chap9 s区元素
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s区元素概述
铷
铯
钫
ⅡA Be Mg Ca Sr Ba Ra
铍镁钙锶钡镭
第十章 碱金属和 碱土金属元素
碱金属和碱土金属的存在
10.1 S区元素概述
ⅠA Li Na K Rb Cs Fr
主白要云锂以石菱[M镁gC石钠a（(COM3)g2C]钾存O3在)、 铷
铯
钫
ⅡA Be Mg Ca Sr Ba Ra
铍镁钙锶钡镭
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5 Rb Sr Y Zr Ne Mo Tc Re Rh Pa Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
55 6 Cs
56
5771
Ba La
72 Hf
73 Ta
74 W
75 76 77 Re Os Ir
7
87 Fr
88
89103
104
Ra Ac Rf
105 Db106Fra bibliotekSg107 Bh
108 109 Hs Mt
110
Uun
111 Uuu
112 Uub
第十章 碱金属和 碱土金属元素
10.1 S区元素概述
ⅠA
1 1 H ⅡA
0
2 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He
34 2 Li Be
5 6 7 8 9 10 B C N O F Ne
ⅡA Be Mg Ca Sr Ba Ra 铍镁钙锶钡镭
第十章 碱金属和 碱土金属元素
碱金属和碱土金属的存在
10.1 S区元素概述
ⅠA Li Na K Rb Cs Fr
锂钠钾铷铯钫 ⅡA 主B要e 以NaMCgl形式存Ca在于海S洋r 、盐B湖a和岩石Ra中
chap9s区元素
> 0.32
碱 性 增 强
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 0.25 0.18 0.14 0.13 0.12
碱 性 增 强
LiOH NaOH KOH RbOH CsOH
0.13 0.10 0.087 0.082 0.077
碱性增强
显然，金属离子的电子层结构相同时， 值越小，碱性越强。
14
（4）金属镁、钙的应用
镁是最轻的结构金属，也是用途最大的碱土金属。
镁合金质轻,机械强度高，被广泛用于航天工业，目
前发射到空间轨道上的飞行器中镁比其它任何金属
都多。
钙很少用于制合金，在某些特殊金属（如：锆、钍、
铀、镧系金属）和钐钴永磁合金的制造中用作还原
剂。钙是合成CaH2（造氢剂）的起始物，也用作钢、
3
碱金属元素的一些性质
元 原子序数 价电子构型 金属半径 (pm) 离子半径 (M+，pm) 固体密度 (kg/m3，20C) 硬度（金刚石 = 10） 熔点（C) 沸点（C) 电负性 第一电离能 (kJ/mol) 第二电离能 (kJ/mol) E M /M 电极电势 (V) 素 锂 (Li) 3 2s1 152 60 530 0.6 180 1317 1.0 520 7298 -3.04 钠 (Na) 11 3s1 186 95 970 0.4 97.8 881.4 0.9 496 4562 -2.71 钾 (K) 19 4s1 227 133 860 0.5 63.2 756.5 0.8 419 3051 -2.93 铷 (Rb) 37 5s1 248 148 1530 0.3 39 688 0.8 403 2633 -2.93
s区、d区、ds区重要元素及其化合物
s区、d区、ds区重要元素及其化合物(s Block, ds Block, d Block Elements and Compounds)9.1 s区元素s区元素中锂(Lithium)、钠(Sodium)、钾(Potassium)、铷(Rubidium)、铯(Cesium)、钫(Francium)六种元素被称为碱金属(alkali Metals)元素。
铍（Beryllium）、镁(Magnesium)、钙(Calcium)、锶(Strontium)、钡(Barium)、镭(Radium)六种元素被称为碱土金属(alkaline earth metals)元素。
