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第十七章 s 区元素

第十七章 s 区元素. 17.1 s 区元素的通性 17.2 s 区元素的单质 17.3 s 区元素的化合物 17.4 离子晶体盐类的溶解性. 17.1 s 区元素概述. 碱金属 (IA ): ns 1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 碱土金属 (IIA ): ns 2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 都是活泼金属. 物理性质：

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第十七章 s 区元素

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  1. 第十七章 s区元素 17.1 s区元素的通性 17.2 s区元素的单质 17.3 s区元素的化合物 17.4 离子晶体盐类的溶解性

  2. 17.1 s区元素概述 • 碱金属(IA ): ns1 • Li, Na, K, Rb, Cs, Fr • 碱土金属(IIA ): ns2 • Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra • 都是活泼金属

  3. 物理性质： • 单质具有金属光泽，有良好的导电性和延展性；碱金属原子只有一个价电子且原子半径较大，故金属键弱，熔沸点低，碱土金属的金属键要强一些，熔沸点、密度和强度也高一些。

  4. IA IIA Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba 原子半径增大 密度增大 熔点、沸点、硬度降低 导电性降低 原子半径减小 熔点、沸点、硬度增大

  5. IA IIA Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba 金属性、还原性增强 电离能、电负性减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大

  6. 1、原子半径在同周期中最大 • 2、易失去最外层电子形成稳定化合物 • IA（碱金属） 最易失去ns1电子金属性最强 • IIA（碱土金属） 金属性较强 • 3、具有稳定的氧化态 • IA（碱金属） +1 • IIA（碱土金属） +2 • 4、短周期（n=1、2）元素和长周期元素性质差别较大（H、Li、Be）

  7. 化学性质 1.易与H2直接化合成MH、MH2离子型化合物 2.与O2形成正常氧化物、过氧化物、超氧化物 3.易与H2O反应(除Be、Mg外） 4.与非金属作用形成相应的化合物 注：它们的活泼性有差异

  8. 锂的发现简史 • 锂元素是1817年被瑞典年青的化学家阿尔费德森（Arfvedson J.A.1792─1841）年发现的。当时25岁的阿尔费德森在瑞典著名的化学家贝齐里乌斯（Berzelius J.J. 1779—1848）的实验室工作，他在分析从攸桃岛采集的透锂长石时，发现矿石中氧化硅、氧化铝的含量与矿石的总量不相符合，误差为3％。在进一步分析研究后，他发觉这种矿石所形成的硫酸盐的性质与钾和钠的硫酸盐不同，他利用新金属硫酸盐与钾和钠的硫酸盐在水中的溶解度不同，首先分离出这种新金属的硫酸盐。 • 锂是自然界里被发现的第三个碱金属元素，因为锂是从矿石中被发现的，它不同于钾和钠是从植物体中发现的，希腊文称石头为Lithos，所以贝齐里乌斯把这种新金属称为Lithium，化学符号Li，中译名为锂。

  9. 钠和钾的发现简史 • 在19世纪初，伏特（Volta A.G. 1745—1827，意）发明了电池后，各国化学家纷纷利用电池分解水成功。英国化学家戴维（Davy H. 1778—1829）先用苛性钾的饱和溶液实验，所得的结果却和电解水一样，只得到氢气和氧气。后来电解熔融的苛性钾，在阴极上出现了具有金属光泽的、类似水银的小珠。他把这种小小的金属颗粒投入水中，即起火焰，在水面急速奔跃，发出刺刺的声音。就这样，戴维在1807年10月6日发现了金属钾，几天之后，他又从电解苛性钠中获得了金属钠。 • 戴维将钾和钠分别命名为Potassium和Sodium，因为钾是从草木灰（Potash），钠是从天然碱──苏打（Soda）中得到的，它们至今保留在英文中。钾和钠的化学符号K，Na分别来自它们的拉丁文名称Kalium和Natrium。

  10. 铷（音如），RUBIDIUM，源自，rubidus，或“红色”（为铷盐燃烧时的焰色）之意，1861年发现。铷（音如），RUBIDIUM，源自，rubidus，或“红色”（为铷盐燃烧时的焰色）之意，1861年发现。 • 铯（音色），CAESIUM，源自caesius，意为天蓝色，因铯盐燃烧呈蓝色，1860年发现。为最柔软的金属，在28℃时即熔为液体。 • 钫（音方），FRANCIUM，源自法国国名France，于1939年被玛丽特·佩雷（一度担任过居里夫人的助手）发现，为锕衰变生成的一种短寿命产物。有趣的是，是钫事实上从来没有被人看见过。

