unik kemi av de lättaste elementen
kemin för det andra periodelementet i varje grupp (n = 2: Li, Be, B, C, N, O och F) skiljer sig i många viktiga avseenden från de tyngre medlemmarna eller kongenerna i gruppen. Följaktligen är elementen i den tredje perioden (n = 3: Na, Mg, Al, Si, p, s och Cl) i allmänhet mer representativa för den grupp som de tillhör., Den avvikande kemin av andra periodens element härrör från tre viktiga egenskaper: små radier, energiskt otillgängliga d-orbitaler och en tendens att bilda pi (π) bindningar med andra atomer.
i motsats till kemin i andra periodens element är kemin i tredje periodens element mer representativ för respektive grupps Kemi.
på grund av sina små radier har andra periodens element elektronaffiniteter som är mindre negativa än vad som skulle förutses från allmänna periodiska trender., När en elektron läggs till en sådan liten atom tenderar ökade elektronelektronrepulsioner att destabilisera anjonen. Dessutom hindrar de små storlekarna av dessa element dem från att bilda föreningar där de har mer än fyra närmaste grannar. Således bildar BF3 endast de fyra koordinaterna, tetraedriska BF4-ion, medan AlF3 under samma förhållanden bildar sexkoordinaten, oktaedral AlF63-ion. På grund av den mindre atomstorleken har enkla binära joniska föreningar av andra periodens element också mer kovalent karaktär än motsvarande föreningar som bildas av deras tyngre kongener., De mycket små katjoner som härrör från andra periodens element har ett högt laddning-till-radie-förhållande och kan därför polarisera det fyllda valenskalet av en anjon. Som sådan har bindningen i sådana föreningar en signifikant kovalent komponent, vilket ger föreningarnas egenskaper som kan skilja sig avsevärt från de som förväntas för enkla jonföreningar. Som ett exempel är LiCl, som delvis är kovalent i karaktär, mycket mer löslig än NaCl i lösningsmedel med en relativt låg dielektrisk konstant, såsom etanol (ε = 25.3 mot 80.1 för H2O).,
eftersom d-orbitaler aldrig upptas för huvudsakliga kvanttal mindre än 3, upptar valenselektronerna av andra periodens element endast 2s och 2P-orbitaler. Energin i 3d-orbitalerna överstiger långt energin i 2s och 2p-orbitalerna, så att använda dem i bindning är energiskt oöverkomligt. Följaktligen observeras elektronkonfigurationer med mer än fyra elektronpar runt ett centralt, andra periodelement helt enkelt inte. Du kanske kommer ihåg att d-orbitalernas roll i bindning i huvudgruppföreningar med samordningsnummer på 5 eller högre fortfarande är något kontroversiellt., Faktum är att teoretiska beskrivningar av bindningen i molekyler som SF6 har publicerats utan att nämna deltagandet av d-orbitaler på svavel. Argument baserade på D-orbital tillgänglighet och på den lilla storleken på den centrala atomen förutspår emellertid att samordningsnummer större än 4 är ovanliga för elementen i den andra perioden, vilket är i överensstämmelse med experimentella resultat.,
en av de mest dramatiska skillnaderna mellan de lättaste huvudgruppselementen och deras tyngre kongener är tendensen hos de andra periodelementen att bilda arter som innehåller flera bindningar. Till exempel är N strax över p i Grupp 15: N2 innehåller en n–n-bindning, men varje fosforatom i tetrahedral P4 bildar tre p-p-bindningar. Denna skillnad i beteende återspeglar det faktum att inom samma grupp av periodiska systemet skiljer sig de relativa energierna i π-bindningen och sigma (σ) – bindningen. En c=c-obligation är till exempel cirka 80% starkare än en c–c-obligation., Däremot är en Si=Si-bindning, med mindre p-orbital överlappning mellan Valens orbitalerna hos de bundna atomerna på grund av den större atomstorleken, endast ca 40% starkare än en Si–Si-bindning. Följaktligen är föreningar som innehåller både multipla och enkla C-C-bindningar vanliga för KOL, men föreningar som endast innehåller sigma Si–Si-bindningar är mer energiskt gynnsamma för kisel och de andra tredje periodens element.,
en annan viktig trend att notera i huvudgruppskemi är den kemiska likheten mellan det lättaste elementet i en grupp och elementet omedelbart under och till höger om det i nästa grupp, ett fenomen som kallas den diagonala effekten (figur \(\PageIndex{2}\)) Det finns till exempel signifikanta likheter mellan kemi av Li och Mg, be och Al och B och Si. Både BeCl2 och AlCl3 har betydande kovalent karaktär, så de är något lösliga i icke-polära organiska lösningsmedel., Däremot, även om Mg och Be är i samma grupp, mgcl2 beter sig som en typisk jonhalogenid på grund av den lägre elektronegativiteten och större storlek av magnesium.
