Unikke kemiske sammensætning af de Letteste Grundstoffer
kemien i den anden periode element i hver gruppe (n = 2: Li, Be, B, C, N, O, og F) adskiller sig på mange væsentlige punkter fra den tungere medlemmer, eller kongenere, af gruppen. Følgelig er elementerne i den tredje periode (n = 3: Na, Mg, Al, Si, p, s og Cl) generelt mere repræsentative for den gruppe, de tilhører., Den anomale kemi af elementer i anden periode er resultatet af tre vigtige egenskaber: små radier, energisk utilgængelige d-orbitaler og en tendens til at danne pi ()) bindinger med andre atomer.
i modsætning til kemien i elementerne i anden periode er kemien i elementerne i tredje periode mere repræsentativ for kemien i den respektive gruppe.
På grund af deres små radier har elementer i anden periode elektronaffiniteter, der er mindre negative, end det ville være forudsagt fra generelle periodiske tendenser., Når en elektron tilsættes til et så lille atom, har forøgede elektron–elektronafstødninger en tendens til at destabilisere anionen. Desuden forhindrer de små størrelser af disse elementer dem i at danne forbindelser, hvor de har mere end fire nærmeste naboer. Således danner BF3 kun den fire-koordinat, tetrahedrale BF4-ion, mens AlF3 under de samme betingelser danner den seks− koordinat, oktaedriske AlF63-ion. På grund af den mindre atomstørrelse har enkle binære ioniske forbindelser af elementer i anden periode også mere kovalent karakter end de tilsvarende forbindelser dannet ud fra deres tungere kongenere., De meget små kationer afledt af elementer i anden periode har et højt ladnings-til-radiusforhold og kan derfor polarisere den fyldte valensskal af en anion. Som sådan har bindingen i sådanne forbindelser en signifikant kovalent komponent, hvilket giver forbindelserne egenskaber, der kan afvige væsentligt fra dem, der forventes for simple ioniske forbindelser. Som et eksempel, LiCl, som er delvist kovalent karakter, er meget mere opløselige end NaCl i opløsningsmidler med en forholdsvis lav dielektrisk konstant, såsom ethanol (ε = 25.3 versus 80.1 for H2O).,
da d-orbitaler aldrig optages for hovedkvantetal mindre end 3, optager valenselektronerne af elementer i anden periode kun 2s og 2p orbitaler. Energien fra 3d-orbitalerne overstiger langt energien fra 2s – og 2p-orbitalerne, så det er energisk forbudt at bruge dem i binding. Følgelig observeres elektronkonfigurationer med mere end fire elektronpar omkring et centralt element i anden periode simpelthen ikke. Du kan huske, at d-orbitals rolle i binding i hovedgruppeforbindelser med koordinationstal på 5 eller højere forbliver noget kontroversielt., Faktisk er teoretiske beskrivelser af bindingen i molekyler som SF6 blevet offentliggjort uden at nævne d-orbitals deltagelse på svovl. Argumenter baseret på d-orbital tilgængelighed og på den lille størrelse af det centrale atom forudsiger imidlertid, at koordineringsnumre større end 4 er usædvanlige for elementerne i den anden periode, hvilket er i overensstemmelse med eksperimentelle resultater.,
en af de mest dramatiske forskelle mellem de letteste hovedgruppeelementer og deres tungere kongenere er tendensen for elementer i anden periode til at danne arter, der indeholder flere bindinger. For eksempel er N lige over P i gruppe 15: N2 indeholder en n≡n–binding, men hvert fosforatom i tetrahedral P4 danner tre p-P-bindinger. Denne forskel i adfærd afspejler det faktum, at inden for samme gruppe af det periodiske bord er de relative energier af π-bindingen og sigma ()) – bindingen forskellige. 80% stærkere end en C–C-binding., I modsætning hertil er en Si=Si-binding med mindre p-orbital overlapning mellem valensorbitalerne i de bundne atomer på grund af den større atomstørrelse kun omkring 40% stærkere end en Si–Si-binding. Følgelig er forbindelser, der indeholder både flere og enkelt C til C–bindinger, almindelige for kulstof, men forbindelser, der kun indeholder sigma Si-Si-bindinger, er mere energisk gunstige for silicium og de andre elementer i tredje periode.,
en Anden vigtig tendens til at notere i største gruppe kemi er den kemiske lighed mellem de lyseste del af en gruppe, og det element, straks nedenfor og til højre af det i den næste gruppe, et fænomen kendt som den diagonale effekt (Figur \(\PageIndex{2}\)) Der er, for eksempel, er betydelige ligheder mellem kemi Li og Mg, og Al, og B og Si. Både BeCl2 og AlCl3 har betydelig kovalent karakter, så de er noget opløselige i ikke-polære organiske opløsningsmidler., I modsætning hertil, selvom Mg og Be er i samme gruppe, opfører MgCl2 sig som et typisk ionhalogenid på grund af den lavere elektronegativitet og større størrelse af magnesium.
