把元素劃分成性質(zhì)類似的元素族,筒化了對(duì)它們的學(xué)習(xí)。舉例來說,學(xué)生們學(xué)習(xí)了第IA族元素鈉的性質(zhì),他們將也可以知道許多其它堿金屬元素鋰、鉀、銣、銫和鈁的性質(zhì)。鈉是一種活潑金屬,它與水激烈地反應(yīng)放出氫氣,并生成一種強(qiáng)堿氫
氧化鈉。其它的堿金屬同水也發(fā)生同樣的反應(yīng)。周期第VIA族的氯激烈地與鈉反應(yīng)生成氯化鈉(即鹽),事實(shí)上它與第IA族所
有元素都發(fā)生類似反應(yīng)。氟、溴和碘也都能同第IA族元素生成鹽。
不過,同一族元素的類似性不應(yīng)忽視。本章在前面曾經(jīng)講過,在族中從上向下元素的性質(zhì)有一個(gè)漸變,因而一些元素的某些性質(zhì)可能同本族中其他的元素有很大的差異。舉例來說,鋰同水反應(yīng)比鈉要緩慢得多,而鉀、銣和銫同水反應(yīng)則比鈉要激烈得多。氯生成一系列的含氧酸(HC1O、HC1O2、HC1O3和HC1O4)和相應(yīng)的鈉鹽( Nacio、 Nacio2、NaC103和 Nacio4)。在另一方面,還未曾制得過氟的含氧酸和含氧酸鹽,這種在性質(zhì)上的差異是和下列事實(shí)有關(guān)系的:氟比氧有較高的電負(fù)性,而氯和VIA族其他元素則比氧有較低的電負(fù)性(參見表4-2)。氮是第VA族第一個(gè)元素,它的性質(zhì)完全是非金屬性的,而本族的最后一個(gè)元素鉍在性質(zhì)上主要是金屬性的。
氧化數(shù)的周期性反映了價(jià)電子數(shù)的周期性(表7-10)。氫、鋰和鈉的原子各有一個(gè)價(jià)電子,當(dāng)這些原子把這個(gè)電子轉(zhuǎn)移給其他原子而形成化學(xué)鍵時(shí),各原子表現(xiàn)出的氧化數(shù)為+1。碳和硅原子有四個(gè)價(jià)電子,可以生成四個(gè)極性共價(jià)鍵,共用電子
對(duì)可以離開碳或硅原子而顯+4氧氧化數(shù),也可以靠近碳或硅原子而顯一4氧化數(shù)。氟和氯原子各都有七個(gè)價(jià)電子,當(dāng)它們得到一個(gè)電子后便取得完滿八電子外売結(jié)構(gòu),使它們?nèi)〉靡?氧化數(shù)。不過應(yīng)當(dāng)注意,周期表至多僅強(qiáng)調(diào)了元素的最高和最低氧化數(shù),許多元素表現(xiàn)有額外的中間氧化數(shù)。舉例來說第VA族的氮有五個(gè)價(jià)電子(本族其他元素有同樣多的價(jià)電子數(shù))在生成N2O5時(shí)它的氧化數(shù)為5。因?yàn)榈谕瓿砂穗娮油鈮訒r(shí)缺少三個(gè)電子,它也生成NH3,在其中氮的氧化數(shù)是一3。除此之外,氮在NO2中顯氧化數(shù)十4,在N2O3中為+3,在NO中為+2,在N20中為+1,在N2中為0,在NH2OH中為-1,在N2H中為一2。此外,元素在周期表中所在的族數(shù)有時(shí)反映元素的相對(duì)較次要的氧化數(shù)。例如,第IB族的元素銅生成許多重要的二價(jià)化合物(氧化數(shù)+2),而一價(jià)(氧化數(shù)+1)的化合物在數(shù)量是相當(dāng)少的。