无机化学与化学分析PPT课件

1、1了解 s 区元素的物理性质和化学性质；6了解对角线规则和锂、铍的特殊性。5会用离子极化理论解释碳酸盐分解规律；4了解 s 区元素的重要盐类化合物，特别注意 盐类溶解性的热力学解释；3了解s区元素的氢化物、氧化物、氢氧化物 的性质，注意氢氧化物的碱性变化规律；2了解主要元素的矿物资源及单质的制备, 特 别注意钾和钠制备方法的不同；本章教学要求本章教学要求第1页/共55页12.1 概述概述 12.2 单质单质 12.3 化合物化合物 12.4 锂锂 、铍的特殊性、铍的特殊性 第2页/共55页12.1 概述概述 Generalization碱金属 (alkalin metals) (A): ns1

2、锂lithium钠sodium钾potassium铷rubidium铯caesium钫francium碱土金属 (alkalin earth metals) (A): ns2铍beryllium镁magnesium钙calcium锶strontium钡barium镭radium原子半径增大原子半径增大金属性、还原性增强金属性、还原性增强电离能、电负性减小电离能、电负性减小原子半径减小原子半径减小金属性、还原性减弱金属性、还原性减弱电离能、电负性增大电离能、电负性增大第3页/共55页 都是最活泼的金属都是最活泼的金属 形成的化合物大多是离子型的形成的化合物大多是离子型的 通常只有一种稳定的氧化态

3、通常只有一种稳定的氧化态 同一族自上而下性质的变化有规律同一族自上而下性质的变化有规律第4页/共55页12.2 单质单质 Simple substances12.2.1 物理和化学性质物理和化学性质 Physico-chemical property12.2.2 矿物资源和金属单质制备矿物资源和金属单质制备 N a t u r a l r e c o u r s e s , elementary substance abstraction12.2.3 用途概述用途概述 Generality of application第5页/共55页12.2.1 物理和化学性质物理和化学性质 有金属光泽，密度

4、小，硬度小，熔点低、导电、导热性好的特点1. 1. 单质的物理性质单质的物理性质第6页/共55页单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2BeO MgO CaO SrO BaO2(1) 与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物 2. 单质的化学性质单质的化学性质第7页/共55页为何空气中燃烧碱金属所得产物不同？QuestionQuestion 1 1Solution哪一个燃烧反应的哪一个燃烧反应的 负值最大，产物就是负值最大，产物就是哪一个。哪一个。 Na生成生成Na2O、Na2O2 和和 NaO2的的 分别是分

5、别是 376 kJmol-1, 430 kJmol-1和和 389.2 kJmol-1, 因此因此燃烧产物就是燃烧产物就是 Na2O2 。 的大小由的大小由 决定。其中决定。其中 的大的大小主要由小主要由 来决定。来决定。 则要由则要由Born-Haber 循环循环来决定。循环中的晶格能值的大小对整个反应能否进来决定。循环中的晶格能值的大小对整个反应能否进行及产物稳定性关系重大。行及产物稳定性关系重大。3. 晶格能则要求阴、阳离子具备一定的晶格能则要求阴、阳离子具备一定的 “匹配匹配” 条件，条件，产生最好的能量效应。此即所谓的产生最好的能量效应。此即所谓的“大大-大，小大，小-小小”规规则。

6、则。 GmrmrmrSTHGmrHmrHGGG第8页/共55页(2) 与水作用与水作用 碱金属被水氧化的反应为: 2 M(s) + 2 H2O (l) 2 M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g)碱土金属被水氧化的反应为: M(s) + 2 H2O (l) M+(aq) + 2 OH-(aq) + H2(g)远不如相邻碱金属那样剧烈，镁和铍在水和空气中因生成致密的氧化物保护膜而显得十分稳定。 LiLiNaNaKK第9页/共55页 锂的标准电极电势比钠或钾的标准电极电势小，为什么 Li与水反应没有其他金属与水的反应激烈？ 电极电势属于热力学范畴，而反应剧烈程度属于动力电极电势属于热力