锂、铷、铯、铍是稀有金属元素，钫和镭是放射性元素。
碱金属和碱土金属原子的价层电子构型分别为ns1和ns2，它们的原子最外层有1～2个电子，是最活泼的金属元素。
9.1.1 通性碱金属和碱土金属的基本性质分别列于表9-1和表9-2中。
表9-1碱金属的性质碱金属原子最外层只有1个ns电子，而次外层是8电子结构(Li的次外层是2个电子)，它们的原子半径在同周期元素中(稀有气体除外)是最大的，而核电荷在同周期元素中是最小的，由于内层电子的屏蔽作用较显著，故这些元素很容易失去最外层的1个s电子，从而使碱金属的第一电离能在同周期元素中最低。
因此，碱金属是同周期元素中金属性最强的元素。
碱土金属的核电荷比碱金属大，原子半径比碱金属小，金属性比碱金属略差一些。
s区同族元素自上而下随着核电荷的增加，无论是原子半径、离子半径，还是电离能、电负性以及还原性等性质的变化总体来说是有规律的，但第二周期的元素表现出一定的特殊性。
例如锂的EΘ(Li+/Li)反常地小。
表9-2碱土金属的性质s区元素的一个重要特点是各族元素通常只有一种稳定的氧化态。
碱金属的第一电离能较小，很容易失去一个电子，故氧化数为＋1。
碱土金属的第一、第二电离能较小，容易失去2个电子，因此氧化数为＋2。
在物理性质方面，s区元素单质的主要特点是：轻、软、低熔点。
09 第十二章 s区元素
烃类热裂解: 烃类热裂解: CH4(g) → C + 2H2(g)
1273K ,催化剂
6
第二节
碱金属和碱土金属元素概述
ns1
+1
ns2 +2
价层电子 氧化值
7
Ei,n:电离能 Eea:电子亲合能 E0:标准电极电势 电离能 电子亲合能 标准电极电势
8
Ei,n:电离能 Eea:电子亲合能 E0:标准电极电势 电离能 电子亲合能 标准电极电势
21
白色晶体,易吸水潮解. 白色晶体,易吸水潮解. 二,氢氧化物 氢氧化物易溶, 较小. 溶解度: 碱金属氢氧化物易溶 碱土金属s较小 溶解度: 碱金属氢氧化物易溶,碱土金属 较小.
中强碱
溶解度,碱性都依次增大 溶解度,
两性 中强碱
溶解度, Be(OH)2 , Mg(OH)2 难溶 溶解度,碱性都依次增大
焰色反应
Li
红色 图
Na 黄色
Cpp-262
K ,Rb,Cs 紫色
Ca 橙红色 Sr
洋红
Ba
绿色
26
第五节 锂,铍的特殊性和对角线规则 1,锂,铍的某些特性 , 单质:熔点,沸点,硬度分别远高于同族其他元素 分别远高于 单质:熔点,沸点,硬度分别远高于同族其他元素 导电性相对较 相对较弱 导电性相对较弱 锂化合物: 水合能大, ° 锂化合物:Li+的水合能大,E°(Li+/Li)反常低 反常低 铍化合物:BeCl2为共价化合物 为共价化合物 铍化合物: Be(OH)2+2NaOH =Na2[Be(OH)4]
2 2 2 2
工业制法: 电解饱和食盐水 工业制法: 电解饱和食盐水 制法 2 H2O + 2e- →H2↑+ 2OH2Cl--2e → Cl2↑ 阳极
《s区和p区元素》课件
《S区和P区元素》PPT课 件
欢迎来到《S区和P区元素》PPT课件！在本节中，我们将探索元素周期表中的 S区和P区元素，素
元素周期表中分为S区和P区两个区域，S区元素包含具有特殊电子结构的元素，而P区元素则包含一般元素。
S区元素的特点
S区元素具有特殊的电子结构，导致其在物理和化学性质上有独特的表现。
P区元素的特点
P区元素的电子结构与S区元素不同，因此它们在物理和化学性质上与S区元素 有所不同。
S区元素的分类
S区元素可以进一步分为碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素和内过渡 金属元素。
P区元素的分类
P区元素包括典型非金属元素、金属loid元素和金属元素，它们具有不同的性 质和特点。
应用举例
通过几个具体的例子，我们将探讨S区和P区元素在现实生活中的应用。
总结
通过对S区和P区元素的比较，我们可以更好地理解它们的区别和联系，并分析它们在未来的应用前景。
欢迎来到《S区和P区元素》PPT课件！在本节中，我们将探索元素周期表中的 S区和P区元素，素
元素周期表中分为S区和P区两个区域，S区元素包含具有特殊电子结构的元素，而P区元素则包含一般元素。