  11. 铍的发现简史 • 绿宝石亦称祖母绿，翠绿晶莹，光彩夺目，是宝石中的珍品。它含有一种重要的稀有金属--铍。铍的希腊文原意就是“绿宝石”的意思。1798年，法国化学家沃克兰（Vauquelin Niclas Louis, 1763-1829）对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现了铍。 • 单质铍在三十年后的1828年由德国化学家维勒（Friedrich Woler, 1800-1882）用金属钾还原熔融的氯化铍而得到的。 • 铍最早被称为Glucinium，这一名词来自希腊文glykys，是甜的意思，因为铍的盐类有甜味。由于钇的盐类也有甜味，后来维勒把它命名为Beryllium，它来源于铍的主要矿石──绿柱石的英文名称beryl。元素符号为Be，中文命名为铍。

  12. 镁的发现简史 • 1808年5月，英国化学家戴维（Sir Humphry Davy,1778-1829）电解汞和氧化镁的混合物，得到镁汞齐，将镁汞齐中的汞蒸馏后，就得到了银白色的金属镁。 • 镁的英文名称为Magnesium，它的命名取自希腊文，原意是“美格尼西亚”，因为在希腊的美格尼西亚城附近当时盛产一种名叫苦土的镁矿（就是氧化镁），古罗马人把这种矿物称为“美格尼西·阿尔巴（magnesia alba）”，“alba”的意思是“白色的”，即“白色的美格尼西亚”。我国则根据这个词的第一音节音译成镁。镁的元素符号为Mg。

  13. 钙的发现简史 • 1808年5月，英国化学家戴维电解石灰与氧化汞的混合物，得到钙汞合金，将合金中的汞蒸馏后，就获得了银白色的金属钙。 • 钙的英文名称为Calcium, 它来自拉丁文中表示生石灰的一词“Calx”。因为戴维首次从石灰中取得钙，他为它命名，在“Calx”词后面加上通常用于金属的后缀“-ium”,将新元素命名为“Calcium”,意思是“从石灰中得到的金属”。我国则根据这个词的第一音节音译成“钙”。钙的元素符号为Ca。

  14. 锶（音思），STRONTIUM，源自Strontian，为苏格兰境内的一个地名，1790年发现。是一种罕有的金属。锶（音思），STRONTIUM，源自Strontian，为苏格兰境内的一个地名，1790年发现。是一种罕有的金属。 • 钡（音贝），BARIUM，源自barys，“重且密”的意思，1808年发现。 • 镭（音雷），RADIUM，源自radius，那是“辐射线”的意思，1898年为居里夫妇所发现。是目前地球上第六种最珍贵的元素。

  15. 17.2 s区元素的单质 17.2.1 单质的物理性质和化学性质 17.2.2 s区元素的单质的制备

  16. 17.2.1 单质的物理和化学性质 Gc2-704-18.8 Na K Li Rb Cs 图片 Gc2-711-18.14 Be Mg Ca Sr Ba

  17. 单质的物理性质 有金属光泽 密度小 硬度小 熔点低 导电、导热性好

  18. 单质的化学性质 1 与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物 单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物： Li2ONa2O2 KO2 RbO2 CsO2 BeO MgO CaO SrOBaO2 Na2O2 Li2O KO2

  19. 镁带的燃烧

  20. 2 与水作用 2M + 2H2O → 2MOH + H2（g） Li Na K Ca 具有很强的还原性

  21. 3 焰色反应 Cpp-262 Li Na K Sr Ca Ba

  22. 4 与液氨的作用 可在一些有机反应中作为还原剂

  23. 5、特性 • I、碱金属易互溶形成液态合金 • II、碱金属容易形成汞齐 • III、Cs具有光电效应 • IV、Be可被浓硝酸钝化

  24. 17.2.2 s区元素的单质的制备 • （1）电解熔融的氯化钠 • 阳极：2Cl- =Cl2 + 2e- • 阴极：2Na+ + 2e- = 2Na • 总反应：2NaCl = 2Na +Cl2 • （2）氧化镁的热还原法 • MgO(s) + C(s) = CO(g) + Mg(g)

  25. 17.3 s区元素的化合物 17.3.1 氢化物 17.3.2 氧化物 17.3.3 氢氧化物 17.3.4 重要盐类及其性质 17.3.5 锂 、铍的特殊性

  26. 1 均为白色晶体, 较高的熔点、沸点，熔融可以导电，热稳定性差 LiH NaH KH RbH CsH NaCl -90.4 -57.3 -57.7 -54.3 -49.3 -441 17.3.1 氢化物 • 一般为离子型氢化物（除Be） 在氢气流中加热生成

  27. 2 还原性强 (1) 钛的冶炼: (2)剧烈水解:

  28. 3. 形成配位氢化物 铝氢化锂 受潮时强烈水解

  29. 17.3.2 氧化物 1 形成三类氧化物 正常氧化物(O2-) 过氧化物(O22-) 超氧化物(O2-)

  30. 2 制备 直接: 间接:

  31. （1）正常氧化物 • 制备：Li、碱土金属在空气中燃烧 3、化学性质 碱金属氧化物 a、与水反应剧烈 （Li  Cs剧烈程度） b、可以和CO2反应生成碳酸盐

  32. 碱金属热稳定性小， Li2O >1700℃， • Na2O 1275℃升华，其余未达到熔点即分解 • 碱土金属氧化物熔点高、硬度较大 • CaO、SrO、BaO与水可剧烈反应 （BeO除外）

  33. 与水或稀酸反应放出H2O2 与CO2反应放出O2 • （2）过氧化物(O22-) • [-O-O-]2- 键级为1 含有一个σ键 比较重要的过氧化物有：Na2O2、BaO2 (可由金属在空气中燃烧生成)

  34. BaO2 实验室制H2O2的方法

  35. （3）超氧化物(O2-) • [O2-] 17电子 键级1.5 • 含有一个σ键和一个三电子π键 K、Rb、Cs在空气中燃烧可生成黄色至橙色的超氧化物， Na、Ca、Sr、Ba由过氧化物在高温高压下与O2作用制得

  36. 4、臭氧化物（O3-） • 只有K、Rb、Cs可以形成 • 3KOH(s) + 2O3(g) = • 2KO3(s) + KOH· H2O(s) +1/2O2(g) • KO3 桔红色晶体，缓慢分解为KO2 + O2 • 与水反应放出O2

  37. 三类氧化物的比较 1、稳定性: O2- > O2- > O22- 2、与水反应

  38. 17.3.3 氢氧化物 • LiOH NaOH KOH RbOH CsOH • 中强 强 强 强 强 • Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 • 两性 中强 强 强 强 （除BeO外） 性质：⑴ 易吸水溶解 ⑵ 溶解度与碱性 溶解度增大, 碱性增强

  39. Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 氢氧化物 溶解度 -6 -4 -2 -2 -1 8 2.3 10 2.1 10 10 6.6 10 1.2 10 × × × × × -1 / mol L · • 溶解度 • MOH易溶于水，放热 • 碱土金属溶解度（20℃）

  40. 离子势 R—OH 碱式解离 RO—H 酸式解离 z相同，r越大，碱性越强 r相同，z越大，碱性越弱

  41. 离子性增强 17.3.4 重要盐类及其性质 • 重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐 1 晶体类型：绝大多数是离子晶体 但碱土金属卤化物有一定的共价性。 Be2+极化力强 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2 熔点 / ℃ 415 714 775 874 962

  42. 2 一般无色或白色 3 溶解度：碱金属盐类一般易溶于水； 碱土金属盐类除卤化物、硝酸盐外 多数溶解度较小。 利用沉淀反应鉴别离子

  43. 4 热稳定性：一般而言较高 ⑴ 硝酸盐热稳定性差 ⑵ BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T分 /℃＜100 540 900 1290 1360 ⑶ 稳定性 M2CO3＞ MCO3

  44. 碱金属的盐类的其它性质 • Li+的半径小，所以许多锂盐难溶； • 碱金属的弱酸盐在水中都发生水解，水解后的溶液呈碱性； • 碱金属盐类有形成结晶水合物的倾向； • 碱金属盐尤其是硫酸盐和卤化物，具有形成复盐的能力；

  45. 碱土金属的盐类的其它性质： • 有些是难溶的（碳酸盐、磷酸盐和草酸盐等） • 碱土金属卤化物除了氟化物外，一般易溶于水 • 氯化钙可用作制冷剂和干燥剂； • 氯化钡是最重要的可溶性钡盐，可制备各种钡的化合物

  46. 重要的盐 • 1、碳酸锂（Li2CO3） • 制备Li化合物的原料 然后通入CO2使Li2CO3变为LiHCO3，从而分离

  47. 【药理作用】有明显抑制躁狂症作用。【适应症】用于抗躁狂症，分裂情感性精神病，精神分裂症伴兴奋冲动，攻击行为，周期性紧张症等。亦可用于粒细胞减少，再生障碍性贫血，甲状腺机能亢进及急性菌痢等。【药理作用】有明显抑制躁狂症作用。【适应症】用于抗躁狂症，分裂情感性精神病，精神分裂症伴兴奋冲动，攻击行为，周期性紧张症等。亦可用于粒细胞减少，再生障碍性贫血，甲状腺机能亢进及急性菌痢等。

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