7、学范畴，而反应剧烈程度属于动力学范畴，两者之间并无直接的联系。学范畴，两者之间并无直接的联系。 Li与水反应不激烈，主要原因与水反应不激烈，主要原因（1）锂的熔点较高，）锂的熔点较高，与与水反应产生的热量不足以使其熔化水反应产生的热量不足以使其熔化; (2)与水反应的产物溶与水反应的产物溶解度较小，易覆盖在金属锂的上面，阻碍反应继续进行。解度较小，易覆盖在金属锂的上面，阻碍反应继续进行。 5.3 26.4 19.1 17.9 25.8性性 质质 Li Na K Rb Csm.p./K 453.69 370.96 336.8 312.04 301.55MOH 在水中的在水中的溶解度溶解度/(mo

8、lL- -1)QuestionQuestion 2 2Solution第10页/共55页Li 的E值为什么最负？Be的E值最小？S 区金属元素相关电对的标准电极电势区金属元素相关电对的标准电极电势 E (单位单位：V)Li+/LiNa+/NaK+/KRb+/RbCs+/Cs-3.04-2.71-2.93-2.92-2.92Be2+/BeMg2+/MgCa2+/CaSr2+/SrBa2+/Ba-1.97-2.36-2.84-2.89-2.92QuestionQuestion 3 3Solution 锂的原子半径最小锂的原子半径最小、电离能最高电离能最高,但其溶剂化程度但其溶剂化程度(水水合分子数

9、为合分子数为25.3)和溶剂化强度和溶剂化强度(水合焓为水合焓为-519 kJmol-1 ）却是最大。却是最大。 E(Be2+/Be) 明显低于同族其余电对明显低于同族其余电对,与其高电离能有与其高电离能有关。无法被水合焓补偿：关。无法被水合焓补偿：121molkJ2.656BeBe)(I)(I第11页/共55页根据循环算得的准电极电势与下表中的数据十分接近。在计算时要用到下面的公式：nFEG- mr碱金属溶于水的能量变化及标准电极电势碱金属溶于水的能量变化及标准电极电势Na109.5495.7-413.8197.3-454.5-275.2-2.67-2.71性性 质质升华能升华能 S/kJm

10、ol-1电离能电离能 IM/kJmol-1水合能水合能 HM/kJmol-1总焓变总焓变Hm /kJmol-1 （计算值计算值） （实验值实验值）Li150.5520.1-514.1163.1-454.5-291.4-3.02-3.0401K91.5418.6-342.8175.1-454.5-279.4-2.90-2.931Rb86.1402.9-321.9165.1-454.5-289.4-3.00-2.98Cs79.9375.6-297.1158-454.5-296.5-3.07-2.9211molkJ/H12molkJ/HV/V/第12页/共55页 (3) 焰色反应焰色反应 (flam

11、e reaction)元元 素素 Li Na K Rb Cs Ca Sr Ba 颜颜 色色 深红深红 黄黄 紫紫 红紫红紫 蓝蓝 橙红橙红 深红深红 绿绿波波 长长 / nm 670.8 589.2 766.5 780.0 455.5 714.9 687.8 553.5 碱金属和碱土金属的化合物在无色火焰中燃烧时，会呈现出一定的颜色，称为焰色反应 (flame reaction)。可以用来鉴定化合物中某元素的存在，特别是在野外。第13页/共55页(4) 与液氨的作用与液氨的作用(am)e(am)MM(s)(l)NH3碱金属在液氨中的溶解度碱金属在液氨中的溶解度 (- -35)碱碱 金金 属属

12、元元 素素 M Li Na K Rb Cs 溶解度溶解度/ (mol L- -1) 15.7 10.8 11.8 12.5 13.0 碱金属与液氨的反应很特别，在液氨中的溶解度达到了超出人们想象的程度：第14页/共55页实验依据实验依据 碱金属的液氨溶液比纯溶剂密度小 液氨中随 C(M) 增大，顺磁性减少)e (2e-22溶解的任何碱金属，稀溶液都具有同一吸收波长的蓝光。实验证明该物种是氨合电子，电子处于46个 NH3 的 “空穴” 中。钠溶于某些干燥的有机溶剂（如醚）也会产生溶剂合电子的颜色. 用钠回流干燥这些溶剂时，颜色的出现可看作溶剂用钠回流干燥这些溶剂时，颜色的出现可看作溶剂处于干燥状

