主族金属元素一碱金属和碱土金属.ppt

第八章第八章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属化学元素的自然化学元素的自然资资源源1、地壳、地壳 地地壳壳为为地地表表向向下下到到莫莫霍霍面面，其其厚厚度度差差异异较较大大，5km-80km不不等等，并并且且大大陆陆地地壳壳和和大大洋洋地地壳壳之之间间存在存在显显著的差著的差别别。2、地幔、地幔地幔从莫霍面以下到地幔从莫霍面以下到2900km。地幔分地幔分为为上地幔、下地幔及两者之上地幔、下地幔及两者之间间的的过过渡渡层层。3、地核、地核 2900km以下到地心。以下到地心。8种元素占地球种元素占地球(除去水圈和大气圈除去水圈和大气圈)总质总质量的量的99%10种元素占地壳种元素占地壳总质总质量的量的99%地球中元素含量从大到小地球中元素含量从大到小顺顺序序为为：Fe、O、Si、Mg、Ni、S、Ca、Al、Na、Co 90%1%地壳中元素含量从大到小地壳中元素含量从大到小顺顺序序为为：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti 99%元素在地壳中的相元素在地壳中的相对对含量称含量称为为丰度。丰度。生生产产无机物的原料：无机物的原料：1、化学、化学矿矿物物2、天然含、天然含盐盐水水(海水、海水、盐盐湖水、地下湖水、地下卤卤水等水等)3、大气、大气4、农农副副产产品品5、工、工业废业废料料A元素周期表元素周期表01 11 1 HHAAA A AA2 2 HeHe2 23 3 LiLi4 4 BeBe5 5 B B6 6 C C7 7 N N8 8 OO9 9 F F10 10 NeNe3 311 11 NaNa12 12 MgMgBB BB BB BBBBBB BB13 13 AlAl14 14 SiSi15 15 P P16 16 S S17 17 ClCl18 18 ArAr4 419 19 KK20 20 CaCa21 21 ScSc22 22 TiTi23 23 V V24 24 CrCr25 25 MnMn26 26 FeFe27 27 CoCo28 28 NiNi29 29 CuCu30 30 ZnZn31 31 GaGa32 32 GeGe33 33 AsAs34 34 SeSe35 35 BrBr36 36 KrKr5 537 37 RbRb38 38 SrSr39 39 Y Y40 40 ZrZr41 41 NbNb42 42 MoMo43 43 TcTc44 44 RuRu45 45 RhRh46 46 PdPd47 47 AgAg48 48 CdCd49 49 InIn50 50 SnSn51 51 SbSb52 52 TeTe53 53 I I54 54 XeXe6 655 55 CsCs56 56 BaBa57-57-71 71 LuLu72 72 HfHf73 73 TaTa74 74 WW75 75 ReRe76 76 OsOs77 77 IrIr78 78 PtPt79 79 AuAu80 80 HgHg81 81 TlTl82 82 PbPb83 83 BiBi84 84 PoPo85 85 AtAt 86 86 RnRn7 787 87 FrFr88 88 RaRa89-89-103 103 LrLr104 104 RfRf105 105 DbDb106 106 SgSg107 107 BhBh108 108 HsHs109 109 MtMt110 110 UunUun111 111 UuuUuu112 112 UubUub A中的中的钠钠、钾氢钾氢氧化物是典型碱，故氧化物是典型碱，故 A族族元素又称元素又称为为碱金属碱金属 A有有时时称称为为“土金属土金属”A中的中的钙钙、锶锶、钡钡氧化物性氧化物性质质介于介于“碱碱”与与“土土”族元素之族元素之间间，所以把，所以把A又称又称为为碱土金属碱土金属1 碱金属碱金属 1.1 碱金属元素概述碱金属元素概述碱金属是周期表的碱金属是周期表的A族，包括族，包括锂锂、钠钠、钾钾、铷铷、铯铯和和钫钫6种元素。由于它种元素。由于它们们氧化物的水溶液氧化物的水溶液显显碱性，所以称碱性，所以称为为碱金属。碱金属。钫钫是放射性元素。