第 1 族:氢和碱金属
第 1 族是周期表的第一列:氢、锂、钠、钾、铷、铯和钫。它们都只有一个外层电子,这一个电子解释了这一族的大部分行为。位于顶端的氢是非金属气体,所以这一列实际上是氢加上六种碱金属。
一个外层电子:ns¹ 规律
每种元素的电子排布都以 ns¹ 结尾,其中 n 是周期数:氢是 1s¹,锂是 [He] 2s¹,铯是 [Xe] 6s¹。这些金属很容易失去这个电子,留下稀有气体的内核,所以形成 1+ 价离子,如 Li⁺、Na⁺ 和 K⁺。
氢没有可依靠的内层电子核。它通常共用电子,如在 H₂ 和 H₂O 中,但它也可以失去电子变成 H⁺(使酸呈酸性的离子),或者得到一个电子形成氢负离子 H⁻,如在氢化锂(LiH)中。
沿这一列向下的变化趋势
每往下一步就多一个电子层,所以外层电子离原子核更远,也更容易被移走。第一电离能从氢的 13.598 eV 降到锂的 5.392 eV 和铯的 3.894 eV,电负性从 2.2 降到 0.98 和 0.79,所以靠近底部的金属反应最为剧烈。
熔点也在下降:锂在 453.65 K 熔化,钠在 370.94 K,铯仅在 301.59 K(约 28 °C),而氢在 13.99 K 熔化。
你在哪里会遇到第 1 族
氢存在于水和你体内的大多数分子中,大量的氢被用来制造用作化肥的氨。钠离子和钾离子在你的神经中传递信号,锂在手机和汽车电池中储存能量,铷和铯则在原子钟中计时。
第 1 族与碱金属的区别
族是一列,而科(类)是一组性质相似的元素。氢属于这一列,但不属于碱金属这一类:它形成共价键而不是离子键,有些周期表还把它放在氟的上方。不过,在木星内部深处,极大的压力被认为会把它变成液态金属。它下方的六种金属有自己的碱金属类别页面。
第 1 族:沿族向下的性质变化
点击列标题可排序。
| 1 | 氢 | H | 1 | +1, −1 | 2.2 | 120 | 13.99 K (-259.2 °C) | 0.09 g/L |
| 3 | 锂 | Li | 1 | +1 | 0.98 | 182 | 453.65 K (180.5 °C) | 0.534 g/cm³ |
| 11 | 钠 | Na | 1 | +1 | 0.93 | 227 | 370.94 K (97.8 °C) | 0.968 g/cm³ |
| 19 | 钾 | K | 1 | +1 | 0.82 | 275 | 336.7 K (63.6 °C) | 0.862 g/cm³ |
| 37 | 铷 | Rb | 1 | +1 | 0.82 | 303 | 312.45 K (39.3 °C) | 1.532 g/cm³ |
| 55 | 铯 | Cs | 1 | +1 | 0.79 | 343 | 301.59 K (28.4 °C) | 1.93 g/cm³ |
| 87 | 钫 | Fr | 1 | +1 | 0.79 | 348 | 300 K (26.9 °C) | 1.87 g/cm³ |