2族元素の特徴について解説

2族元素について

2族元素：ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、ラジウム(Ra)が当てはまる。

2族元素はすべて金属元素である。またBeは両性元素である。

2族元素の原子の特徴

• 最外殻電子配置はns²である。
• 原子半径(原子のサイズ)は、希ガス以外の同周期の元素と比較して、1族元素の次に大きい。
• 原子半径が大きくなるほど、イオン化エネルギーは小さくなる。有効核電荷が低下する。
• 電気陰性度は、希ガス以外の同周期の元素の中で1族元素の次に低い。つまり電気的陽性が強い。

 2族元素の結合性の特徴

• Beは共有結合性である。Be²⁺を含むイオン結合性と考えられる安定な化合物は知られていない。Be化合物は本質的に共有結合性と考えられる分子や高分子、配位化合物である。
• Mgはある程度の共有結合性があるMg²⁺を含むイオン結合性の化合物を形成する。ただし、本質的には共有結合性の化合物も形成する。特に有機金属化合物は共有結合性の化合物が多い。
• Ca、Sr、Ba、Raは本質的に2価陽イオンを含むイオン結合性の化合物を形成する。ただしイオン結合中の共有結合性の割合は周期が大きくなるほど増大する。

 2族元素の2価陽イオン(M²⁺)の特徴

• 1族元素と比較して、電荷密度が高い。
•  第一イオン化エネルギーは同周期のアルカリ金属元素と比べて少し大きい。
• 第二イオン化エネルギーは同周期のアルカリ金属元素と比べてかなり低い。そのため、2価の陽イオンになりやすい。
• イオン結晶の格子エネルギーと2価陽イオンの水和エネルギーは一族元素と比べて高い。
• Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Ra²⁺のイオン半径(イオンのサイズ)は、同周期の一族元素と比べて小さい。

 2族元素の単体の特徴

• 2族元素の単体はすべて金属である。
• 常温常圧で固体である。
• 結晶中の原子間の結合力は同周期の一族元素よりも強い。これは金属結合に価電子2個を供給できることに由来している。ちなみに一族元素は金属結合に価電子を1個提供する。
• 昇華熱(昇華エンタルピー)、金属結晶の原子化熱(原子化エンタルピー)は同周期の一族元素よりも大きい。原子化熱はイオン結晶の格子エネルギーに相当する。金属の昇華熱や原子化熱は原子の凝集エネルギーを反映していると考えられる。
• 金属結合のエネルギーと、単体結晶中の最近接原子間距離は同周期の一族元素よりも短い。また、同周期の一族元素よりも原子が少し重い。そのため、結晶の密度は同周期の一族元素よりも高く、融点や沸点も高い。