锂是最轻的金属元素，同时它具有很高的反应活性。
介 绍
●锂的金属活动性极强，能强烈地与熔融合金中的氧、氮、氯、硫等元素反应形成化合物。因此，锂常被用作铜、钢等金属冶炼的脱氧剂与脱硫剂，以去除金属中的有害杂质及缺陷。
●锂离子电池是率先由日本索尼公司在20世纪90年代商业化的一种可充电电池。锂离子电池的正极通常为含锂化合物（如 LiCoO2等），负极为碳材料。当电池充电和放电时，锂离子便在电池的正、负极之间来回地嵌入与脱出。锂离子电池具备轻便与长寿命的优势，是人类在绿色能源领域的重要发明。2019年，约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰三位科学家因在锂离子电池领域的贡献荣获诺贝尔化学奖。
●使用锂离子电池供能的新能源车能真正地实现“零排放”，可解决传统汽车环境污染和石油资源紧缺的问题。目前，新能源车中应用较多的锂离子电池正极材料主要分为两类，分别是磷酸铁锂（LiFePO4）与三元镍钴锰酸锂。其中，磷酸铁锂的热稳定性和安全性较好，同时价格相对便宜；三元镍钴锰酸锂则可以通过增加镍的比例，获得较高的能量密度，提供更强劲的动力。
重要反应
锂可以在氧气中燃烧，生成氧化锂：
锂会与水发生剧烈反应，生成的氢氧化锂是一种强碱。由于锂的密度比水小，反应时锂会浮在水面上：
锂是唯一的在室温下就可以与氮气发生反应的金属。金属锂暴露在空气中变黑的主要原因是生成了氮化锂：
锂离子电池常用钴酸锂作为正极材料，电池充、放电的反应方程式：
锂与中国
●目前，中国的锂电池产业位居全世界第一，这与我国较早就开始重视锂电池技术中的科学、技术与工程问题密不可分。包括宁德时代、比亚迪在内的多家中国企业都拥有自主创新的锂离子电池技术，已实现了从“中国制造”到“中国智造”的转变。
铍吸引电子的能力较强。铍及其化合物都有较大毒性。
介 绍
●铍铜合金是一种密度低但强度高并具有良好延展性的材料，包括钟表在内的许多精密仪器的关键部件均选用铍铜合金。
●铍是两性金属，它既能与酸反应，又能与碱反应。铍的许多性质与第IIIA族的铝很接近，这便是元素周期表中的对角线规则，即锂与镁、铍与铝、硼与硅这三对在元素周期表中处于对角线位置的元素，彼此的性质有许多相似之处。对角线规则也体现出元素周期表排布的合理性以及构思的巧妙性—它不仅说明了元素的本质，更揭示了不同元素之间的内在联系。
硼是元素周期表第IIIA族中唯一的非金属元素。
介 绍
●硼酸（H3BO3）的酸性比碳酸还弱。实验室中常用硼酸来处理强碱造成的皮肤灼伤。
●硼单质的应用较少，但硼的化合物应用较广。硼砂、硼酸和硼的多种化合物都是化工、建材、医药、农业等产业的重要原料。玻璃、陶瓷、洗涤剂和农用化肥的生产与制造均是硼化物的主要用途。
●碳化硼（B4C）是硬度仅次于金刚石的坚硬材料，在装甲涂层、枪炮喷嘴与研磨工具中有着广泛的应用。
●到目前为止，共有三次与硼相关的化学研究获得了诺贝尔化学奖，分别是1976年的硼烷结构研究、1979年的将硼或磷的化合物引入有机合成的研究以及2010年的硼化合物偶联反应研究。
碳是世界上能形成化合物种类最多的元素。丰富的碳的化合物造就了生命的多样性。
介 绍
●碳对于地球上的生命系统是不可或缺的，它是构成有机物的骨架元素。包括脂肪、氨基酸、蛋白质、糖在内的多种有机物都是生命产生的物质基础。
●纳米碳材料是近年来科学研究的热点。碳纳米管、石墨烯和富勒烯分别对应着一维、二维和三维的纳米碳材料。这些纳米碳材料有着特殊的物理性能和化学性能，尤其是石墨烯，兼具了优异的力学、热学、电学与光学等性能，在新能源电池、柔性显示屏、海水淡化、电子器件、催化、生物传感等方面有着广泛的应用前景。2010年，英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因成功发现石墨烯而获得了诺贝尔物理学奖。
●大量的二氧化碳排放对自然环境有着严重的危害。化石燃料的燃烧排放出大量二氧化碳，同时，大规模的森林被毁导致植物光合作用吸收的二氧化碳量减少。大气中的二氧化碳含量急剧升高，会导致全球范围内的气温上升，以及极地冰川融化、海平面上升等现象，严重影响了地球的生态平衡，使得沿海地区面临着淹没的危险。
重要反应
碳在空气中可以燃烧，在氧气充足的条件下充分燃烧可生成二氧化碳，在氧气不充足的条件下不充分燃烧则生成一氧化碳：
煤气的主要成分是一氧化碳。一氧化碳燃烧发出蓝色的火焰，生成二氧化碳，并放出大量的热：
工业上由炽热的焦炭和水蒸气反应制得一氧化碳和氢气的混合物，俗称“水煤气”：
大气中的二氧化碳可通过植物的光合作用转化为糖类和氧气：(https://www.xing528.com)
碳与中国