13、态的标志。处于干燥状态的标志。第15页/共55页 金属钠与水、液氨、乙醇的反应有何不同？ 2 Na(s) + 2 H2O(l) Na+ (aq) + 2 OH- - (aq) + H2(g) 2 Na(s) + CH3CH2OH(l) 2 CH3CH2ONa(l) + H2(g) Na(s) + (x+y) NH3 (l) Na+(NH3) x + e- - (NH3) yQuestionQuestion 4 4Solution第16页/共55页 您听到过“钠化钠”和“电子化钠”,这样的化合物名称吗？ 1974年年, 美国密西根州立大学的美国密西根州立大学的J L Dye 制备成功了制备成功了

14、Na阴离子的固体盐。阴离子的固体盐。 M(s) + cryp(soln) + am(l) M(cryp)+M(am)(s) X射线衍射实验明确证实射线衍射实验明确证实, 该固体盐的结构为该固体盐的结构为“钠化钠化钠钠”，其中的，其中的Na阴离子对应于阴离子对应于NaCl中的中的Cl-离子。离子。 M ( s ) + c r y p ( s o l n ) + am(l)M(cryp)+e(am)(s)“电子化钠电子化钠” Question 5Question 5Solution第17页/共55页M3PM3N (M = Li)MHMNH2 + H2MOH + H2汞齐汞齐MX （X = 卤素卤素

15、）M2O （M = Li, Na）M2CO3M+ (am) + e- (am)M2SM2O2 （M = Na, K, Rb, Cs）MO2 （M = K, Rb, Cs）碱碱 金金 属属 单单 质质 的的 某某 些些 典典 型型 反反 应应PN2MH3(溶液或气态溶液或气态)H2OMX2S液液NH3有有 Fe 存在存在HgO2O2 + CO2第18页/共55页碱碱 土土 金金 属属 单单 质质 的的 某某 些些 典典 型型 反反 应应M3N2 (M = Mg)MO + H2(M = Be, Mg)MO2 (M = Ba), MOM(OH)2 + H2(M = Ca, Sr, Ba)MH2 (M

16、 = Ca, Sr, Ba)M(NH2)2 + H2HMO2- + H2 (M = Be)N2H2O水蒸气水蒸气MO2NH3MX2NaOH第19页/共55页12.2.2 矿物资源和金属单质制备矿物资源和金属单质制备地壳中的丰度。表示为每地壳中的丰度。表示为每100 kg样品中金属质量样品中金属质量（单位为（单位为g）的对数（以）的对数（以10为底）。为底）。第20页/共55页23)LiAl(SiO锂辉石:83OAlSiNa钠长石:83OAlSiKO6HMgClKCl22O3H)(SOK(AlO)2243钾长石:光卤石:明矾石:绿柱石:菱镁矿:3MgCO石 膏:O2HCaSO24大理石:3CaC

17、O萤 石:2CaF天青石:4SrSO重晶石:4BaSO 本区元素均以矿物形式存在本区元素均以矿物形式存在第21页/共55页s s区金属单质的制备方法区金属单质的制备方法K CaRb SrCs BaLi BeNa Mg金属热还原法金属热还原法 可利用可利用Ellingham图图 进行判断进行判断电解含5859 (CaCl2) 的熔融 NaCl: 2Cl- - Cl2 +2e- -2 Na+ + 2 e- - 2 Na2 NaCl(l) 2 Na (l) + Cl2(g)(阴极阴极) (阳极阳极)熔盐电解法熔盐电解法第22页/共55页 钾的第一电离能钾的第一电离能(418.9 kJmol-1 )比

18、钠的比钠的 (495.8 kJmol-1)小小,但通过计算可知固相反应的但通过计算可知固相反应的rHm是个不大的正值。钾是个不大的正值。钾的沸点的沸点(766 C)比钠的比钠的(890 C )低低,当反应体系的温度控制当反应体系的温度控制在两沸点之间在两沸点之间,使金属钾变成气态使金属钾变成气态,金属钠和金属钠和KCl、NaCl 仍仍保保持在液态持在液态,钾由液态变成气态钾由液态变成气态,熵值大为增加熵值大为增加,反应的反应的TrSm项变大项变大,有利于有利于rGm变成负值使反应向右进行。同时变成负值使反应向右进行。同时,钾变钾变成蒸气成蒸气,设法使其不断离开反应体系设法使其不断离开反应体系,

