第一讲 s区元素2013

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Part One,s-Block Elements,Course :,College of Pharmaceutical Science,Prof.,：,Ge,Weiying,(),E-mail:,Phone:,88382225(H),Office,：,7314,1,目录,S,区元素的通性,单质及其化合物的性质,锂、铍的特殊性和对角线规则,重要离子的鉴定,2,学习要求,1,、掌握：,s,区元素重要化合物的性质和结构特点；,2,、熟悉：, 通性及性质与价层电子构型的关系；, 单质的基本性质和对角线规则。,3,、了解：,s,区元素的生物学效应；, 常见金属离子的鉴定。,3,s,区,d,区,ds,区,p,区,f,区,ns,1-2,ns,1-2,np,1-6,(n-1)d,1-9,ns,1-2,(n-2)f,1-14,(n-1)d,0-1,ns,2,(n-1)d,10,ns,1-2,4,一、,s,区元素的通性,1,、,s-Block Elements,：,A Group,：,锂、钠、钾、铷、铯、钫,碱金属,(Alkali Metal),价层电子组态,ns,1,A Group,：,铍、镁、钙、锶、钡、镭,碱土金属,(Alkaline-earth Metal),价层电子组态,ns,2,5,6,2,、元素符号及英文名称：,锂,：,Li,Lithium,稀有,钠,: Na,Sodium,钾,: K,Potassium,铷,: Rb,Rubidium,稀有,铯,: Cs,Cesium,稀有,钫,:,Fr,Fransium,放射,铍,:,Be,Beryllium,稀有,镁,:,Mg,Magnesium,钙,:,Ca,Calcium,锶,:,Sr,Strontium,钡,:,Ba,Barium,镭,:,Ra,Radium,放射,7,3,、,s,区元素的特性常数：,元素,锂,钠,钾,铷,铯,原子序数,3,11,19,37,55,价层电子组态,2s,1,3s,1,4s,1,5s,1,6s,1,主要氧化数,+1,+1,+1,+1,+1,原子半径,/pm,145,180,220,235,260,离子半径,/pm,60,95,133,148,169,电负性,0.98,0.93,0.82,0.82,0.79,8,元素,锂,钠,钾,铷,铯,第一电离能,520.2,495.8,418.8,403.0,375.7,第二电离能,7298,4562,3052,2633,2234,熔点,/K,453.7,370.9,336.5,312.5,301.6,沸点,/K,1615,1156,1032,961,944,密度,/293K,0.535,0.968,0.856,1.532,1.879,硬度,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,9,元素,铍,镁,钙,锶,钡,原子序数,4,12,20,38,56,价层电子组态,2s,2,3s,2,4s,2,5s,2,6s,2,主要氧化数,+2,+2,+2,+2,+2,原子半径,/pm,105,150,180,200,215,离子半径,/pm,31,65,99,113,135,电负性,1.57,1.31,1.00,0.95,0.89,碱土金属的主要特性常数,-1,10,元素,铍,镁,钙,锶,钡,第一电离能,899.5,737.7,589.8,549.5,502.9,第二电离能,1757,1451,1145,1064,965.2,熔点,/K,1560,923,1115,1050,1000,沸点,/K,2742,1363,1757,1655,2143,密度,/293K,1.848,1.738,1.55,2.63,3.51,硬度,5.5,2.5,1.75,1.5,1.25,碱土金属的主要特性常数,-2,11,4,、元素的通性及特性：, 化学活泼性：,非常活泼，易失去价电子呈,+1,价或,+2,价阳离子；, 强碱性：,碱金属和碱土金属的氧化物和氢氧化物显强碱性,Be(OH),2,-,两性、,Mg(OH),2,-,中强,；, 性质呈规律性变化：,电负性和电离能逐渐减小，熔点和沸点逐渐降低。,12,溶解性：,碱金属盐一般均易溶于水，不水解；,碱土金属的氯化物、硫化物、硝酸盐可溶于水，,其它盐类和氢氧化物溶解度较小。,碱金属原子可以共价结合成分子：,例如：,Na,2,锂、铍的特殊性：,原子和离子半径小，为,2,电子构型，有效核电荷大,极化能力强，其化合物具有明显的共价性。,13,二、单质及其化合物的性质,1,、单质：,强还原性：,与大多数非金属直接化合,例如：,2Li + H,2,= 2LiH,氢化物,（,LiH,、,NaH,、,CaH,2,等）,及其复合型氢化物,（如：,LiAlH,4,）,强还原剂。,9371073K,14, 置换反应：,碱金属和碱土金属单质与水或非氧化性酸发生强烈置换反应，放出氢气。,2Na + 2H,2,O = 2NaOH + H,2,Ca + 2H,2,O = Ca(OH),2,+ H,2,问题,:,E,Li+/Li,= -3.040v,E,Na+/Na,= -2.713v,，,说明,Li,的还原性大于,Na,；但是，,Li,的化学活泼性实际小于,Na,，为什么？,15,以化合物的形式存于自然界。,银白色金属，半径较大，金属键较弱，质软易切割。