Металлы второй группы главной подгруппы (щёлочноземельные металлы, такие как магний, кальций, стронций, барий и радий) менее химически активны, чем щелочные металлы первой группы (натрий, калий, рубидий, цезий и франций). Ответ: б) менее активны.
Причины меньшей химической активности:
Электронная структура:
- Щелочные металлы имеют один внешний электрон на s-орбитали (ns¹). Этот электрон легче всего теряется, что делает их очень активными. Потеря этого единственного электрона приводит к образованию стабильного катиона с электронной конфигурацией благородного газа.
- Щёлочноземельные металлы имеют два внешних электрона на s-орбитали (ns²). Для их полной ионизации необходимо затратить больше энергии, поскольку нужно удалить два электрона. Это снижает их химическую активность.
Энергия ионизации:
- У щелочных металлов энергия ионизации (энергия, необходимая для удаления электрона) ниже, чем у щёлочноземельных металлов, потому что щелочные металлы имеют меньшую эффективную ядерную зарядку на внешний электрон.
- У щёлочноземельных металлов выше энергия ионизации, так как на удаление второго электрона требуется больше энергии. Это делает их менее активными.
Характер взаимодействия с другими веществами:
- Щелочные металлы реагируют с водой бурно, даже при комнатной температуре, образуя щёлочь и выделяя водород. Например:
[
2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow
]
- Щёлочноземельные металлы также реагируют с водой, но менее энергично. Например, магний реагирует только при нагревании:
[
Mg + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2 \uparrow
]
Кальций и барий реагируют с водой активнее, но всё равно не так бурно, как щелочные металлы.
Твердость и плотность:
- Щёлочноземельные металлы менее мягкие, чем щелочные, так как атомы щёлочноземельных металлов упакованы более плотно. Это указывает на более сильные межатомные взаимодействия, что также влияет на их химическую активность.
Примеры реакций:
- Щелочные металлы реагируют с галогенами, кислородом и водой чрезвычайно активно. Например:
[
2K + Cl_2 \rightarrow 2KCl
]
- Щёлочноземельные металлы также взаимодействуют с галогенами и кислородом, но менее энергично.
Итог:
Щелочные металлы первой группы являются более химически активными, чем щёлочноземельные металлы второй группы. Это связано с более лёгкой потерей одного электрона у щелочных металлов и меньшими энергозатратами на ионизацию.