Alkuaineet

a epämetalli
Aine ja merkki fluori, F
Ryhmä ryhmä 17. eli halogeenit
Järjestysluku 9
Elektronirakenne kuoret K, L, 1s22s22p5
Hapetusaste yhdisteissä –1

Fluorilla on L-kuorella 7 elektronia, joten yhden elektronin lisäys tuottaa sinne neonin elektronirakennetta vastaavan pysyvän 8 elektronin miehityksen. Niinpä fluori muodostaa helposti –1:n arvoisen ionin sekä kovalenttisia sidoksia, joissa sen hapetusaste on –1.

Fluorilla on hapan vety-yhdiste, kuten muillakin halogeeneilla, vetyfluoridi (fluorivetyhappo), HF. Rakenteeltaan se on HF-yksiköistä vetysidoksin koostunut rengas (HF)6.

Fluori muodostaa muiden halogeenien tapaan yhdisteitä alkalimetallien kanssa, esim. NaF, jota käytetään mm. hammaskiilteen vahvistamiseen. Fluorilla on myös tärkeitä hiilivetyjohdannaisia, esim. polymeeri teflon –(CF2)n–. CFC-aineet ovat fluorin yhdisteitä.

Puhtaana alkuaineena fluori on kaasu (kp. –188 °C), joka koostuu kaksiatomisista molekyyleistä F2.

Fluori on elektronegatiivisin alkuaine.


b epämetalli
Aine ja merkki neon, Ne
Ryhmä ryhmä 18. eli jalokaasut
Järjestysluku 10
Elektronirakenne kuoret K, L, 1s22s22p6
Hapetusaste yhdisteissä Neon ei muodosta yhdisteitä.

Neonilla on niin paljon elektroneja kuin sen kahdelle elektronikuorelle voi sijoittua, joten se ei muodosta yhdisteitä. Se esiintyy yksiatomisena kaasuna kuten muutkin jalokaasut.


c metalli
Aine ja merkki magnesium, Mg
Ryhmä 2. ryhmä eli maa-alkalimetallit
Järjestysluku 12
Elektronirakenne kuoret K, L, M, 1s22s22p63s2 eli [Ne]3s2
Hapetusaste yhdisteissä +2

Magnesium saavuttaa lähimmän jalokaasun eli edellisen jakson lopussa olevan neonin elektronirakenteen luovuttamalla molemmat M-kuoren s-elektroninsa, jolloin syntyy Mg2+-ioni.

Yhdisteitä: MgO, Mg(OH)2, MgCO3, MgCl2

Magnesium on kevyttä, notkeaa metallia, joka palaa hyvin kirkkaalla liekillä. Magnesium reagoi happojen kanssa (laimeissakin liuoksissa) vapauttaen vetyä.

Mg(s) + 2 HCl(aq) MgCl2(aq) + H2 (g)

d puolimetalli
Aine ja merkki pii, Si
Ryhmä 4. ryhmä eli hiiliryhmä
Järjestysluku 14
Elektronirakenne kuoret K, L, M, 1s22s22p63s23p2
Hapetusaste yhdisteissä +4 ja –4

Piiltä (kuten hiileltäkin) puuttuu 4 elektronia lähimmän jalokaasun argonin elektronirakenteesta. Hiilen tapaan pii muodostaa helposti 4 kovalenttista sidosta.

Yhdisteitä SiO2, Na2SiO3, H4SiO4 ja silikaatit eli SiO44–-tetraedreistä koostuvat ketjut, joissa happiatomit liittävät yksiköt toisiinsa, SiH4, SiF4.

Piin metallimaisia ominaisuuksia: puhtaana se on kiinteä, metallinkiiltoinen aine. Piin elektronegatiivisuus on 1,8 (kuten raudalla ja eräillä muillakin metalleilla). Metallimaisuuteen viittaavat jotkin oksidin ominaisuudet. SiO2on veteen liukenematonta; se ei ole hapan kuten CO2 eikä myöskään emäksinen kuten vaikkapa MgO. Toisaalta SiO2 :n kovuus ja kemiallinen kestävyys johtuu sen kovalenttisin sidoksin koostuneen kolmiulotteisen verkkorakenteesta (vrt. timantti).

Ultrapuhdasta piitä tarvitaan puolijohteiden valmistukseen. Johtavuuden aikaansaamiseksi piihin seostetaan hyvin pieni määrä jotakin toista alkuainetta, esim. fosforia P tai galliumia Ga.


e epämetalli
Aine ja merkki fosfori, P
Ryhmä 15. ryhmä eli typpiryhmä
Järjestysluku 15
Elektronirakenne kuoret K, L, M, 1s22s22p63s23p3
Hapetusaste yhdisteissä –3, +3, +5

Fosforilta puuttuu 3 elektronia lähimmän jalokaasun argonin elektronirakenteesta. Niinpä fosfori muodostaa kovalenttisia sidoksia, joissa se pääsee täydentämään elektroniverhoaan.

