第20章碱金属碱土金属

1、学习目的：1.掌握碱金属、碱土金属单体的性质，了解其结构、存在、制造及用途与性质的关系2 .掌握碱金属、碱土金属氧化物的种类和重要氧化物的性质和用途3 .了解碱金属、碱土金属氢氧化合物的溶解性和碱性的变化规律4 、第2.0章s区金属(碱金属和碱土金属)、碱金属：包括a族、锂、纳金属钍、钾元素、注音字铯、钉6种金属元素体，这些个氧化物溶于水呈碱性，故称为碱金属。 碱土金属：包括a族、铍、镁、钙元素、锶、钡、镭元素6种金属元素体。 因为钙元素、锶、钡的氧化物的性质在“碱性”和“土壤质地”之间(以往，粘土的主要成分，不易溶于水的Al2O3称为“土”)。 其中锂、注音字铑、铯、铍为稀有金属，钏和镭元素

2、为放射性元素。 纳金属钍、钾元素、镁、钙元素和钡蕴藏在地壳内，它们的单体和化合物的用途广泛。20-1碱金属和碱土类金属的共通性、s区元素体在周期表中的位置、碱金属的基本性质、碱土类金属的基本性质、原子半径增大金属性、还原性增强功能、电负性减少、共通性： 1结构： ns1-2 2键特征：虽然是络离子型，但根据情况显示某种程度的共通性Li、Be的一些化合物有明显的共价性。 3 I、a是同一周期中最低的。 碱金属原子的最外层只有一个电子，次外层为8个电子(Li为2个电子)，对核电源电荷的屏蔽效果强，因此该价电子远离核校，特别容易丢失，因此各周期元素体的第一电能是碱金属最低的。 4.m.p. b.p

3、.硬度低，从上到下，从高到低。 导电性a碱金属原子体积最大，只有一个结合电子，由于固体中原子间的引力小，所以熔点、沸点、硬度、升华热低，Li一NaK一Rb一Cs的顺序降低。 碱土类金属，由于核外有2个有效的结合电子，原距离小，金属键强度大，因此，熔点、沸点、硬度均高于碱金属，但导电性低于碱金属，5 .络离子有味道：例如Li络离子甜滋滋； k、Na络离子味咸； Ba2络离子味道苦涩。 6 .挥发性盐的炎色反应。 存在盐(X-. CO32- SiO32- SO42-等)的Li、Be:氧化物。 由于碱金属和碱土金属的化学性质活跃，只能以化合状态存在于自然段中。 在碱金属中，纳金属钍和锂广泛分布于地壳

4、中，两者的存在度为2.5%。 主要矿物有纳金属钍长石NaAlSi3O8和钾长石KA1Si3O8、光卤石KClMgCl26H20和钙钛矿K2SO4A12(SO4)324H2O等。 海水中氯化纳金属钍的含量为2.7，植物灰中也含有钾元素盐。 锂的重要矿物为锂元素Li20A1203 4SiO2，锂、注音字铑、铯为自然段，蕴藏量分散得较少，被列为稀有金属。 碱土类金属除镭元素外，自然段的小分布也很广泛，镁除了光卤化物外，还有白云石CaCO3MgCO3和菱镁矿MgCO3等。 海水中含有大量镁的氯化物和硫酸盐，1971年世界镁产量的一半以上是以海水为原料生产的。 铍的最重要的矿物是绿柱石3BeOAl2O3

5、6SiO2。 钙元素、锶、钡存在于自然段中的主要形式难以溶解的碳酸盐和硫酸盐，如方解石CaCO3、碳酸帐矿SrCO3、碳酸钡矿、石膏CaSO42H2O、天青石SrSO4、BaSO4等。 20-2碱金属和碱土类金属的单体、2.1碱金属单体、Li、Na、k、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、碱土类金属单体、无机化学、Li Cs、Ba、Ca、Sr、Be、Mg、体心立方、面心立方栈内存、 银白色金属光泽(Be为钢灰色)的密度小(Li、Na、k比水轻，锂是固体单体中最轻，其密度约为水的一半)硬度低的低熔点，热传导性好，s区单体的熔点变化，软的金属、IA、IIA族金属单体轻，这是同一点相似性、变性

6、、融点沸点密度、碱金属的一般保存方法：锂：保存在流动残奥鳍上，或保存在固体残奥鳍上的纳米金属钍，钾元素：放入灯油中的注音字铑：保存在流动残奥鳍上的铯：保存在流动残奥鳍上，LiNaKCaSrBa需要油封，活性大与空气长时间接触或遇到水蒸气时会立即氧化。 Rb和Cs很活跃，一般的商品用氩气安瓿包装，油封已经很难联特罗尔了。 碱金属(特别是钾元素、注音字镭、Cs光电效应最强)在光线下发射电子，对光线敏感的是铯，是光电池的好材料。 注音字镭、铯可用于制造最准确的计时器注音字镭、铯原子时仪。 1967年铯原子时仪规定的秒正式规定为新的国际时间单位。 碱金属在常温下可以形成液态合金(772%K和228%N