S区元素的特点
S区元素具有特殊的电子结构，导致其在物理和化学性质上有独特的表现。
P区元素的特点
P区元素的电子结构与S区元素不同，因此它们在物理和化学性质上与S区元素 有所不同。
S区元素的分类
S区元素可以进一步分为碱金属元素、碱土金属元素、过渡金属元素和内过渡 金属元素。
P区元素的分类
P区元素包括典型非金属元素、金属loid元素和金属元素，它们具有不同的性 质和特点。
应用举例
通过几个具体的例子，我们将探讨S区和P区元素在现实生活中的应用。
总结
通过对S区和P区元素的比较，我们可以更好地理解它们的区别和联系，并分析它们在未来的应用前景。
大学无机化学第十二章S区元素PPT课件
碱土金属的导电性和 导热性良好，其良好 的延展性也使其易于 加工。
碱土金属的密度较大， 且随原子序数增加而 增大。
碱土金属的化学性质
碱土金属的化学性质活泼，有较 强的还原性，容易失去电子成为
正离子。
碱土金属离子具有较强的水合能 力，易与水反应生成氢氧化物。
碱土金属的氧化物大多数为碱性 或两性氧化物，表现出较强的碱
镓的化合物在医药、农业和电子工业等领域也有广泛应用。
镓、铟、铊的性质和用途
铟的性质和用途
铟是一种银白色的软金属，具有较好的延展性和导电性，主要用于制作液晶显示 器和电子元件。
镓、铟、铊的性质和用途
铊的性质和用途 铊是一种银白色的金属，具有较低的熔点和沸点，主要用于制作高温温度计和光电管等器件。
铊的化合物在医药和农业等领域也有一定的应用。
铋的性质和用途
铅是一种青白色的金属，具有较高的密 度和耐腐蚀性，主要用于制作电池、颜 料和涂料等材料。
铅的化合物在医药、农药和染料等领域 也有广泛应用。
THANKS
感谢观看
S区元素在周期表中的位置
总结词
S区元素在周期表中占据第1列和第2 列的位置。
详细描述
在周期表中，S区元素占据第1列和第 2列的位置，这些位置对应于元素周期 表的s区和p区。这些元素具有相似的 电子构型和化学性质，通常表现出强 烈的金属性质。
S区元素的特点和性质
要点一
总结词
S区元素具有低原子序数、小原子半径、高电离能、低电子 亲和能等特点。
大学无机化学第十二章s 区元素ppt课件
• S区元素的概述 •氢 • 碱金属 • 碱土金属 • 其他S区元素
01
S区元素的概述
S区元素的定义
无机化学课件12-s区元素
对土壤的影响
土壤污染
S区元素在工业生产过程中 可能通过废渣、废气等途 径进入土壤，导致土壤污 染。
土壤质量下降
这些元素在土壤中积累， 可能影响土壤的理化性质 ，导致土壤质量下降。
农产品安全问题
被污染的土壤可能影响农 作物的生长和品质，进而 影响农产品安全。
对大气的影响
大气污染
S区元素可能以气态或颗粒物的形 式排放到大气中，造成大气污染 。
SUMMAR Y
01
S区元素的概述
定义与特性
定义
S区元素指的是元素周期表中第12族（IIIB族）的元素，包括钪（Sc）、钇（Y ）、镧（La）、锕（Ac）等。
特性
S区元素都是金属元素，具有金属的通性，如导电、导热、延展性等。它们在化 学反应中通常表现出较强的还原性，易于失去电子成为正离子。
S区元素在自然界中的存在形式
金属氢化物是S区元素与氢反应生成的化合物，它们具有高的能量密度和稳定性。金属氢化物在能源储存和转换领域有潜在的 应用价值。
金属氢化物在工业中有一定的应用，如作为储氢材料和制备其他金属氢化物的原料。此外，一些金属氢化物还具有特殊的物 理和化学性质，可用于制备新型材料和器件。
REPORT
CATALOG
环保催化剂
利用硫元素制备的催化剂可用于 处理工业废气，降低污染物排放 。
合成新物质
含硫化合物
硫单质或硫化物可与其他元素合成多 种含硫化合物，如硫酸、硫代硫酸盐 等。
高分子材料
含硫元素的高分子材料具有特殊性能 ，如耐高温、抗氧化等，在航空、航 天等领域有广泛应用。
REPORT
CATALOG
DATE
REPORT
CATALOG
DATE
碱金属和碱土金属元素：s区元素概述
-△hHm(H+)
-
1 2
D
(H-H)
H+(g) + e-
-I1(H)
△hHm (M+) H(g)
M(g)
I1(M)
M+(g) +e-