19、让体系中其分压始终让体系中其分压始终保持在较小的数值。不难预料随保持在较小的数值。不难预料随Pk变小变小,rGm向负值的方向负值的方向变动向变动,有利于反应向右进行。有利于反应向右进行。 钾比钠活泼，为什么可以通过如下反应制备金属钾？KCl + Na NaCl + K熔融熔融QuestionQuestion 7 7Solution第23页/共55页两族元素金属和化合物的重要性可排出如下顺序：12.2.3 用途概述用途概述 顺序大体是按世界年产量大小排列的，表示不出排序较后元素在某些特定应用领域的重要意义。 金 属: Na Li K Cs Rb Mg Ca Be Ba Sr 化合物: Na K

20、Li Cs Rb Ca Mg Ba Sr Be第24页/共55页1. 制造氢化锂、氨化锂和合成有机锂化合物，后者用做制造氢化锂、氨化锂和合成有机锂化合物，后者用做 有机化学中的还原剂和催化剂；有机化学中的还原剂和催化剂；2. 制造合金制造合金Al-Li(含锂含锂3 % ),因质量轻和强度大而用于空因质量轻和强度大而用于空 间飞行器；间飞行器；3. 制造高功率长效电池（用于手表、计算机、心脏起搏制造高功率长效电池（用于手表、计算机、心脏起搏 器等）；器等）；4. 同位素同位素(在天然锂中约占在天然锂中约占.%)受中子轰击产生热核受中子轰击产生热核 武器的主要原料氚：武器的主要原料氚：HeHLi

21、n42316310第25页/共55页在此裂变中，1kg锂具有的能量大约相当于两万吨优质煤炭, 比U-235裂变产生的能量还要大8倍。1kg锂至少可以发出340千瓦的电力。金属锂金属锂 未来的新能源未来的新能源锂矿石冶炼锂盐同位素分离锂 - 6重 水 生 产 氘氘化锂 - 6氢弹氚锂 6元件(锂 - 铝合金)反应堆辐照分离纯化第26页/共55页安装在笔记本电脑中的锂离子电池是怎样工作的? LiCoO2 + 6 C(石墨) LiC6 + CoO2 充电充电放电放电 电池充电时电池充电时, Li+离子离开正极经由离子离开正极经由电解质流向负极电解质流向负极, 在那里嵌入石墨形成所在那里嵌入石墨形成所

22、谓的谓的“嵌入化合物嵌入化合物”,放电时向相反方向放电时向相反方向流动。流动。 锂离子电池成功运行的关键因素是锂离子电池成功运行的关键因素是, 两个电极都能两个电极都能充当充当 Li+ 离子的主体离子的主体 (Li+离子本身是客体离子本身是客体), 并因此被称之并因此被称之为为“摇椅电池摇椅电池” .第27页/共55页 工业用途小，世界年产量只及钠的 0.1% ！主要用于制造（生氧剂）和低熔点钠钾合金（用做干燥剂和还原剂），也用做核反应堆的冷却剂。1. 作为还原剂制造某些难熔的金属如铀、钍、锆等，特别作为还原剂制造某些难熔的金属如铀、钍、锆等，特别 是还原制备钛：是还原制备钛： TiCl4 +

23、 4 Na Ti + 4 NaCl3. 因具有高的导热性和低的中子吸收能力，被用做快速增因具有高的导热性和低的中子吸收能力，被用做快速增 殖反应堆的冷剂。殖反应堆的冷剂。4. 制作钠电缆、钠基电池和钠硫电池等。制作钠电缆、钠基电池和钠硫电池等。加热加热第28页/共55页 制造光电池的良好材料。133Cs 厘米波的振动频率(9192631770 s-1) 在长时间内保持稳定, 因而将振动这次所需要的时间规定为 SI 制的时间单位 s。利用此特性制作的铯原子钟 ( 测准至 1.0 10-9 s ) 在空间科学的研究中用于高精度计时。1999年花费年花费65万美元万美元,安放在美国国家标安放在美国国