●2020年，中国发布了“碳达峰”和“碳中和”计划。本着人类命运共同体的理念，中国正采取行动，积极应对气候变化，尽早实现碳达峰，并努力争取碳排放量净增为零。这不仅是体现国际责任感的大国担当，也是推动自身结构性改革、建设美丽中国的必然要求。
自然界中大部分氮元素以氮气的形式存在，氮气约占大气体积的78%。氮气分子是最稳定的双原子分子。
介 绍
●氮是组成氨基酸的基本元素之一。植物的生长离不开氮。当氮源充足时，植物可合成较多的蛋白质，生长迅速，果实也饱满。因此，适量施加氮肥能提高作物的产量和质量。
●氨气有强烈的刺激性气味，能灼伤皮肤、眼睛和呼吸器官。人体吸入过多的氨气甚至会导致死亡。然而，氨是工业生产上必不可少的化合物，是制造化肥的重要原料。合成氨反应是人工化肥的生产支柱，为人类粮食的生产做出了巨大贡献。
●氮肥厂、工业窑炉与汽车尾气都会排放出大量的氮氧化物（NOx，如NO与NO2等）。氮氧化物会导致酸雨和光化学烟雾的形成，并消耗臭氧，极大地损害人类的自然环境。
●硝酸（HNO3）具有强氧化性，其中氮元素的化合价为 ＋5价。浓硝酸见光或遇热会分解生成二氧化氮，二氧化氮溶于硝酸，使溶液呈浅黄色。因此，浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中，且放置于阴暗处。浓硝酸易挥发，浓度98%以上的硝酸也称为发烟硝酸。
重要反应
点燃的镁条在氮气中不会熄灭，反而会更加剧烈地燃烧起来：
氮气和氢气在催化剂和高温、高压条件下可反应生成氨气，这就是著名的合成氨反应：
实验室常用加热铵盐和碱的固体混合物的方式制备氨气：
金属与硝酸反应一般不生成氢气，而生成硝酸盐、氮氧化物和水。硝酸具有氧化性，不同浓度的硝酸的氧化性不同，所得的氮氧化物也不同：
氧元素广泛分布于整个生物圈中。氧气约占大气体积的21%，同时，氧也以化合态的形式存在于水层和岩层中。
介 绍
●氧气是一种化学性质活泼的气体，在一定条件下可直接氧化多种元素。除了少数贵金属和稀有气体外，几乎所有元素都能形成含氧化合物，例如常见的二氧化碳、氧化铁、氧化铜等等。氧化物的性质也是门捷列夫确定元素周期律的一大依据。
●地球上，绝大多数生命体依靠氧来维持生命活动，人类时刻需要氧气供给呼吸。此外，氧气还有着较为广泛的工业应用。例如，氧气的助燃性可用于金属的焊接；钢铁产业中的氧气炼钢法通过吹氧，缩短冶炼时间，提高钢铁质量；用氧气代替空气进行有色金属熔炼，可降低能耗、减少有害气体排放。面对巨大的氧气需求，工业上常用液化空气法制取氧气，液化空气法的原理是空气中各气体组分的沸点不同。此外，膜分离技术收集空气中的氧气也成为近年来工业制氧的新思路。
●氧具有两种同素异形体，分别是由两个氧原子构成的氧气与由三个氧原子构成的臭氧。臭氧具有更强的氧化作用，另外还有杀菌、脱臭的效果。地球大气层的臭氧层可以有效地阻挡紫外线直射到地球表面，是地球生命的保护伞。
●过氧化氢（H2O2）俗称“双氧水”，是一种基本的过氧化物。它的化学性质活泼，对环境友好，是重要的化工原料，作为氧化剂、漂白剂、消毒剂，以数千吨的规模生产。
重要反应实验室里常用双氧水溶液或氯酸钾（KClO3）固体的分解反应制备氧气，反应中，二氧化锰（MnO2）作为催化剂不参与反应。氧气不易溶于水，故生成的氧气可用排水法收集：大量金属和非金属都能在氧气中发生燃烧反应，并生成相应的氧化物：
氟是电负性最大的元素，氧化性极强，极易从别的元素那里夺取电子，形成最外层电子满排列的稳定结构。
介 绍
●氟的化学性质极其活泼，冷的木炭接触氟气就能燃烧。涉及氟的大部分化学反应都很剧烈，也常伴随着爆炸的发生。
●氟一度被称为“死亡元素”。剧毒的氟气和强腐蚀性的氢氟酸都对人体有着致命的威胁。在研究氟元素的历史中，许多科学家因对它了解得不够深入，未加防护直接暴露于含氟环境而失去了生命。法国科学家亨利·莫瓦桑曾因首次提取氟元素获得了1906年的诺贝尔化学奖，但他因长期接触含氟物质，在此后第二年便不幸离世。
重要反应
氟气与水反应时可以将水中的氢夺走，并释放出氧气：
氟气的化学性质非常活泼，可以与氢气发生爆炸性化合反应，生成氟化氢：
氢氟酸是氟化氢的水溶液，它可以腐蚀玻璃。因此通常选择聚四氟乙烯容器，而不是玻璃瓶来保存氢氟酸：
氖为由单原子分子构成的惰性气体，化学性质极不活泼，目前还没有发现氖的稳定化合物。
介 绍
●稀有气体在通电后受到电场的电离作用，会发出美丽的光芒，这一现象被称为“辉光放电”。绚丽的霓虹灯和有趣的辉光球都是基于这一原理制造的。当人用手碰触辉光球的玻璃罩时，会造成局部的电场分布不均，辉光便在碰触区变得更亮，产生了“光随指动”的有趣现象。
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