△rH由m上=式{△可sub计H算m +碱I金1(M属)在+水△溶hH液m (中M+)} 转变+为{水-△合hH离m子(H过+)程- 12的D△(rHm-H) -I1(H)}
Cs(铯)
密度 0.53
0.97 0.86
1.53
1.88
(g·cm-3)
电负性 1.0
0.9 0.8
0.8
0.7
氧化氧数化数+1与族号+1一致，+1 +1 +1
E (*M(VE+)/M()L-3i.+0/4L常i)见反-常2的.7，1化3 是合由-物2.于92以4Li离+的子(-半2.9型8径) 为较(-主小3.02，6)易 与ⅡA水由分于B子eL(铍结i+)、合B生Meg成2(镁+半水) 合径C离小a(子钙，)放出S较r(锶多) 能量Ba所(钡致)
La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au
80 Hg
81 Tl
82 Pb
83 Bi
84 85 Po At
86 Rn
7
87 Fr
89-
88 10 Ra 3
Ac
10 4
Rf
10 5
Db
10 6
Sg
107
10 8
Bh Hs
10 9
Mt
110111 112
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12
(2)金属钠的应用 金属钠 由铅钠合金与烷基氯生产汽油抗震剂(四乙基铅) 4PbNa + 4C2H5Cl = (C2H5)4Pb + 3Pb + 4NaCl 作为还原剂: TiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl 在快速增殖反应堆中用作冷却剂 钠电池像锂电池一样是有前途的高功率电池.
7
§9.2 碱金属和碱土金属单质 1 物理性质 有金属光泽 导电,导热性好 延展性好 密度小 硬度小 熔沸点低
8
2 化学性质 易与H2直接化合成MH,MH2离子型化合物 与O2形成正常氧化物,过氧化物,超氧化物 易与H2O反应(除Be,Mg外),放出氢气. 与非金属作用形成相应的化合物 注:它们的活泼性有差异
区 元 素
S
——
2
§9.1
s 区元素概述
碱金属(IA ): ns1 碱金属 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 碱土金属(IIA ): ns2 碱土金属 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 都是活泼金属
3
碱金属元素的一些性质
元 原子序数 价电子构型 金属半径 (pm) 离子半径 (M+,pm) 固体密度 (kg/m3,20°C) 硬度(金刚石 = 10) 熔点(°C) 沸点(°C) 电负性 第一电离能 (kJ/mol) 第二电离能 (kJ/mol) 电极电势 E θ + / M (V) M 素 锂 (Li) 3 2s1 152 60 530 0.6 180 1317 1.0 520 7298 -3.04 钠 (Na) 11 3s1 186 95 970 0.4 97.8 881.4 0.9 496 4562 -2.71 钾 (K) 19 4s1 227 133 860 0.5 63.2 756.5 0.8 419 3051 -2.93 铷 (Rb) 37 5s1 248 148 1530 0.3 39 688 0.8 403 2633 -2.93
9
3 制备方法 由于碱金属和碱土金属的化学活泼性很强,决 定了它们不可能以单质的形式存在于自然界中, 均以矿物形式存在. 钠长石: Na [AlSi 3 O 8 ] 钾长石: K [AlSi 3 O 8 ] 光卤石: KCl MgCl 6H2O 2 锂辉石: LiAl(SiO3 ) 2 绿柱石: Be3 Al2 (SiO3 ) 6 菱镁矿: MgCO 3 石膏:
11
4 单质的应用 (1)金属锂主要用在四个方面: 锂 ① 制造氢化锂,氨基锂和合成有机锂化合物,有 机锂化合物在有机化学中用作还原剂和聚合 反应催化剂; ② 制造铝-锂合金,这种合金因质量轻和强度大 而用于空间飞行器; ③ 制造高功率长效电池(用于手表,计算机,心 脏起博器和车辆等); ④ 同位素(在天然锂中约占7.5%)受中子轰击可 产生热核武器的主要原料氚.
