碱金属和碱土金属
(V)
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小结:
ⅠA碱金属: S区 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr ⅡA碱土金属: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 碱金属和碱土金属原子的最外层电子排布分别 为: ns1和ns2
它们的次外层具有稀有气体原子式的稳定的电
子层结构, 对核电荷 的屏蔽作用较大,所以碱金属 元素的 I1 在同一周期中为最低。
(kg· ) cm
ⅠA 密度 -3
Li(锂) Na(钠) K(钾) Rb(铷) Cs(铯) 0.53 0.97 0.86 1.53 1.88
电负性 1.0 0.9 0.8 0.7 失去电子的倾向大,受到光照射时, 是最轻的金属元素 0.8 金属性 金属性递增 金属表面的电子易逸出,可制造光电
管,由铯光电管制成的自动报警装置, 碱金属和碱土金属的密度小,属轻金属 ∨ 可报告远处火警;制成的天文仪器可 ⅡA Be(铍) Mg(镁) Ca(钙) Sr(锶) Ba(钡) 密度-3 1.85 1.74 1.54 2.6 根据星光转变的电流大小测出太空中 3.51 (kg· ) cm 金属性 星体的亮度,推算星球与地球的距离。 电负性 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 金属性递增
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(kg· ) cm
ⅠA 密度 -3
1-1 碱金属和碱土金属的基本性质
Li(锂) Na(钠) K(钾) Rb(铷) Cs(铯) 0.53 0.97 0.86 1.53 1.88
电负性 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 氧化数 +1 +1 +1 +1 +1 E (M+/M) -3.04 -2.713 -2.924 (-2.98) (-3.026) (V) 氧化数与族号一致。 *E (Li+)反常,是由于Li的半径较小,易与 ⅡA Be(铍) Mg(镁) Ca(钙) Sr(锶) Ba(钡) 常见的化合物以离子型为主。由于Li+、 水分子结合生成水合离子放出较多能量所致3.51 密度-3 1.85 1.74 1.54 2.6 (kg· 2+半径小,其化合物具有一定共价性。 cm ) Be 电负性 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 氧化数 +2 +2 +2 +2 +2 E (M+/M) -1.99 -2.356 -2.84 -2.89 -2.92
2 化学性质
除铍和镁外,其它单质易与水反应:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ Ca +2H2O = Ca(OH)2 + H2↑ K与水反应比Na激烈,并发生燃烧;Mg与冷水反应很慢。
碱金属和碱土金属还可与其它许多非金属单质和化合物反应。
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●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) 钠和钠下方的同族元素与水反应十分激烈,过程中生成的氢气能自燃. 金属钠与水的反应在实验室用于干燥有机溶剂,但不能用于干燥醇!
本章重点要求掌握S区元素的金属活性、氧化物和氢
氧化物的碱性
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ⅠA 1 2 3 4 5 6
17-1 s区元素的通性 1-1 碱金属和碱土金属的基本性质
7
1 2 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥAⅦA H He 3 4 5 6 7 8 9 10 Li Be B C N O F Ne ⅠA中的钠、钾氢氧化物是典型“碱”, 11 12 13 ⅠA、ⅡA为s区元素 14 15 16 17 18 ⅢB 故ⅠA族元素又称为碱金属 ⅡB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB Li、Rb、Cs、Be P S Cl Ar Na Mg Al Si ⅢA有时称为“土金属” 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 K Ca Sc Ti ⅡA中的钙、锶、钡氧化物性质介于“碱” V Cr Mn Fe Co Ni是轻稀有元素 Br Kr Cu Zn Ga Ge As Se 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Rb Sr Y 与“土”族元素之间,所以把它们又称为碱 Xe Zr Ne Mo TcFr、Ra 是放射性元素 I Re Rh Pa Ag Cd In Sn Sb Te 55 56 57- 土金属。现在习惯上把铍和镁也包括在内, 86 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 71 Cs Ba La 统称ⅡA为碱土金属元素。其中镭是放射性 Rn Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At 89- 104 105 87 88 103元素。 106 107 108 109 110 111 112 Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub
