (z wyjątkiem wodoru): lit (Li), sód (Na), potas (K), rubid (Rb), cez (Cs) i frans (Fr) (frans jest pierwiastkiem promieniotwórczym, został odkryty bardzo późno, bo dopiero w roku 1939); konfiguracja elektronów walencyjnych: s¹ (należą do bloku s w układzie okresowym). Elektroujemność litowców w porównaniu z innymi pierwiastkami jest niska i maleje w szeregu od litu do fransu (wg skali Paulinga od wartości równej 1 dla litu do wartości 0,7 dla fransu), dlatego pierwiastki te mają tendencję do oddawania posiadanego elektronu walencyjnego, tworząc kationy typu M⁺ (M oznacza dowolny litowiec). Stopień utleniania litowców w związkach chemicznych jest równy I (wartościowość w związkach jest zawsze równa jeden). Wszystkie są metalami lekkimi, bardzo aktywnymi chemicznie (trzeba je przechowywać w nafcie, bez dostępu powietrza, ponieważ szybko pokrywają się warstwą tlenków), dlatego w przyrodzie występują tylko w postaci związków. Aktywność litowców rośnie w miarę wzrostu liczby atomowej. Reakcji z wodą litowce dają odpowiednią zasadę i wodór. Podwyższonej temperaturze reagują z wodorem tworząc wodorki. W reakcjach spalania powstają: w przypadku litu - tlenek litu, w przypadku sodu - nadtlenek sodu, w przypadku potasu, rubidu i cezu - ponadtlenki. Litowce otrzymuje się w wyniku elektrolizy stopionych soli tych metali, w szczególności w procesie elektrolizy stopionych chlorków. Związki litowców barwią płomień na charakterystyczny kolor.

BERYLOWCE

Pierwiastki należące do drugiej grupy układu okresowego pierwiastków: beryl (Be), magnez (Mg), wapń (Ca), stront (Sr), bar (Ba), rad (Ra). Wraz z litowcami tworzą blok s w układzie okresowym, ich konfiguracja elektronów walencyjnych to s². Elektroujemność berylowców maleje w szeregu od berylu do radu (wg skali Paulinga od wartości równej 1,5 dla berylu do wartości 0,9 dla radu). Pierwiastki te mają tendencję do oddawania dwóch elektronów walencyjnych i tworzenia kationów typu M²⁺ (M oznacza dowolny berylowiec). Stopień utlenienia berylowców w związkach chemicznych jest równy II (wartościowość
w związkach jest zawsze równa dwa). Wszystkie są metalami, ich aktywność chemiczna rośnie w miarę wzrostu liczby atomowej (aktywność chemiczna berylowców jest mniejsza niż litowców). Właściwości berylu w znaczący sposób odbiegają od właściwości pozostałych berylowców (beryl jest najbardziej odporny chemicznie). W wyniku reakcji berylowców z tlenem tworzą się odpowiednie tlenki, przy czym wapń, stront, bar i rad łączą się z tlenem już w temperaturze pokojowej i z tego powodu przechowuje się je pod warstwą nafty (brak dostępu powietrza). Tlenki berylowców, z wyjątkiem tlenku berylu, mają charakter zasadowy (tlenek berylu jest amfoteryczny). W reakcji z wodą berylowce (z wyjątkiem berylu) dają odpowiedni wodorotlenek i wodór (magnez reaguje z wodą dopiero po ogrzaniu, wapń rozkłada wodę już
w temperaturze pokojowej, wraz ze wzrostem liczby atomowej berylowca reakcja zachodzi coraz bardziej gwałtownie). W odpowiednich warunkach reagują z wodorem tworząc wodorki. Pierwiastki należące do omawianej grupy reagują z kwasami, a produktami tych reakcji są odpowiednie sole i wodór. W przyrodzie spośród berylowców najbardziej rozpowszechnione są magnez i wapń. Wapń, stront, bar i rad zwyczajowo nazywane są metalami ziem alkalicznych.