24、家标准和技术研究所准和技术研究所.2000万年内误差不超过万年内误差不超过1 s最近由中科院研制的铯原子钟最近由中科院研制的铯原子钟, 200万年内误差不超过万年内误差不超过1 s香港市民在对时香港市民在对时. 100. 100万年内误差不超过万年内误差不超过1 1 s s第29页/共55页 “轻金属”，70 %80 % 用来制造铍铜合金。 金属铍和铍基合金的弹性-质量比、拉伸应力和导热性都较高，因而用于各种空间飞行器。还用于制造氧化物陶瓷、原子能反应堆中的中子减速剂。 最轻的一种结构金属，也是用途最大的碱土金属。耗量的70 % 用来制造合金。 广泛用于航空航天事业，也用于某些金属冶炼还原剂。

25、第30页/共55页QuestionQuestion 8 8铍的化合物有毒吗? ? 铍的毒性问题被搞得含混不清。许多报道都以不充分铍的毒性问题被搞得含混不清。许多报道都以不充分的研究工作为依据的研究工作为依据, 并错误地为后继的科学文献大量引用并错误地为后继的科学文献大量引用, 几乎所有的教材都告诉学生几乎所有的教材都告诉学生“铍的化合物有毒铍的化合物有毒”。 然而，然而，1948美国俄亥俄州一家美国俄亥俄州一家BeO加工厂发生的大火和爆炸使这加工厂发生的大火和爆炸使这个结论变得不确定。这次事故中个结论变得不确定。这次事故中, 工厂的铍制造设备中约工厂的铍制造设备中约有有2.5吨金属镁燃烧，事后

26、竟然没有发现消防人员、警察、吨金属镁燃烧，事后竟然没有发现消防人员、警察、视察员、维持秩序的海军预备役人员发生铍中毒症状的任视察员、维持秩序的海军预备役人员发生铍中毒症状的任何证据。根据这次事故得到的资料何证据。根据这次事故得到的资料, 吸入铍化合物似乎不吸入铍化合物似乎不会对健康造成严重危险会对健康造成严重危险, 同样没有证据表明皮肤接触元素同样没有证据表明皮肤接触元素铍或铍化合物将会导致皮肤病。铍或铍化合物将会导致皮肤病。Solution第31页/共55页12.3.1 与氧的二元化化物与氧的二元化化物 Binary compounds of alkalin metals with oxyg

27、en12.3.2 氢氧化物氢氧化物 Hydroxides12.3.3 碱金属的盐类化合物碱金属的盐类化合物 Salts of alkalin metals 12.3.4 碱土金属的盐类化合物碱土金属的盐类化合物 Salts of alkalin earth metals12.3.4 大环配位配合物大环配位配合物 Macrocyclic coordination compounds12.3 化合物化合物 Compounds第32页/共55页1 1. . 多样性多样性 “能量效应能量效应”要求体积较大的过氧阴离子、要求体积较大的过氧阴离子、超氧阴离子和臭氧阴离子更易被较大的金属阳离超氧阴离子和臭氧

28、阴离子更易被较大的金属阳离子所稳定子所稳定。12.3.1 与氧的二元化合物与氧的二元化合物K, Rb, Cs 还会形成臭氧化物：-3O正常氧化物(O2- -)过氧化物(O22- -)超氧化物(O2- -)8222p2s1s稳定性:2222OOO32p42p22p22s22s)()()()()(*KK42p42p22p22s22s)()()()()(*KK第33页/共55页2 2. . 制备制备直接222ONaO2Na22KOOK3 3. . 化学性质化学性质 与 H2O 的作用 (生成对应的碱)：222222222222II22OOH2KOHO2H2KOOH2NaOHO2HONaM(OH)OH

