Найважливішим об'єднуючим принципом при описі хімії елементів є те, що систематичне збільшення атомного номера і впорядковане заповнення атомних орбіталей призводять до періодичних тенденцій атомних властивостей. Найбільш фундаментальним властивістю, що призводить до періодичних варіацій, є ефективний ядерний заряд (Zeff). Через положення діагональної лінії, що розділяє метали і неметали в таблиці Менделєєва, хімія груп 13, 14 і 15 є відносно складною.
Li, Na, K, Rb та Cs - це всі елементи групи IA, також відомі як лужні метали. Сьомий член групи, francium (Fr) радіоактивний і настільки рідкісний, що тільки 20 атомів Fr можуть існувати на Землі в будь-який момент. Термін луг походить від арабського слова, що означає «попіл». Сполуки калію, а також інших лужних металів були отримані з деревної золи ранніми хіміками.
Водень може втратити електрон, утворюючи протон, отримати електрон для утворення гідридного іона або утворювати ковалентний зв'язок або полярний ковалентний електронно-парний зв'язок. Три ізотопи водень - протій (1Н або Н), дейтерій (2H або D) та тритій (3H або T) - мають різні фізичні властивості. Дейтерій і тритій можуть бути використані як сліди, речовини, які дозволяють біохімікам слідувати шляху молекули через організм або клітину.
Елементи групи 2 майже виключно утворюють іонні сполуки, що містять іон M2+, вони більш реактивні по відношенню до елементів групи 15, і вони мають більшу схильність до утворення комплексів з основами Льюїса, ніж лужні метали. Чисті зразки більшості лужноземельних металів можуть бути отримані електролізом хлоридів або оксидів. Берилій вперше був отриманий шляхом відновлення його хлориду; хлорид радію, який є радіоактивним, був отриманий за допомогою ряду реакцій і відділень.
З'єднання елементів групи 13 з киснем термодинамічно стабільні. Багато аномальні властивості елементів групи 13 можна пояснити збільшенням руху Зеффа вниз по групі. Виділення елементів групи 13 вимагає великої кількості енергії, оскільки з'єднання елементів групи 13 з киснем термодинамічно стабільні. Бор поводиться хімічно як неметал, тоді як його більш важкі родичі проявляють металеву поведінку.
Елементи групи 14 демонструють найбільшу різноманітність в хімічній поведінці будь-якої групи; сили ковалентного зв'язку зменшуються зі збільшенням атомного розміру, а енергії іонізації більші, ніж очікувалося, збільшуючись від С до Pb. Елементи групи 14 показують найбільший діапазон хімічної поведінки будь-якої групи в таблиці Менделєєва. Оскільки міцність ковалентного зв'язку зменшується зі збільшенням атомного розміру та більшою, ніж очікувалося, енергій іонізації через збільшення Zeff.
Реактивність важчих елементів групи 15 знижується вниз по групі, як і стабільність їх катенованих сполук. У групі 15 азот і фосфор поводяться хімічно, як неметали, миш'як і сурма поводяться як напівметали, а вісмут поводиться як метал. Азот утворює сполуки в дев'яти різних станах окислення. Стабільність ступеня окислення +5 знижується від фосфору до вісмуту через дію інертної пари.
Азот поводиться хімічно, як неметали, азот утворює сполуки в дев'яти різних станах окислення. Азот не утворює стабільних катенованих сполук через відштовхування між одинокими парами електронів на сусідніх атомах, але він утворює множинні зв'язки з іншими атомами другого періоду. Азот реагує з електропозитивними елементами для отримання твердих речовин, які варіюються від ковалентного до іонного характеру.
Фосфор (P) є важливою частиною життя, як ми його знаємо. Без фосфатів у біологічних молекулах, таких як АТФ, АДФ та ДНК, ми б не були живі. Фосфорні сполуки також можна знайти в мінералах наших кісток і зубів. Це необхідна частина нашого раціону. Насправді, ми споживаємо його майже у всіх продуктах, які ми їмо. Фосфор досить реактивний. Ця якість елемента робить його ідеальним інгредієнтом для сірників, оскільки він настільки легкозаймистий. Фосфор є життєво важливим елементом для рослин.
Халькогени не мають стійких металевих елементів. Тенденція до катенату, міцність одиночних зв'язків та реактивність зменшуються, рухаючись вниз по групі. Оскільки електронегативність халькогенів зменшується вниз по групі, також зростає їх схильність до придбання двох електронів для утворення сполук у стані окислення −2. Найбільшу схильність до утворення множинних зв'язків з іншими елементами має найлегший член, кисень. Він не утворює стійких катенованих сполук.
Кисень - це елемент, який широко відомий широкій громадськості через велику роль, яку він відіграє у підтримці життя. Без кисню тварини не могли б дихати і, отже, загинули б. Кисень не тільки важливий для підтримки життя, але відіграє важливу роль у багатьох інших хімічних реакціях. Кисень є найпоширенішим елементом в земній корі і становить близько 20% повітря, яким ми дихаємо. Історично склалося відкриття кисню як елемента, необхідного для горіння.
Сірка (група 16) реагує майже з усіма металами і легко утворює сульфідний іон S2−, в якому він має ступінь окислення 2−. Сірка реагує з більшістю неметалів.
Галогени мають високу реакцію. Всі галогени мають відносно високі енергії іонізації, а кислотна сила і окислювальна сила їх оксокислот зменшується вниз по групі. Галогени настільки реактивні, що жоден з них не зустрічається в природі як вільний елемент; натомість усі, крім йоду, знайдені у вигляді галогенідних солей з іоном X −. Їх хімія - це виключно хімія неметалів. Відповідно до періодичних тенденцій енергії іонізації зменшуються вниз по групі.
Благородні гази характеризуються високими енергіями іонізації та низькою спорідненістю електронів. Сильнодіючі окислювачі необхідні для окислення благородних газів з утворенням сполук. Благородні гази мають валентну електронну конфігурацію із замкнутою оболонкою. Енергії іонізації благородних газів зменшуються зі збільшенням атомного числа. Тільки високоелектронегативні елементи можуть утворювати стабільні сполуки (наприклад, F і O) з благородними газами в позитивних станах окислення, не окислюючись самі.