BOROWCE

Pierwiastki 13-ej grupy układu okresowego pierwiastków: bor (B), glin (Al.), gal (Ga), ind (In), tal (Tl). Należą do bloku p w układzie okresowym, ich konfiguracja elektronów walencyjnych to s²p¹. Elektroujemność borowców (wyjątek stanowi bor) rośnie w szeregu od glinu do talu (wg skali Paulinga od wartości równej 1,5 dla glinu do wartości równej 1,8 dla talu). Elektroujemność boru jest równa 2,0 - jest najwyższa w grupie. Bor zaliczany jest do niemetali, jego właściwości w znaczący sposób odbiegają od właściwości pozostałych borowców. Pierwiastki od glinu do talu są metalami o barwie srebrzystej (tal jest silnie toksyczny). Stopień utlenienia borowców w większości związków chemicznych jest równy III (wartościowość w związkach jest równa trzy). Borowce kończące grupę (ind i tal) przyjmują także stopień utlenienia „1”. W przypadku talu stopień utlenienia 1 jest wręcz trwalszy. Bor wykazuje duże podobieństwo
w swoich właściwościach do krzemu. W trwałych związkach, w odróżnieniu od pozostałych borowców, nie tworzy kationu, tylko np. aniony, jak w kwasie borowym. Pozostałe borowce tworzą kationy, np. w reakcjach z kwasami (glin, tal, ind przechodzą na stopień utlenienia III, tal na stopień I):

6Ga + 6HCl = 2GaCl₃ + 3H₂ 2Tl + 2HNO₃ = 2TlNO₃ + H₂

Borowce (z wyjątkiem boru) w podwyższonej temperaturze reagują z tlenem, tworząc tlenki typu M₂O₃, (w przypadku talu powstaje mieszanina tlenku talu (I) i tlenku talu (III), np.:

4In + 3O₂ = 2In₂O₃

Wszystkie tlenki reagują z kwasami, dodatkowo tlenek glinu i tlenek galu reagują z zasadami (są amfoteryczne). Wodorotlenki: glinu - Al(OH)₃, galu - Ga(OH)₃ i indu - In(OH)₃ są amfoteryczne. Tal nie tworzy wodorotlenku talu (III), tylko wodorotlenek talu (I), który po rozpuszczeniu w wodzie stanowi mocną zasadę. W przyrodzie najbardziej rozpowszechniony jest glin - stanowi ok. 7,5% w skorupie ziemskiej. Procent masowy pozostałych borowców jest niski i wynosi: dla boru około 0,001%, dla galu około 0,002%, dla indu i talu około 0,00001%.

WĘGLOWCE

Pierwiastki 14-ej grupy układu okresowego pierwiastków chemicznych: węgiel (C), krzem (Si), german (Ge), cyna (Sn), ołów (Pb), ununkwad (Uuq) - utworzony sztucznie w 1999r.). Należą do bloku p w układzie okresowym, ich konfiguracja elektronów walencyjnych to s²p². Elektroujemność wg Paulinga wynosi 1,8 dla węglowców od krzemu do ołowiu. Elektroujemność węgla przyjmuje wartość równą 2,5. Właściwości węglowców zmieniają się stopniowo w szeregu od węgla do ołowiu. Węgiel i krzem to niemetale, german, cyna, ołów to metale. Stopnie utlenienia pierwiastków 14-ej grupy układu okresowego to IV i II (wartościowość w związkach wynosi IV lub II). Stopień utlenienia II staje się coraz bardziej trwały w miarę jak wzrasta liczba atomowa węglowca. Węgiel i krzem tylko w kilku przypadkach występują na stopniu utlenienia II (CO, SiO, SiS, SiCl₂). Dla ołowiu stopień utlenienia II jest najtrwalszy.

AZOTOWCE

Pierwiastki 15-ej grupy układu okresowego pierwiastków chemicznych: azot(N), fosfor (P), arsen (As), antymon (Sb), bizmut (Bi). Należą do bloku p w układzie okresowym, ich konfiguracja elektronów walencyjnych to s²p³. Elektroujemność azotowców maleje w szeregu od azotu do bizmutu (w skali Paulinga od wartości równej 3 dla azotu do wartości 1,9 dla bizmutu), podobnie zmniejsza się energia jonizacji. Właściwości pierwiastków 15-ej grupy układu okresowego zmieniają się stopniowo. Ze wzrostem liczby atomowej wzrasta trwałość związków na stopniu utlenienia III (najtrwalszym stopniem utlenienia dla azotu
i fosforu jest V, natomiast dla pierwiastków od arsenu do bizmutu podstawowym stopniem utlenienia jest III). Charakter chemiczny tlenków azotowców na stopniu utlenienia III zmienia się od kwasowego dla tlenku azotu (III) - N₂O₃ i tlenku fosforu (III) - P₄O₆ (tlenki te w reakcji z wodą dają kwasy) poprzez amfoteryczny dla tlenku arsenu (III) - As₂O₃ i tlenku antymonu (III) - Sb₂O₃ (tlenki te reagują zarówno
z kwasami jak i zasadami) do tlenku zasadowego, jakim jest tlenek bizmutu (III) - Bi₂O₃ (reaguje z kwasami , nie reaguje z zasadami).