7、a，熔点2607K )和钠汞齐(熔点2362K )，前者由于具有比较高的比热和宽的液化范围而被用作反应堆冷却剂，后者由于具有缓慢的还原性而被有机合成作为还原剂使用。 纳金属钍常用于实验室，去除各种有机溶剂中残留的微量水分。 锂的用途越来越广泛，如锂和锂合金是理想的高能燃料。 锂电池是高能量电池。 碱土金属中实际用途较大的是镁。 主要用于制作合金。 铍作为新兴材料越来越受到重视。 这两个元素体中有一些在生物界起着重要的作用。 金属钍和钾元素是生物必需的重要元素体。 镁对所有的有机界都是必要的。 用途、碱金属在室温下迅速地与空气中的氧反应，所以碱金属在空气中被有会儿放置的话，在金属表面生成氧化物，

8、在锂的表面除了氧化物以外还生成氮化物。 纳金属钍、钾元素在空气中稍微加热后燃烧(纳金属钍生成Na2O2、钾元素生成KO2等)，注音字铯和铯在室温下接触空气后立即燃烧生成更复杂的氧化物。 4lio22li2o6lin22li3n4na2o2，单体的化学性质，1 .与空气反应，与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物。单质在空气中燃烧，形成对应的氧化物： li2oNa2o2koo2beomgocaosrobao2，镁带燃烧，这个问题可以由燃烧产物在燃烧反应的能量变化来推断：哪个燃烧反应的rG负值最大，生成物是哪一个，na是nas 由于生成Na2O2和NaO2的g分别为-376 kJmol-1、-4

9、30 kJmol-1和389.2 kJmol-1，因此燃烧产物为Na2O2. 为什么在空气中燃烧碱金属有所不同？ Question，3 .点阵能与阴、阳络离子电荷的积成正比，与阴、阳络离子的距离成反比。 于是，要求阴、阳络离子具有一定的“匹配”条件，产生最高的能量效应。 在所谓的“大-大、小-小”规则中，氧化物在空气中容易吸收二氧化碳形成碳酸盐：由于Na2O CO2=Na2CO3，所以碱金属应该储藏在灯油中，锂的密度最小，可在煤油中漂浮，因此在流动残奥散热片中浸渍或固体碱土金属的活性稍差，室温下，这些个的金属表面逐渐生成氧化膜。 在空气中加热后才反应，除了氧化物之外，还生成氮化物(Ca3N2、

10、Mg3N2)。 因为3Ca N2=Ca3N2，所以在金属溶解中经常使用Li、Ca等作为除瓦斯气体剂，去除溶解在熔融金属中的氮和氧。 2、与水的作用： Li、Na、k、2M (s) 2H2O (l) 2MOH (aq) H2(g )、Ca、单体的化学性质、金属纳金属钍、碱金属纳金属钍、钾元素、钙元素、镁均与水反应。 金属纳米金属钍与水反应激烈，释放出H2。 反应释放出的热量使纳金属钍熔化，变成小球的钾元素和水的反应激烈，燃烧着的注音字铯和水发生激烈反应，发生爆炸。 钾元素与水反应，纳金属钍与水反应，碱土金属也能与水反应。 铍与水蒸气反应，镁分解热水，钙元素、锶、钡与冷水反应激烈。 根据Ca H2

11、O、标准电极电势的不同，锂的活性应该比铯大，但实际上与水的反应没有纳金属钍那么激烈。这是因为，(1)锂的熔点高，反应时产生的热不能熔融，但纳金属钍与水反应时放出的热能够熔融纳金属钍，因此固体锂与水接触的表面不像液体纳金属钍那样大，(2)反应生成物LiOH的溶解度小，被复锂的表面，反应碱金属和碱土金属都是活性金属，在已知是强还原剂的同一民族中，金属的活性在从上到下逐渐增强的同一周期内从左到右金属的活性变弱。 3 .还原剂在高温下碱金属和碱土金属可以夺取氧化物中的氧。 镁将SiO2的硅元素还原成单体Si，夺取氯化物中的氯元素。 例如，金属纳米金属钍可以由T1Cl4置换金属钛。 SiO2 2MgSi

12、 2MgO T1C14 4NaTi 4NaCl，4 .与液体阿摩尼亚的作用、M1(xy)NH3 M1(NH3)y e(NH3)x (蓝色) M2(2xy)NH3 M2(NH3)2y 2e(NH3)x (蓝色)、溶剂和电子离解并与阿摩尼亚和阳性络离子该溶液之所以具有高导电性主要是因为存在溶剂化电子。 因为溶液中含有很多溶剂，所以是顺磁性。 微量杂质如过渡金属盐类、氧化物和氢氧化合物的存在、光化作用可促进溶液中碱金属与液体阿摩尼亚的反应，生成氨基化物： Na NH3(l)=NaNH2 1/2H2钙元素、锶、钡也应溶解于液体阿摩尼亚生成和类似于碱金属液体阿摩尼亚溶液的蓝色溶液中碱金属液体阿摩尼亚溶液

