S-элементы

s-Элеме́нты в периодической таблице элементов — химические элементы, внешняя электронная оболочка которых образована s-электронами (одним или двумя). Такие элементы объединяются в группу, называемую s-блок.

Группа →	1	2	8
↓ Период
1	1 Водород H 1,008 ± 0,0002 1s¹		2 Гелий He 4.002602 1s²
2	3 Литий Li 6.94 1s² 2s¹	4 Бериллий Be 9.0121831 1s² 2s²
3	11 Натрий Na 22,9898 [Nе]3s1	12 Магний Mg 24,305 3s2
4	19 Калий K 39,0983 [Ar]4s1	20 Кальций Ca 40,078 4s2
5	37 Рубидий Rb 85,4678 [Kr]5s1	38 Стронций Sr 87,62 5s2
6	55 Цезий Cs 132,9055 [Xe]6s1	56 Барий Ba 137,327 6s2
7	87 Франций Fr (223) [Rn]7s1	88 Радий Ra (226) 7s2

К s-элементам относятся:

• щелочные металлы (их внешняя электронная оболочка образована одним s-электроном),
• щёлочноземельные металлы (два s-электрона на внешней электронной оболочке),
• водород и гелий.

s-Элементы отличаются тем, что в невозбужденном состоянии наиболее внешние электроны их атомов находится на s-орбитали. Исключая водород и гелий, эти электроны при химических реакциях очень легко отщепляются; при этом атом превращается в положительный ион. Конфигурация гелия химически стабильна; вследствие этого его относят к инертным газам (остальные инертные газы относятся к p-элементам).

s-Элементы (кроме гелия) являются сильными восстановителями и поэтому в свободном виде на Земле не встречаются. Металлы из категории s-элементов в чистом виде могут быть получены с помощью электролиза расплава соли, оксида или гидроксида (либо электролизом раствора соли с использованием ртутного катода и последующей отгонкой ртути из полученной амальгамы металла) или восстановлением с использованием более сильного восстановителя (например, бериллий был впервые получен воздействием калия на хлорид бериллия). Впервые смог выделить s-металлы Гемфри Дэви в 1807—1808 годах (он получил чистые натрий, калий, барий и кальций, а также амальгаму стронция и магния); в 1818 он же впервые получил металлический литий^[1]. Бериллий был впервые восстановлен из солей независимо двумя учёными, Ф. Вёлером и А. А. Бюсси, в 1828 году. Р. Бунзен в 1854 году получил металлический рубидий. Цезий был выделен в чистом виде лишь в 1881 году, когда Карл Сеттерберг^[нем.] подверг электролизу расплав смеси цианида цезия с барием^[2]. Металлический радий был впервые выделен в 1910 году Марией Кюри и Андре Дебьерном путём электролиза хлорида радия на ртутном катоде и последующей дистилляции в водороде. Металлический франций вследствие его высокой радиоактивности никогда не был выделен в весовых количествах.

Твёрдость s-металлов в компактном виде (при обычных условиях) может варьироваться от очень малой (все щелочные металлы — их можно разрезать ножом) до довольно высокой (бериллий). Исключая бериллий и магний, металлы очень реакционноспособны и могут быть использованы в сплавах со свинцом в малых количествах (<2 %). Бериллий и магний, ввиду их высокой стоимости, могут быть ценными компонентами для деталей, где требуется твёрдость и лёгкость. Эти металлы являются чрезвычайно важными, поскольку позволяют сэкономить средства при добыче титана, циркония, тория и тантала из их минеральных форм; могут находить своё применение как восстановители в органической химии.

Опасность и хранение

Все элементы, имеющие внешнюю s-оболочку, кроме гелия, являются опасными веществами. Они пожаро-(взрыво-)опасны, требуют особого пожаротушения, исключая бериллий и магний. Храниться должны в инертной атмосфере аргона или углеводородов. Большинство s-металлов бурно реагируют с водой, продуктом реакции является водород, например:

${\displaystyle {\mathsf {2Li+2H_{2}O\longrightarrow 2LiOH+H_{2}\uparrow }}}$,

исключая магний, который реагирует медленно, и бериллий, который реагирует, только когда его оксидная плёнка снята с помощью ртути. Литий имеет схожие свойства с магнием, так как находится в периодической таблице рядом с магнием.

Примечания

1. XVIII. An Account of the New Alkali lately discovered in Sweden (англ.) // The Quarterly Journal of Science and the Arts. — 1818. — Vol. 5. — P. 337—340.
2. Setterberg C. Ueber die Darstellung von Rubidium- und Cäsiumverbindungen und über die Gewinnung der Metalle selbst (нем.) // Justus Liebigs Annalen der Chemie. — 1881. — Bd. 221, H. 1. — S. 100–116. — doi:10.1002/jlac.18822110105. Архивировано 7 декабря 2022 года.

Литература

• Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии: В 2-х томах. Пер. с англ. — М.: Мир, 1982. 652 с., ил. — Т. 1. — С. 432—437.