TLENOWCE, CHALKOGENY

Pierwiastki 16-ej grupy układu okresowego pierwiastków chemicznych: tlen (O), siarka (S), selen (Se), tellur (Te), polon (Po), ununheks (Uuh - wytworzony sztucznie w 1999 r.). Należą do bloku p w układzie okresowym, ich konfiguracja elektronów walencyjnych to s²p⁴. Elektroujemność tlenowców maleje w szeregu od tlenu do polonu (wg skali Paulinga od wartości równej 3,5 dla tlenu do wartości 2,0 dla polonu), podobnie zmniejsza się energia jonizacji. Właściwości pierwiastków 16-ej grupy układu okresowego zmieniają się stopniowo. Tlen, siarka, selen i tellur to niemetale, polon jest metalem. Dodatkowo tlen w warunkach normalnych jest gazem, a pozostałe pierwiastki tej grupy to ciała stałe. Tlenowce mają tendencję do przejmowania dwóch elektronów, w wyniku czego osiągają konfigurację gazów szlachetnych i przechodzą na stopień utlenienia - II. Przejawia się to w tworzeniu połączeń jonowych, w których tlenowiec tworzy anion, np. Li₂O (tlenki), przy czym w przypadku siarczków (np. Na₂S), selenków (np. Na₂Se) i tellurków (np. Na₂Te) udział charakteru jonowego wiązania jest odpowiednio coraz mniejszy (ze względu na coraz mniejszą elektroujemność siarki, selenu i telluru). Atom tlenowca może także wytworzyć dwa wiązania atomowe, np. w wodorkach: H₂O (woda), H₂S (sulfan, siarkowodór), H₂Se (selan, selenowodór), H₂Te (tellan, tellurowodór). Woda tworzy wiązania wodorowe i przez to w warunkach standardowych jest cieczą. Oddziaływania pomiędzy następnymi wodorkami są coraz mniejsze i tendencja do tworzenia wiązań wodorowych praktycznie zanika. Charakter kwasowy tlenków maleje w szeregach: SO₃, SeO₃, TeO₃, SO₂, SeO₂, TeO₂, PoO₂. Tlenowce SA znacznie mniej aktywne od fluorowców, przy czym ich aktywność maleje w szeregu od tlenu do polonu.

FLUOROWCE, HALOGENY

Pierwiastki 17-ej grupy układu okresowego pierwiastków chemicznych: fluor (F); chlor (Cl), brom (Br), jod (I), astat (At). Należą do bloku p w układzie okresowym, ich konfiguracja elektronów walencyjnych to s²p⁵. Elektroujemność fluorowców maleje w szeregu od fluoru do astatu (wg skali Paulinga od wartości równej 4,0 dla fluoru - jest to pierwiastek o najwyższej elektroujemności w układzie okresowym, do wartości 2,2 dla astatu), podobnie zmniejsza się energia jonizacji. Stan skupienia pierwiastków 17-ej grupy układu okresowego zmienia się w warunkach normalnych od gazowego dla fluoru i chloru, poprzez ciekły dla bromu, do stałego dla jodu i astatu. Fluorowce są niemetalami, mają tendencję do przejmowania jednego elektronu, w wyniku czego osiągają konfigurację gazów szlachetnych i przechodzą na stopień utlenienia - I. Są bardzo aktywne chemicznie, przy czym ich aktywność maleje w szeregu od fluoru do astatu. Reagują z innymi pierwiastkami lub związkami chemicznymi już w temperaturze pokojowej. Fluorowce są dobrymi utleniaczami. Chlor, brom, jod i astat mogą występować w związkach także na stopniach utlenienia równych I, III, V lub VII. Z wodorem tworzą fluorowcowodory - HF, HCl, HBr, HL, które po rozpuszczeniu w wodzie dają kwasy: fluorowodorowy, chlorowodorowy (solny), bromowodorowy i jodowodorowy. Wszystkie fluorowce są toksyczne, w stanie gazowym mają ostry zapach i drażnią drogi oddechowe. W stanie wolnym występują w postaci cząsteczek typu: F₂; Cl₂, Br₂, I₂. Fluor, chlor i brom stosunkowo dobrze rozpuszczają się w wodzie. Wraz ze wzrostem liczby atomowej w grupie zmienia się barwa pierwiastków: fluor jest bladożółty, chlor - żółtozielony, brom - czerwonobrunatny, a jod szaroczarny.

---