s区元素一些性质的变化趋势 区元素一些性质的变化趋势
6
注意: 注意: 碱金属和碱土金属元素在化合时,虽然多以离子 结合为特征,但在某些情况下仍显一定程度的共价 共价 性.其中锂,铍由于原子半径相当小,电离能相对 锂 地高于其它同族的元素(或者说,Li+,Be2+的离子 或者说, 或者说 极化力强),形成共价键的倾向比较显著 形成共价键的倾向比较显著. 极化力强 形成共价键的倾向比较显著 碱金属和碱土金属的原子半径,从上至下依次增 大,电离能和电负性依同样次序减小.因此,它们 它们 的金属活泼性也从上至下依次增强. 的金属活泼性也从上至下依次增强 碱金属的第二电离能(ns1,要失去内层全满的p轨 道上电子),碱土金属(ns2要失去内层全满的p轨 道上电子)的第三电离能特别大.
13
(3)金属钾,铷,铯,铍的应用 金属钾, 钾主要用于制造超氧化钾(供氧剂)和低熔点钾 钠合金(常为液体),用作干燥剂,还原剂,核 反应堆冷却剂. 铷和铯的消耗量极小,主要用于制造光电池.
133Cs的振动频率(9192631770/s)在长时间内保
持稳定,是标准国际单位制的时间标准. 铍(与镁和铝)属"轻金属",主要制造铍铜合 金用于电器设备.铍及铍基合金弹性-质量比,拉 伸应力和导热性都较高,被用于各种飞行器.氧 化铍用于特种陶瓷.
4
铯 (Cs) 55 6s1 266 169 1880 0.3 28.5 705 0.7 376 2230 -2.92
碱土金属元素的一些性质
元 原子序数 价电子构型 金属半径 (pm) 离子半径 (M+,pm) 固体密度 (kg/m3,20°C) 硬度(金刚石 = 10) 熔点(°C) 沸点(°C) 电负性 第一电离能 (kJ/mol) 第二电离能 (kJ/mol) 第三电离能 (kJ/mol) 电极电势 E θ + / M (V) M 素 铍 (Be) 镁 (Mg) 钙 (Ca) 4 2s2 111 31 1850 4 1280 2500 1.5 890 1757 14849 -1.85 12 3s2 160 65 1740 2.0 649 1105 1.2 738 1451 7732.8 -2.37 20 4s2 197 99 1540 1.5 839 1494 1.1 590 1145 4912 -2.87 锶 (Sr) 38 5s2 215 113 2600 1.8 768 1381 1.1 550 1064 4210 -2.89
20
实验表明,在过氧化物中存在过氧离子 过氧离子,在超氧化 过氧离子 物中存在超氧离子 超氧离子,其结构分别为: 超氧离子 [
O—O
过氧离子
]2-
(σ1s)2 (σ*1s)2 (σ2s)2 (σ*2s)2 (σ2p)2 (π2p)4 (π*2p)4 键级=1 超氧离子 [
O — O
22
碱金属和碱土金属的氢氧化物中,除Be(OH)2 为两 性,Mg(OH)2为中强碱外,其余均为强碱. 判断. 金属氢氧化物碱性强弱可用金属的离子势 判断 = Z/r 意义:值大,表明M与O原子间的引力大,该氢氧化 意义: 物易作酸式电离;反之,作碱式离解: M-O-H M-O-H MO- + H+ M+ + OH23
17
(2)氧化物 碱金属和碱土金属与氧反应可生成四种类型的氧化物: 普通氧化物,过氧化物,超氧化物和臭氧化物. 碱金属中只有锂和氧直接反应生成普通氧化物 普通氧化物, 锂 普通氧化物 4Li +O2 = 2Li2O 碱土金属在室温下和加热条件下与氧直接化合生 碱土金属 成普通氧化物,也可通过它们的碳酸盐或硝酸盐 的热分解而制得氧化物: 2M + O2 = 2MO MCO3 = MO + CO2↑