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碱金属和碱土金属的存在
主要以方解石(CaCO3)、石膏CaSO4· 2O)、 2H
主要以菱镁石(MgCO3)、 Cs Fr Li Na K Rb ⅠA 主要矿物是绿柱石 重晶石(BaSO4)、毒重石(BaCO3) 白云石[MgCa(CO· 2]存在 (3BeO· 2O3 3) Al 6SiO2) 等碳酸盐、硫酸盐形式存在 铯 锂 钠 钾 铷 钫
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元素周期表
0
1-1 碱金属和碱土金属的基本性质
表17-1 碱金属元素的一些基本性质
元素 性质 Li 2S1 Na 3S1 K 4S1 +1 520 7298 0.98 -3.045 519 496 4562 0.93 -2.714 406 419 3051 0.82 -2.925 322 403 2633 0.82 -2.925 293 376 2230 0.79 -2.923 254 Rb 5S1 Cs 6S1
Rb
Cs
Be
Mg
Ca Sr
Ba
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金属铯和铷
消耗量极小,由于在光照下逸出电子
,因而是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, 因而将振动一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。
1.了解 s 区元素的物理性质和化学性质,能够解释 Li 的 标准电极电势为什么最低 ,能解释碱金属与水、醇和液 氨反应的不同; 2.了解主要元素的矿物资源及单质的制备方法 ,特别注意 钾和钠制备方法的不同; 3.了解s区元素的氢化物、氧化物、氢氧化物的性质,特别 注意氢氧化物的碱性变化规律; 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; 5.会用离子极化理论解释碳酸盐分解规律; 6.了解对角线规则和锂、铍的特殊性.
4 12 20 38 56
放在手心里即可熔化 3s 160 648.8 1107
2
Cs是最软的金属 2970 核电荷 原子半径 熔、沸点 硬度 2s2 111 1278 4
4s2 5s2 6s2 197 215 217 839 1484 769 1384 725 1640
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2.0 1.5 1.8 ---退出
碱土金属仍 是活泼性相 当强的金属 元素,也是 强还原剂。
价电子构型 主要氧化数 第一、二电离势 (kJ.mol-1) 第三电离势 (kJ.mol-1) E0(M2+/M)(V) M2+ 水合热 (kJ.mol-1)
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1-1碱金属和碱土金属的基本性质
硬度 金属半径 熔点 沸点 ⅠA 原子序数 价电子构型 (pm) (℃) (℃) (金刚石=10) 3 2s1 152 180.5 1342 0.6 Li (锂) 11 3s1 186 97.82 882.9 0.4 Na (钠) 19 4s1 227 63.25 760 0.5 K (钾) 37 5s1 248 38.89 686 0.3 Rb (铷) 因为 55 核电荷 原子半径 熔、沸点 硬度 原子的原子半径较大、核电荷较少 6s1 265 28.40 669.3 0.2 Cs (铯)
们想象的程度. 溶于液氨的反应如下: ammonia
碱金属是活 泼性最强的 金属元素, 都是强还原 剂
价电子构型 主要氧化数 第一、二电离势 (kJ.mol1-) 电负性 E0(M+/M)(V) M+ 水合热 (kJ.mol-1)
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1-1碱金属和碱土金属的基本性质
表17-2 碱土金属元素的一些基本性质
元素 性质 Be 2S2 Mg 3S2 Ca 4S2 +2 900 1757 14849 -1.85 2494 738 1451 7733 -2.36 1921 590 1145 4912 -2.87 1577 550 1064 4210 -2.89 1443 503 965 3575 -2.91 1305 Sr 5S2 Ba 6S2
金 属 活 泼 性 增 强
Li Na K Rb Cs
Be Mg Ca Sr Ba
金属活泼性增强
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1-2 碱金属和碱土金属的存在
ⅠA Li Na K Rb Cs Fr
锂 钠 钾 铷 铯 钫 最重要的矿石是锂辉石 铷是一种分散性元素,难以独立形成矿物, Be Mg Ca O ) ⅡA (LiAlSi2 6 Sr Ba Ra 常与钾共生,主要矿物有锂云母和光卤石 主要矿物是钾石矿(KCl· MgCl2· 6H2O) 主要以NaCl形式存在于 钡 铍 镁 锶 镭 钙 我国青海钾盐储量占全国96.8% 海洋、盐湖和岩石中