13、中的溶剂和电子是强还原剂。 这些个广泛应用于无机和有机的制造。20-2-2单体的制备，另一方面，熔盐电解法：由于碱金属和碱土金属的性质活跃，一般采用电解这些个的熔融化合物的方法制造。 纳金属钍和锂主要由电解熔融的氯化物制成。 NaCl、BeCl2、MgCl2等注意：无法电解KCl，产生KO2和k，并发生爆炸。纳米金属钍的制备，加入氯化钙元素可以降低电解质的熔点(混合盐的熔点约为873K )，防止纳米金属钍的挥发，还可以降低金属纳米金属钍的分散性，由于熔融混合物的密度大于金属纳米金属钍，纳米金属钍可浮于表面。 2NaCl(CaCl2)=2Na Cl2，电解得到的纳金属钍含有约1%的钙元素，电解、

14、二、裂解法：碱金属的化合物，例如吩化物、与氰化物层叠的氮化物、加热能分解为碱金属。 KCN=4K 4C N2 MN3=2M 3N2(M=Na、k、Rb、Cs )这种方法是精确定量碱金属的方法，所以Rb、Cs是常用的。 三、热还原法热还原法一般采用焦炭和碳化物作为还原剂，钾元素、注音字铯、铯是采用Na、Ca、Mg、Ba等在高温和低压下还原这些个的氯化物的方法制造的。 例如，CaCl 2.2 nb2salo2mg=MGA l2o4cs k2co3c=2kco2k KC2=caf2k2c、1273K-1423K、1473K、真空、20.3碱金属和碱金属碱金属20-3-1氧化物和氧化可以形成多种氧化物

15、、普通氧化物M2O、过氧化物M2O2、超氧化物MO2和臭氧杀菌氧化物MO3。 当碱金属在过量的空气中燃烧时，锂生成氧化锂Li2O，纳米金属钍生成过氧化纳米金属钍，钾元素、注音字铯、铯生成超氧化物。 碱土金属一般生成普通氧化物MO，钙元素、锶、钡与过氧化物形成超氧化物。 1. O2-的制备： li2m2o2ma : m (a ) omamc3sr (NO3 ) 2，2 .性质：1)盐化学基性： BeO为两性2 )络离子型(BeO除外)、u大、m.p .硬度高(电荷高、u高； 钥匙的长度，u的高度。 因此，a、同族的u下降，m.p .下降)，另一方面，普通的氧化物、颜色： A:Li2OCs2O逐渐

16、变深，Li2O、Na2O白色、K2O鹅黄色、Rb2O亮黄色、Cs2O橙红色a :白色固体、二：过氧化物a(Li除外) o 其分子轨道式几乎抵消了KK(2S)2(*2S)2(2P)2(2P)4(*2P)4的耦合和反耦合轨道，嵌入2Px轨道的电子形成耦合，耦合水平为1。制备： m2o2m2o2na2o2性质：1)水解作用： na2o2h2o2naoh2)酸分解： Na2O2 H2SO4H2O2 Na2SO4 3 )与氧化物反应的Na2O2 CO2=Na2CO3 O2(供氧剂) 氧化性：2Cr3n a2o 2.4 oh-2 cro 4.2-6 na2h2on a2o2Cr2o3=na2cro4na2

17、o2MnO2=na2MnO 4， na2o2作为分解矿石的无损音频压缩编码，na2o2具有氧化性和还原性，氧化性突出的2 h2o 2.2 h2o o o o 2， 注意：除了Na2O2的强碱性、氧化性、A:外，其馀的元素体可以生成过氧化物BaO2:制备性质：稀酸和反应-H2O2，三、过氧化物MO2 A:制备：纳金属钍、钾元素、注音字铯在过剩的氧气中燃烧时过氧化物mo2o 2 除了M O2 (过)=MO2 A:Mg以外，其他元素体均可生成超氧化物来制备：在高压下，通过加热了O2的过氧化物，得到不纯的超氧化物MO4、MO2 O2 (过)=MO4、高压，2结构：分子轨道式： O2-kk (2s )2(3有o2-中1.3个的价电子，其中耦合和反耦合的轨道几乎抵消，耦合的(2P)2构成耦合，与耦合的(2P)2反耦合的(*2P)1构成三电子耦合的耦合电平： (2 4-3)/2=1.5超氧络离子o2-最终成对的电子O2-的结合能级比O2小，因此稳定性比O2差。 3、性质：实际上超氧化物是一种强的氟化剂，与水反应激烈： 2mo2CO2o2h2o2moh也与CO2反应释放氧：由于4mo2co2o22m2co3o2，CO2和再生O2都可以去除，也可以用于急