p区元素的还原性一般远比s区的要弱。常温下,锡、锑、铋在空气中都比较稳定,不易被氧化。铅,特别是铝较活泼,容易与氧化合,不过在空气中能立刻形成一层致密的氧化物保护膜阻止氧化反应的继续进行,使它们在空气中很稳定。这些金属在高温下都能与氧剧烈反应,生成相应的氧化物。
p区的金属在常温下均不与纯水作用。除锑、铋外,p区金属的标准电极电势为负值,能从盐酸或稀硫酸中置换出氢气。
p区大多数金属不与碱作用,但位于对角线附近的铝、铍、锗、锡等能与强碱作用生成相应的含氧酸盐和氢气,例如
2Al + 2NaOH +2H2O=2NaAlO2 +3H2 ↑
Sn +2NaOH=Na2SnO2 +H2 ↑
这些金属的氧化物与氢氧化物具有两性。
P区中位于右上角的氟、氧、氯和溴等是活泼的非金属单质,它们具有很强的氧化性,能与大多数金属作用生成相应的化合物。其余的非金属单质一般既有氧化性,又有还原性,例如碘、硫、磷、碳、硼、氢等单质不仅与金属作用表现出氧化性,也能与活泼非金属作用表现出还原性。例如,白磷在空气中会燃烧;硫、红磷、碳、硅、硼等在加热时也会与氧化合,甚至燃烧,生成相应的氧化物SO2、P2O5、CO2、SiO2、B2O3等。高温时氢气与氧气的反应,由于反应放出大量热,可用于焊接钢板、铝板以及不含碳的合金等。在一定条件下,氢气和氧气的混合气体遇火能发生爆炸,因此使用氢气时要注意安全。
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △Hθ(298)=-241.8kJ/mol
非金属单质中只有卤素在常温下能与水反应,例如氟能剧烈地从水中取代出氧气
2F2+2H2O=4HF+O2
氯能与水作用,但较缓和,生成HCl和HOCl
Cl2+H2O=HCI+HOCl
溴和碘与水也有类似反应,但进行的程度依次减弱。
硼、碳、硅在常温下不与水反应,但在高温下与水蒸气反应,例例如工业上制取水煤气的反应
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
氮、氧、硫、磷、砷等在高温下也不与水作用。
从卤素与水的反应可以看出它们也能与碱溶液反应。例如
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO + H2O
在卤素与水和碱的反应中,Cl2中的一部分Cl原子的氧化数从0降到-1,但同时另一部分Cl原子的氧化数则从0升高到到+1。这表明上述反应中,Cl2既是氧化剂又是还原剂,这类反应称为歧化反应。
类似铝、锡等金属,位于对角线附近的非金属,如硼、硅、砷等,也能与碱溶液反应并置换出氢气,例如
Si+ 2NaOH + H2O=Na2SiO3 + 2H2
非金属单质一般不与盐酸或稀硫酸反应,但碘、硫、磷、碳、硼等单质能被浓硝酸或浓硫酸氧化生成相应的氧化物或含氧酸,例如
S+2HNO3(浓)=H2SO4 + 2NO
C+2H2SO4(浓)=CO2+2SO2+2H2O
氮的电负性较大,是一个典型的非金属元素,但因为分子内N≡N间的三键键能特别大,因此化学性质十分不活泼,在一般条件下很难与其他物质反应。
稀有气体,由于外层电子构型为ns2np6(He为1s2),达到稳定结构,化学性质也不活泼,所以这些气体又称为惰性气体。氮和稀有气体在生产和科学试验中常作为情性介质,用作保护性气体。但自1962年起已陆续合成一些稀有气体的化合物,如Xe[PtF6]、XeCl2、KrF2、XeO3、XeOF4、Na2XeO4等。