29、OM2MOHOHOM(Li Cs剧烈程度 ) (BeO除外)间接O2Na2NaONa222223NO6K10K2KNO(g)COMOMCO32第34页/共55页 熔矿时要使用铁或镍制坩埚，陶瓷、石英和铂制坩埚容易被腐蚀。 熔融的 Na2O2 与棉花、硫粉、铝粉等还原性物质会爆炸,使用时要倍加小心！ 与CO2的作用Li2O + CO2 Li2CO32 Na2O2 + 2CO2 2 Na2CO3 + O2(g)4 KO2 + 2 CO2 2 K2CO3 + 3 O2(g) 与矿石一起熔融分解矿物不溶于水不溶于水OH3CrONa4OFeONa7OCrFeO2242322232熔融)(不溶于水不溶于水

30、42222MnONaONaMnO熔融可溶于水可溶于水可溶于水可溶于水第35页/共55页2OH2M(OH)MOH,MOO,M2 （除Be(OH)2为两性外） 易吸水溶解易吸水溶解 碱土金属氢氧化物在水中溶解度如下（碱土金属氢氧化物在水中溶解度如下（2020）氢氧化物氢氧化物 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2溶解度溶解度/ 810- -6 510- -4 1.810- -2 6.710- -2 210- -1(molL- -1) 规律：阴、阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解度较大，相近的溶解度较小，即 “相差溶解” 规律. 溶解度与碱性12.3

31、.2 氢氧化物氢氧化物第36页/共55页重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐12.3.3 碱金属的盐类化合物碱金属的盐类化合物 绝大多数的碱金属形成离子型化合物，只有锂的某些盐(例如LiCl)具有一定程度的共价性。1. 1. 键型键型 通常具有较高的热稳定性, 惟有硝酸盐的热稳定性比较低, 加热分解的过程过程中产生O2。这一性质使KNO3成为火药的一种成分：2. 2. 热稳定性热稳定性2 KNO3(s) 2 KNO2(s) + O2(g) 940K第37页/共55页3. 3. 火焰的颜色火焰的颜色 前面已介绍过“焰色反应”。钠的发光机理为：Na+Cl-(g) Na(g) + Cl(g)Na

32、(g) Na*(g)Na*(g) Na(g) + h 4. 4. 溶解性溶解性 许多盐在水中易溶，例外的必须记住：例如锂的LiF、Li2CO3和Li3PO45H2O，钠的NaSb(OH)6和NaZn(UO2)3(CH3COO)96H2O，钾、铷和铯的M3Co(NO2)6，MB(C6H5)4，MClO4和M2PtCl6等却是非常重要的（离子鉴定）。第38页/共55页 盐溶解的热力学解释盐溶解的热力学解释结果：结果：有利对时或有利对时水合HrrrrUrr,XMXMXM-)()()(-X3M2XM1111rfrfHrrfU水合溶解焓较负（即溶解性较大）溶解焓较负（即溶解性较大）的化合物都是阴、阳离子

33、水合的化合物都是阴、阳离子水合焓差值（包括正值、负值）较焓差值（包括正值、负值）较大的化合物，也是阴、阳离子大的化合物，也是阴、阳离子半径相差较大的化合物。半径相差较大的化合物。离子半径 晶格能 离子电荷 水合焓影响影响第39页/共55页 一般的钠盐或钾盐是易溶的，一般的高氯酸盐也是易溶的，但为什么 NaClO4 的溶解度不大，而 KClO4更难溶？QuestionQuestion 9 9Solution Na+、K+、 电荷少、半径大，溶于水后离子水合电荷少、半径大，溶于水后离子水合程度不大，故溶解一般都是程度不大，故溶解一般都是熵增过程熵增过程，有利于溶解。，有利于溶解。 溶解的焓变主要来

34、自晶格能和水合能。溶解的焓变主要来自晶格能和水合能。 Na+、K+、 电荷少、半径大，因而它们的晶格能小。虽然电荷少、半径大，因而它们的晶格能小。虽然KClO4晶格能比晶格能比NaClO4更小些，但净减小值不会很大，因更小些，但净减小值不会很大，因为前者的晶格能本来就不大，但后者的水合能比前者却有为前者的晶格能本来就不大，但后者的水合能比前者却有较大的减小。较大的减小。 因此，对由大阳离子和大阴离子组成的化合因此，对由大阳离子和大阴离子组成的化合物来说，它们的晶格能虽然很小，但水合能更小，它们在物来说，它们的晶格能虽然很小，但水合能更小，它们在水中就变得难溶了。水中就变得难溶了。4ClO4Cl

