第 17 单元
主族元素
这一单元里，周期表变成了你认得出的化学：为什么铯遇水就爆炸，锂却只是冒泡？为什么铅的化合物偏爱 +2 价？氮气为什么那么懒，氮的化合物却能养活世界又能炸开山？氟为什么是最强的氧化剂？每个问题都用前面学过的热力学循环、电极电势和酸碱平衡来回答——数值全部由数据算出。
- 1 氢与 s 区元素 锂与水反应的 ΔG° 最负，冒泡却最温和；铯的 ΔG° 相差无几，却会爆炸。用热力学循环拆开这笔账，再看焰色、溶解度的族内趋势和对角线关系。 30 分钟
- 2 硼、铝、碳、硅与惰性电子对效应 缺电子的硼、自我保护的铝、四种面貌的碳、以氧为伴的硅——以及为什么族越往下，低两价的氧化态越稳定。 30 分钟
- 3 硼烷与簇合物：数骨架电子 乙硼烷只有 12 个价电子，却连着 8 个原子：三中心二电子键给出了答案。韦德规则只需数电子对，就能判断硼烷和碳硼烷的笼是闭式、巢式还是网式——再与实测结构对照，看规则能预言什么。 30 分钟
- 4 氮与磷 N≡N 三键让氮气几乎惰性，固氮因而成了生命和工业的大问题。在氮的氧化态地图上走一遍氮循环，再看磷为什么宁可做 P₄ 四面体。 30 分钟
- 5 氧与硫 顺磁的氧气、保护地球的臭氧、从强碱到强酸的第三周期氧化物，以及一床一床逼近平衡的接触法——硫酸是这样造出来的。 30 分钟
- 6 卤素与稀有气体 氟的电子亲和能不如氯，为什么氧化性却最强？用能量循环、键能和计算出的颜色认识卤素，做置换实验，再看“惰性”气体怎样与氟结合。 30 分钟