18
点燃
在纯氧中,在一定条件下,除铍和镁外,碱金 过氧化物,其中只 属和碱土金属都能生成相应的过氧化物 过氧化物 有钠和钡的过氧化物可由金属在空气中燃烧直接 得到. 2Na + O2 = Na2O2 过氧化钠与水或稀酸作用时会产生过氧化氢: Na2O2 +2H2O = 2NaOH + H2O2 Na2O2 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O2
19
除锂,铍,镁外,碱金属和碱土金属都分别能 形成超氧化物,一般地,金属性很强的元素容易 形成含氧较多的氧化物.钾,铷,铯在过量的氧 气中燃烧可直接制得黄色至橙色的固体超氧化物 超氧化物, 超氧化物 如:K + O2 =KO2
在冷冻条件下,臭氧与氢氧化钾生成臭氧化钾 臭氧化钾 3KOH +2O3 = 2KO3(s) + KOHH2O(s) +(1/2)O2 臭氧化钾遇水反应放出氧气: 4MO3 + 2H2O = 4MOH + 5O2↑
5
钡 (Ba) 56 6s2 217 135 3510 — 727 (1849) 0.9 503 965 — -2.90
IA Li Na
性质增加 原子半径 离子半径 化学活泼性 还原能力
IIA Be Mg Ca Sr Ba
K Rb Cs
性质增加 熔沸点 硬度 升华能 电离能 电负性 水合能 极化力
15
氢化物, §9.3 氢化物,氧化物和氢氧化物 (1)氢化物 碱金属和碱土金属与氢反应,除铍,镁生成过渡 铍 离子型氢化物.例 型金属氢化物外,其余都生成离子型氢化物 离子型氢化物 如: 2K + H2 = 2KH Sr +H2 = SrH2 离子型氢化物能被水强烈地分解放出氢气和产生 相应的碱: MH +H2O = MOH + H2↑ NaH + H2O = H2 + Na+ + OH16
第九章 s区元素 区元素
§9.1 §9.2 §9.3 §9.4 §9.5 s 区元素概述 碱金属和碱土金属单质 氢化物,氧化物和氢氧化物 氢化物, 盐类 锂,铍的特殊性和对角线规则
1
O2: Li+O2 →Li2O,Na+O2 →Na2O2,K+O2 →KO2 H2: M(M) +H2 →MH (MH2),MH+H2O→H2+OH → H2O: Li特殊性原因 特殊性原因 O2-: O2-+ H2O → OHO22-: O22-+H2O → OH-+H2O2 Na2O2+CO2→ , Fe(CrO2)2+Na2O2 → O2-: O2-+ H2O → OH-+H2O2+O2 > 0.32 性 0.22< <0.32 性 性 < 0.22 —— 性—— 性 性——M+ 性 殊
碱金属离子氢化物还可与AlCl3,BF3等形成配位 氢化物,其中最主要的是氢化铝锂LiAlH4,它是 LiAlH 由氢化锂在非极性乙醚中与三氯化铝反应而成的: 4LiH +AlCl3 =Li[AlH4] +3LiCl 它在有机合成中用作还原剂,在无机合成上用于 制备一些氢化物,如: 3BCl3 + 3LiAlH4 = 2B2H6 +3AlCl3 +3LiCl
(2)金属钠的应用 金属钠 由铅钠合金与烷基氯生产汽油抗震剂(四乙基铅) 4PbNa + 4C2H5Cl = (C2H5)4Pb + 3Pb + 4NaCl 作为还原剂: TiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl 在快速增殖反应堆中用作冷却剂 钠电池像锂电池一样是有前途的高功率电池.