PH3, P2O3, P4O10, H3PO4.


f epämetalli
Aine ja merkki rikki, S
Ryhmä 16. ryhmä eli happiryhmä
Järjestysluku 16
Elektronirakenne kuoret K, L, M, 1s22s22p63s23p4
Hapetusaste yhdisteissä –2, +2, +4, +6

Rikiltä puuttuu 2 elektronia lähimmän jalokaasun argonin elektronirakenteesta. Rikki voi muodostaa sulfidi-ionin S2–, mutta myös kovalenttisia sidoksia.

H2S, Na2S, SF2, SO2, H2SO4


g metalli
Aine ja merkki kalium, K
Ryhmä 1. ryhmä eli alkalimetallit
Järjestysluku 19
Elektronirakenne kuoret K, L, M, N, 1s22s22p63s23p64s1
Hapetusaste yhdisteissä +1

Kalium pääsee lähimmän jalokaasun, argonin, elektronirakenteeseen luovuttamalla 4s1-elektronin. Kalium muodostaakin sen takia herkästi kationin K+.

Yhdisteitä KOH kaliumhydroksidi), KCl (kaliumkloridi), KNO3 (kaliumnitraatti).

Kaliumin liekkireaktiossa syntyy violetti väri (ei kovin voimakas).


h metalli
Aine ja merkki kalsium, Ca
Ryhmä 2. ryhmä eli maa-alkalimetallit
Järjestysluku 20
Elektronirakenne kuoret K, L, M, N, 1s22s22p63s23p64s2
Hapetusaste yhdisteissä +2

Kalsium pääsee lähimmän jalokaasun, argonin, elektronirakenteeseen luovuttamalla 4s2-elektronit. Kalsium muodostaakin sen takia herkästi kationin Ca2+.

Yhdisteitä CaO (kalsiumoksidi, kalkki) Ca(OH)2 (kalsiumhydroksidi, sammutettu kalkki), CaCO3 (kalsiumkarbonaatti, kalkkikivi), CaCl2 (kalsiumkloridi).

Kalsium reagoi happojen kanssa kuten magnesium, mutta herkemmin. Myös veden kanssa kalsium reagoi vapauttaen vetyä:

Ca(s) + 2 H2O Ca(OH)2(s, aq) + H2 (g)


i metalli
Aine ja merkki rauta, Fe
Ryhmä 8. ryhmä, siirtymäryhmät, siirtymäalkuaineet
Järjestysluku 26
Elektronirakenne kuoret K, L, M, N, 1s22s22p63s23p63d6 4s2
Hapetusaste yhdisteissä +2, +3

Rauta kuuluu siirtymäalkuainesiin, joilla elektroneja sijoittuu d-orbitaaleille. Siirtymäryhmien metallit ovat suhteellisen kaukana jalokaasujen elektronirakenteesta, joten luovuttamalla muutamia elektroneja uloimmalta elektronikuoreltaan aine ei pääse pysyvään jalokaasun elektronirakenteeseen. Energialtaan 3d-orbitaali on suhteellisen lähellä 4s-orbitaalia, joten raudan hapetusluku ja ionivaraus +3 syntyy, kun rauta-atomi luovutaa4s-elektronien lisäksi yhden d-elektronin. Rauta-atomi ei kuitenkaan reagoi likikään niin herkästi kuin 1. ja 2. ryhmien metallit.

Rauta muodostaa myös kompleksi-ioneja esim. Fe(CN)64– ja Fe(CN)63– Raudan kompleksi-ionit ovat voimakkaan värisiä.

Yhdisteitä FeO, Fe2O3, Fe3O4 (magnetiitti, rautamineraali, joka koostuu oksideista FeO jaFe2O3),
FeSO4, Fe(OH)3, FeCl3


j metalli
Aine ja merkki koboltti, Co
Ryhmä 9. ryhmä, siirtymäryhmät, siirtymäalkuaineet
Järjestysluku 27
Elektronirakenne kuoret K, L, M, N, 1s22s22p63s23p63d7 4s2
Hapetusaste yhdisteissä +2, +3

Koboltin tavallisimmat hapetusluvut ovat +3 ja +2, kuten raudalla. Koboltti muodostaa myös värikkäitä kompleksi-ioneja.


k metalli
Aine ja merkki nikkeli, Ni
Ryhmä 10. ryhmä, siirtymäryhmät, siirtymäalkuaineet
Järjestysluku 28
Elektronirakenne kuoret K, L, M, N, 1s22s22p63s23p63d8 4s2
Hapetusaste yhdisteissä +2, +3


l metalli
Aine ja merkki hopea, Ag
Ryhmä 11. ryhmä, siirtymäryhmät, jalometallit
Järjestysluku 47
Elektronirakenne kuoret K, L, M, N, O, 1s22s22p63s23p63d10 4s2 4p6 4d10 5s1
Hapetusaste yhdisteissä +1

Vaikka hopea kuuluu jalometalleihin, se luopuu kohtuullisen helposti 5s1-elektronistaan ja muodostaa Ag+-ionin.

Yhdisteitä AgX (X= Cl, Br tai I), Ag2S, AgNO3


m metalli
Aine ja merkki volframi, W
Ryhmä 6. ryhmä, siirtymäryhmät
Järjestysluku 74
Elektronirakenne kuoret K, L, M, N, O, P, elektroneja 74, [Xe]5d46s2
Hapetusaste yhdisteissä +4,+5, +6