是放射性元素。本族元素原子的价本族元素原子的价电电子子层层构型构型为为ns1，在周期，在周期表中属于表中属于s区元素。区元素。Na、K分布分布较较广、丰度广、丰度较较高，主要以高，主要以氯氯化物形式存在。化物形式存在。Na:钠长钠长石石NaAlSi3O8K:钾长钾长石石KAlSi3O8 光光卤卤石石 KClMgCl26H2O，明，明矾矾等等Li:锂辉锂辉石石Li2OAl2O34SiO2碱金属是碱金属是银银白色的柔白色的柔软软、易熔、易熔轻轻金属。金属。碱金属元素的特点是：在同周期元素中，原子碱金属元素的特点是：在同周期元素中，原子半径最大，核半径最大，核电电荷最少。由于它荷最少。由于它们们的次外的次外层为层为8个个电电子（子（锂锂只有只有2个），个），对对核核电电荷的屏蔽作用荷的屏蔽作用较较强强，有效，有效核核电电荷荷较较小，所以最外小，所以最外层层的的1个个电电子离核子离核较远较远，电电离离能最低，很容易失去，表能最低，很容易失去，表现现出出强强烈的金属性烈的金属性。它。它们们与氧、硫、与氧、硫、卤卤素以及其他非金属都能素以及其他非金属都能强强烈反烈反应应，并，并能从能从许许多金属化合物中置多金属化合物中置换换出金属。出金属。元素元素 性质性质 锂锂钠钠钾钾铷铷铯铯 元素符号元素符号 原子序数原子序数 相对原子质量相对原子质量 价层电子构型价层电子构型 原子半径原子半径/pm 离子半径离子半径pm 电离能电离能I1/kJ.mol-1 电子亲和能电子亲和能 Y/kJ.mol-1 电负性电负性 电极电势电极电势Eo/V 熔沸点熔沸点变变化化Li36.9412s112368520601.0-3.045Na1122.993s115495496530.9-2.714 K1939.0984s1203133419480.8-2.925Rb3785.475s1216148403470.8-2.925Cs55132.96s1235169376460.7-2.923 本族自上而下原子半径和离子半径依次增大，本族自上而下原子半径和离子半径依次增大，其活泼性有规律的增强。例如，钠和水剧烈反应，其活泼性有规律的增强。例如，钠和水剧烈反应，钾更为剧烈，而铷、铯遇水则有爆炸危险。锂的活钾更为剧烈，而铷、铯遇水则有爆炸危险。锂的活泼性比其他碱金属大为逊色，与水的反应也较缓慢。泼性比其他碱金属大为逊色，与水的反应也较缓慢。与同一周期其他元素相比，碱金属的原子体积与同一周期其他元素相比，碱金属的原子体积最大，固体中的金属键较弱，原子间的作用力较小，最大，固体中的金属键较弱，原子间的作用力较小，故密度和硬度小，熔点低。故密度和硬度小，熔点低。2碱土金属碱土金属 2.1 碱土金属元素概述碱土金属元素概述碱土金属是周期表的碱土金属是周期表的A族元素，也属于族元素，也属于s区。包区。包括铍、镁、钙、锶、钡和镭。由于钙、锶、钡括铍、镁、钙、锶、钡和镭。由于钙、锶、钡的氧化物在性质上介于的氧化物在性质上介于“碱性的碱性的”碱金属氧化碱金属氧化物和物和“土性的土性的”难溶的氧化铝等之间，所以称难溶的氧化铝等之间，所以称为碱土金属，习惯上把铍、镁包括在内。镭是为碱土金属，习惯上把铍、镁包括在内。镭是放射性元素。放射性元素。Be:绿柱石绿柱石-3BeOAl2O36SiO2、硅、硅铍石铍石-3BeOSiO2、铝铍石、铝铍石Mg:菱镁矿菱镁矿-MgCO3、光卤石等、光卤石等Ca:分布广，以碳酸盐和硫酸盐形成存在。如方解石、石灰分布广，以碳酸盐和硫酸盐形成存在。如方解石、石灰 石石-CaCO3、石膏、石膏-CaSO42H2OSr:天青石天青石-SrSO4、碳酸锶矿、碳酸锶矿SrCO3Ba:重晶石重晶石-BaSO4、毒重石、毒重石BaCO3铍铍镁镁钙钙锶锶钡钡Be49.0122s2 289319001.57-1.85 Mg 1224.3053s2 2136657381.31-2.36Ca2040.084s2 2174995901.00-2.87Sr3887.625s2 21911135500.95-2.89Ba56137.36s2 21981355030.89-2.91 元素元素 性质性质 元素符号元素符号 原子序数原子序数 相对原子质量相对原子质量 价层电子构型价层电子构型 原子半径原子半径/pm 