7
§9.2 碱金属和碱土金属单质 1 物理性质 有金属光泽 导电,导热性好 延展性好 密度小 硬度小 熔沸点低
8
2 化学性质 易与H2直接化合成MH,MH2离子型化合物 与O2形成正常氧化物,过氧化物,超氧化物 易与H2O反应(除Be,Mg外),放出氢气. 与非金属作用形成相应的化合物 注:它们的活泼性有差异
区 元 素
S
——
2
§9.1
s 区元素概述
碱金属(IA ): ns1 碱金属 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 碱土金属(IIA ): ns2 碱土金属 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 都是活泼金属
3
碱金属元素的一些性质
元 原子序数 价电子构型 金属半径 (pm) 离子半径 (M+,pm) 固体密度 (kg/m3,20°C) 硬度(金刚石 = 10) 熔点(°C) 沸点(°C) 电负性 第一电离能 (kJ/mol) 第二电离能 (kJ/mol) 电极电势 E θ + / M (V) M 素 锂 (Li) 3 2s1 152 60 530 0.6 180 1317 1.0 520 7298 -3.04 钠 (Na) 11 3s1 186 95 970 0.4 97.8 881.4 0.9 496 4562 -2.71 钾 (K) 19 4s1 227 133 860 0.5 63.2 756.5 0.8 419 3051 -2.93 铷 (Rb) 37 5s1 248 148 1530 0.3 39 688 0.8 403 2633 -2.93
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3 制备方法 由于碱金属和碱土金属的化学活泼性很强,决 定了它们不可能以单质的形式存在于自然界中, 均以矿物形式存在. 钠长石: Na [AlSi 3 O 8 ] 钾长石: K [AlSi 3 O 8 ] 光卤石: KCl MgCl 6H2O 2 锂辉石: LiAl(SiO3 ) 2 绿柱石: Be3 Al2 (SiO3 ) 6 菱镁矿: MgCO 3 石膏:
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4 单质的应用 (1)金属锂主要用在四个方面: 锂 ① 制造氢化锂,氨基锂和合成有机锂化合物,有 机锂化合物在有机化学中用作还原剂和聚合 反应催化剂; ② 制造铝-锂合金,这种合金因质量轻和强度大 而用于空间飞行器; ③ 制造高功率长效电池(用于手表,计算机,心 脏起博器和车辆等); ④ 同位素(在天然锂中约占7.5%)受中子轰击可 产生热核武器的主要原料氚.
s区元素一些性质的变化趋势 区元素一些性质的变化趋势
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注意: 注意: 碱金属和碱土金属元素在化合时,虽然多以离子 结合为特征,但在某些情况下仍显一定程度的共价 共价 性.其中锂,铍由于原子半径相当小,电离能相对 锂 地高于其它同族的元素(或者说,Li+,Be2+的离子 或者说, 或者说 极化力强),形成共价键的倾向比较显著 形成共价键的倾向比较显著. 极化力强 形成共价键的倾向比较显著 碱金属和碱土金属的原子半径,从上至下依次增 大,电离能和电负性依同样次序减小.因此,它们 它们 的金属活泼性也从上至下依次增强. 的金属活泼性也从上至下依次增强 碱金属的第二电离能(ns1,要失去内层全满的p轨 道上电子),碱土金属(ns2要失去内层全满的p轨 道上电子)的第三电离能特别大.
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(3)金属钾,铷,铯,铍的应用 金属钾, 钾主要用于制造超氧化钾(供氧剂)和低熔点钾 钠合金(常为液体),用作干燥剂,还原剂,核 反应堆冷却剂. 铷和铯的消耗量极小,主要用于制造光电池.
133Cs的振动频率(9192631770/s)在长时间内保
持稳定,是标准国际单位制的时间标准. 铍(与镁和铝)属"轻金属",主要制造铍铜合 金用于电器设备.铍及铍基合金弹性-质量比,拉 伸应力和导热性都较高,被用于各种飞行器.氧 化铍用于特种陶瓷.
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铯 (Cs) 55 6s1 266 169 1880 0.3 28.5 705 0.7 376 2230 -2.92
碱土金属元素的一些性质
元 原子序数 价电子构型 金属半径 (pm) 离子半径 (M+,pm) 固体密度 (kg/m3,20°C) 硬度(金刚石 = 10) 熔点(°C) 沸点(°C) 电负性 第一电离能 (kJ/mol) 第二电离能 (kJ/mol) 第三电离能 (kJ/mol) 电极电势 E θ + / M (V) M 素 铍 (Be) 镁 (Mg) 钙 (Ca) 4 2s2 111 31 1850 4 1280 2500 1.5 890 1757 14849 -1.85 12 3s2 160 65 1740 2.0 649 1105 1.2 738 1451 7732.8 -2.37 20 4s2 197 99 1540 1.5 839 1494 1.1 590 1145 4912 -2.87 锶 (Sr) 38 5s2 215 113 2600 1.8 768 1381 1.1 550 1064 4210 -2.89