35、O第40页/共55页 绝大多数是离子型晶体，但绝大多数是离子型晶体，但Be2+极化力强，极化力强，BeCl2 的共价性非常明显。的共价性非常明显。 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔点熔点 / 405 714 782 876 962 离子性增强离子性增强12.3.4 碱土金属的盐类化合物碱土金属的盐类化合物1. 1. 键型键型2. 2. 溶溶 解解 性性 溶解度依然符合“相差溶解”规律。对 和 两个大阴离子而言，阳离子半径较小的铍盐和镁盐都是易溶盐，而阳离子半径较大的BaSO4和BaCrO4溶解度都很小。 24SO24CrO第41页/共55页 稳定性 M2CO3 MC

36、O3分解反应分解反应 MCO3(s) = MO(s) + CO2(g) 的热力学数据的热力学数据 （298K）Mg+48.3+100.6+175.0Ca+130.4+178.3+160.6Sr+183.8+234.6+171.0Ba+218.1+269.3+172.111mr1mr1mrmolK/Jmol/kJmol/kJSHGM 2. 2. 碳酸盐的热稳定性碳酸盐的热稳定性 碳酸盐热分解有规律 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T分 /K 100 573 1110 1370 1570规律：含有大阴离子规律：含有大阴离子(如如 )的热不稳定性化合物的分的热不稳定性化合

37、物的分解解 温度随阳离子半径的增大而而增高温度随阳离子半径的增大而而增高.23CO第42页/共55页 规律的热力学解释Ur = UMO UMCO反应焓越高反应焓越高 分解温度越高分解温度越高部分依赖于部分依赖于 MO 和和 MCO3正正 、负离子平衡距、负离子平衡距离之差离之差3依赖于依赖于第43页/共55页铍族碳酸盐的分解温度铍族碳酸盐的分解温度性性 质质 阳离子极化力阳离子极化力/pm-110-2 分解温度分解温度/KBeCO3 21.3 298MgCO3 13.1 813CaCO3 9.7 1183SrCO3 8.1 1563BaCO3 7.2 1663 自然，我们也可以用离子极化理论来

38、解自然，我们也可以用离子极化理论来解释释 MCO3的分解温度的分解温度.其结果与上面从热力其结果与上面从热力学角度解释的结果一致学角度解释的结果一致.第44页/共55页 Ca2+、Mg2+(和其他二价阳离子和其他二价阳离子, 如如Fe2+)浓度较高的浓度较高的水叫硬水（水叫硬水（hard water）。）。 除去硬水中这些离子的过程叫水的软化除去硬水中这些离子的过程叫水的软化(Water Softening)。 离子交换法离子交换法( (ionic exchange) ) 2Na(RCOO)(s) + Ca2+(aq)Ca(RCOO)2(s) + 2 Na+(aq)离子交换树脂是带有羧基离子交

39、换树脂是带有羧基(COO-)或磺酸基或磺酸基(SO3-)的高聚物的高聚物 石 灰石 灰 - 苏 打 法苏 打 法 ( l i m e - s o d a process) Ca2+(aq) + CaCO3(s)Mg2+(aq) + 2 OH-(aq) Mg(OH)2 (s)(aqCO23第45页/共55页1. 碱金属的配合物为什么过去研究得很少？碱金属的配合物为什么过去研究得很少？ 主要是金属离子的的电荷和大体积使其配位能主要是金属离子的的电荷和大体积使其配位能 力比较小的缘故。力比较小的缘故。2. 大环配位化合物大环配位化合物 然而，然而，“大环效应大环效应”的的 发现使人们对该领域的兴发现使人们对该领域的兴 趣和系统研究迅速发展了趣和系统研究迅速发展了 起来！起来！12.3.4 大环配位配合物大环配位配合物第46页/共55页C.Pedersen 美国化学家美国化学家首次报道首次报道“冠醚冠醚” (crown ether) D.Cram 美国有机化学家美国有机化学家提出提出“主主-客体化学客体化学”（host-guest chemistry）J.M.Lehn 法国生物化学法国生物化学家家首次报道首