离子半径离子半径pm电离能电离能I1/kJ.mol-1电负性电负性(Pauling)Ao/V碱金属的一些重要反应碱金属的一些重要反应碱土金属的一些重要反应碱土金属的一些重要反应金属金属反应物质反应物质反应式反应式碱金属碱金属 碱土金属碱土金属H H2 22M+H2M+H2 2 2MH 2MH M+H M+H2 2 MH MH2 2碱金属碱金属 CaCa、SrSr、Ba Ba MgMgH H2 2O O 2M+2H 2M+2H2 2O O 2MOH+H2MOH+H2 2 M+2H M+2H2 2O O M(OH)M(OH)2 2+H+H2 2 Mg+HMg+H2 2O(g)O(g)MgO+HMgO+H2 2碱金属碱金属 碱土金属碱土金属卤素卤素2M+X2M+X2 2 2MX 2MX M+X M+X2 2 MX MX2 2Li Li MgMg、CaCa、SrSr、BaBaN N2 26Li+N6Li+N2 2 2M 2M3 3N N 3M+N3M+N2 2 M M3 3N N2 2金属金属反应物质反应物质反应式反应式碱金属碱金属 MgMg、CaCa、SrSr、BaBaS S 2M+S 2M+S M M2 2S S M+S M+S MS MSLi Li Na Na K K、RbRb、Cs Cs 碱金属碱金属 CaCa、SrSr、BaBaO O2 24Li+O4Li+O2 2 2Li 2Li2 2O O 2Na+O2Na+O2 2 Na Na2 2O O2 2 M+O M+O2 2 MO MO2 2 2M+O2M+O2 2 2MO 2MO M+O M+O2 2 MO MO2 2K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Ba2+的的鉴鉴定定离子离子鉴鉴定定试剂试剂鉴鉴 定定 反反 应应Na+KH2SbO4 Na+H2SbO4 NaH2SbO4(白色白色)K+Na3Co(NO2)6 2K+Na+Co(NO2)63-K2NaCo(NO2)6 (亮黄）亮黄）Mg2+镁试剂镁试剂Mg2+镁试剂镁试剂 天天蓝蓝色色 Ca2+(NH4)2C2O4Ca2+C2O4 CaC2O4 (白色白色)Ba2+K2CrO4 Ba2+CrO4 BaCrO4 (黄色黄色)中性或弱碱性中性或弱碱性中性或弱碱性中性或弱碱性碱性碱性习题：习题：P188 2、4 碱土金属和碱金属两族元素的性质有许多相似之处，碱土金属和碱金属两族元素的性质有许多相似之处，但仍有差异，概述如下：但仍有差异，概述如下：（1）碱土金属元素的价电子层构型为）碱土金属元素的价电子层构型为ns2。和同周。和同周期的碱金属元素相比，有效和电荷有所增加，因此，期的碱金属元素相比，有效和电荷有所增加，因此，核对电子的引力要强些，金属半径较小，金属键较强，核对电子的引力要强些，金属半径较小，金属键较强，致使它们单质的密度、硬度、熔点、沸点都比同周期致使它们单质的密度、硬度、熔点、沸点都比同周期的碱金属高得多。碱土金属物理性质的变化并无严格的碱金属高得多。碱土金属物理性质的变化并无严格的规律，这是由于碱土金属晶格类型不完全相同的缘的规律，这是由于碱土金属晶格类型不完全相同的缘故。故。（2）碱土金属的活泼性略低于碱金属，在碱土金属）碱土金属的活泼性略低于碱金属，在碱土金属的同族中，随着原子半径增大，活泼性也依次递增。的同族中，随着原子半径增大，活泼性也依次递增。（3）碱土金属燃烧时，也会发出不同颜色的光辉。）碱土金属燃烧时，也会发出不同颜色的光辉。镁产生耀眼的白光，钙发出砖红色光芒，锶及其挥镁产生耀眼的白光，钙发出砖红色光芒，锶及其挥发性盐（如硝酸锶）为艳红色，钡盐为绿色。在五发性盐（如硝酸锶）为艳红色，钡盐为绿色。在五彩缤纷的节日烟火中，它们是不可少的成分。彩缤纷的节日烟火中，它们是不可少的成分。（4）碱土金属和碱金属一样，也能形成氢化物，）碱土金属和碱金属一样，也能形成氢化物，且热稳定性要高一些，其中且热稳定性要高一些，其中CaH2最稳定，分解温度最稳定，分解温度约为约为1000摄氏度，是工业上重要的还原剂，也是有摄氏度，是工业上重要的还原剂，也是有用的氢源。用的氢源。（5）碱土金属的盐类与碱金属盐相比，溶解度较）碱土金属的盐类与碱金属盐相比，溶解度较小，且大多数含氧酸盐的热稳定性较低。小，且大多数含氧酸盐的热稳定性较低。