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实验表明,在过氧化物中存在过氧离子 过氧离子,在超氧化 过氧离子 物中存在超氧离子 超氧离子,其结构分别为: 超氧离子 [
O—O
过氧离子
]2-
(σ1s)2 (σ*1s)2 (σ2s)2 (σ*2s)2 (σ2p)2 (π2p)4 (π*2p)4 键级=1 超氧离子 [
O — O
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碱金属和碱土金属的氢氧化物中,除Be(OH)2 为两 性,Mg(OH)2为中强碱外,其余均为强碱. 判断. 金属氢氧化物碱性强弱可用金属的离子势 判断 = Z/r 意义:值大,表明M与O原子间的引力大,该氢氧化 意义: 物易作酸式电离;反之,作碱式离解: M-O-H M-O-H MO- + H+ M+ + OH23
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(2)氧化物 碱金属和碱土金属与氧反应可生成四种类型的氧化物: 普通氧化物,过氧化物,超氧化物和臭氧化物. 碱金属中只有锂和氧直接反应生成普通氧化物 普通氧化物, 锂 普通氧化物 4Li +O2 = 2Li2O 碱土金属在室温下和加热条件下与氧直接化合生 碱土金属 成普通氧化物,也可通过它们的碳酸盐或硝酸盐 的热分解而制得氧化物: 2M + O2 = 2MO MCO3 = MO + CO2↑
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点燃
在纯氧中,在一定条件下,除铍和镁外,碱金 过氧化物,其中只 属和碱土金属都能生成相应的过氧化物 过氧化物 有钠和钡的过氧化物可由金属在空气中燃烧直接 得到. 2Na + O2 = Na2O2 过氧化钠与水或稀酸作用时会产生过氧化氢: Na2O2 +2H2O = 2NaOH + H2O2 Na2O2 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O2
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除锂,铍,镁外,碱金属和碱土金属都分别能 形成超氧化物,一般地,金属性很强的元素容易 形成含氧较多的氧化物.钾,铷,铯在过量的氧 气中燃烧可直接制得黄色至橙色的固体超氧化物 超氧化物, 超氧化物 如:K + O2 =KO2
在冷冻条件下,臭氧与氢氧化钾生成臭氧化钾 臭氧化钾 3KOH +2O3 = 2KO3(s) + KOHH2O(s) +(1/2)O2 臭氧化钾遇水反应放出氧气: 4MO3 + 2H2O = 4MOH + 5O2↑
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钡 (Ba) 56 6s2 217 135 3510 — 727 (1849) 0.9 503 965 — -2.90
IA Li Na
性质增加 原子半径 离子半径 化学活泼性 还原能力
IIA Be Mg Ca Sr Ba
K Rb Cs
性质增加 熔沸点 硬度 升华能 电离能 电负性 水合能 极化力
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氢化物, §9.3 氢化物,氧化物和氢氧化物 (1)氢化物 碱金属和碱土金属与氢反应,除铍,镁生成过渡 铍 离子型氢化物.例 型金属氢化物外,其余都生成离子型氢化物 离子型氢化物 如: 2K + H2 = 2KH Sr +H2 = SrH2 离子型氢化物能被水强烈地分解放出氢气和产生 相应的碱: MH +H2O = MOH + H2↑ NaH + H2O = H2 + Na+ + OH16
第九章 s区元素 区元素
§9.1 §9.2 §9.3 §9.4 §9.5 s 区元素概述 碱金属和碱土金属单质 氢化物,氧化物和氢氧化物 氢化物, 盐类 锂,铍的特殊性和对角线规则
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O2: Li+O2 →Li2O,Na+O2 →Na2O2,K+O2 →KO2 H2: M(M) +H2 →MH (MH2),MH+H2O→H2+OH → H2O: Li特殊性原因 特殊性原因 O2-: O2-+ H2O → OHO22-: O22-+H2O → OH-+H2O2 Na2O2+CO2→ , Fe(CrO2)2+Na2O2 → O2-: O2-+ H2O → OH-+H2O2+O2 > 0.32 性 0.22< <0.32 性 性 < 0.22 —— 性—— 性 性——M+ 性 殊
碱金属离子氢化物还可与AlCl3,BF3等形成配位 氢化物,其中最主要的是氢化铝锂LiAlH4,它是 LiAlH 由氢化锂在非极性乙醚中与三氯化铝反应而成的: 4LiH +AlCl3 =Li[AlH4] +3LiCl 它在有机合成中用作还原剂,在无机合成上用于 制备一些氢化物,如: 3BCl3 + 3LiAlH4 = 2B2H6 +3AlCl3 +3LiCl