,焰色反应：,离子,Li,+,Na,+,K,+,Rb,+,Cs,+,Ca,2+,Sr,2+,Ba,2+,焰色,红,黄,紫,紫红,紫红,橙红,猩红,黄绿,波长,671,589,767,780,456,715,688,554,16,17, 碱金属和碱土金属,(,铍和镁除外,),溶于液氨，形成具有导电性的蓝色溶液。,Na + (x + y)NH,3,= Na(NH,3,),+,x,+,e,(NH,3,),-,y,(,蓝色,),氨合钠离子 氨合电子,Ca + (x + 2y)NH,3,= Ca(NH,3,),2+,x,+ 2,e,(NH,3,),-,y,(,蓝色,),氨合钙离子 氨合电子,18,2,、氧化物：,Oxides,：,氧化物,Li,2,O,Na,2,O,K,2,O,Rb,2,O,Cs,2,O,颜色,白,白,淡黄,亮黄,橙红,熔点,/K,1710,1407,1013,673(,分解,),768,晶格能,2799,2481,2238,2163,2131,碱金属氧化物的熔点及晶格能,19,氧化物与水反应生成氢氧化物，反应活性从上到下依次增强。,氧化物,BeO,MgO,CaO,SrO,BaO,颜色,白,白,白,白,白,熔点,/K,2851,3098,2886,2531,2246,晶格能,4514,3795,3414,3217,3029,碱土金属氧化物的熔点及晶格能,20,Peroxides,：,碱金属和碱土金属,(,铍除外,),可生成,离子型,过氧化物。,例如：,Na,2,O,2,，淡黄色粉末，具有强碱性和强氧化性。,对热稳定，易吸湿：,Na,2,O,2,+ 2H,2,O = 2NaOH +,H,2,O,2,H,2,O,2,=,O,2,+ 2H,2,O,2Na,2,O,2,+ 2CO,2,= 2Na,2,CO,3,+,O,2,21,O,2,的分子结构和性质：,O,的电子构型,1s,2,2s,2,2p,4,2,个三电子,键,实际对成键有贡献,键级,= (6-2)/2 = 2,分子中,1,个,键，,2,个三电子,键,有,2,个成单电子，,O,2,具有顺磁性,22,O,2,2-,的分子结构：,O,-,O,-,O,2,2-,23,Superoxides,：,除,Li,、,Be,、,Mg,外，碱金属与碱土金属可形成超氧化物。,超氧化物中存在,超氧负离子,O,2,-,：,KK (,2s,),2,(,*,2s,),2,(,2p,x,),2,(,2p,y,),2,(,2p,z,),2,(,*,2p,y,),2,(,*,2p,z,),1,超氧化物是强氧化剂：,2NaO,2,+ 2H,2,O = 2NaOH +,O,2,+,H,2,O,2,4NaO,2,+ 2CO,2,= 2Na,2,CO,3,+ 3,O,2,24,Ozonides:,O,3,与,K,、,Rb,、,Cs,的氢氧化物反应，或在,K,等的液氨溶液中通入,O,3,，得到臭氧化物。,6MOH,+ 4O,3,= 4MOH + O,2,+ 2MOH.H,2,O(s),M,+ O,3,= MO,3,臭氧化物不稳定，遇水激烈反应，生成氢氧化物和氧气。,液氨,25,3,、氢氧化物：,强碱性：,除,Be(OH),2,为两性、,LiOH,和,Mg(OH),2,为中强碱外，其它碱金属和碱土金属的氢氧化物均为强碱。,碱金属氢氧化物,苛性碱,（,caustic akali,）,26,4,、常见盐类：,溶解性：,碱金属的盐类大都易溶于水；,但是，离子半径较小的,Li,盐和少数半径较大的阴离子的盐溶解度较小。,例如：,LiF,、,Li,2,CO,3,、,NaSb(OH),6,、,KB(C,6,H,6,),4,、,K,2,PtCl,6,。,27,碱土金属的盐类比相应的碱金属溶解度小，许多是难溶物。,热稳定性：,碱金属盐一般具有较高的热稳定性。,碱土金属盐的热稳定性较相应的碱金属盐低。,原因：,碱土金属离子半径小，正电荷高，离子极化作用强。,而阴离子半径越大，变形性越大，盐稳定性越差。,28,键型：,碱金属和碱土金属在反应时，以形成离子型化合物为主要特征。,但是，,铍因离子半径小，有效核电荷增大，,且,为,2,电子构型，极化能力强，,化学键中共价成分显著增加，表现出与同族元素不同的化学性质。,29,水合盐：,碱金属和碱土金属盐类易形成结晶水合物。,规律：,离子半径越小，带电荷越多，水合越强。,例如：,Li,+,、,Na,+,、,K,+,、,Rb,+,、,Cs,+,离子半径逐渐增大，形成水合盐的倾向递减。,Li,+,盐有,75%,是水合的，而,K,+,盐只有,25%,是水合的；水合钠盐比水合钾盐数量多。,30,常见重要盐类：,NaCl,、,KCl,、,CaCl,2,、,CaCl,2,.2H,2,O,、,BaCl,2,.2H,2,O,、,BaSO,4,(,重晶石,),。,31,5,、配合物：,周期表中，碱金属形成配合物的能力最弱。,根据软硬酸碱规则，,碱金属、碱土金属阳离子为,硬酸,，因此，可以与体积小、电负性大的配位原子,（,硬碱,，如：,O,、,N,原子）,形成配合物。,s,区元素形成配合物的数量和种类较,d,区元素少得多。,32,三、锂、铍的特殊性与对角线规则：,1,、锂的特殊性：,LiCl,溶于有机溶剂，表现一定共价特征。,Li,+,水合半径较大，表现较低的迁移率。,Li,+,形成水合盐的数目多于其他贱金属；难溶盐较多。,LiOH,加热分解为,Li,2,O,和,H,2,O,。,33,原因：, 锂原子或锂离子半径小，静电场较强；,2,电子构型；, 锂离子极化能力在碱金属中最强，具有较强形成共价键的倾向。,34,2,、铍的特殊性：,BeCl,2,溶于有机溶剂，属于共价化合物；,Be(OH),2,呈两性；, 铍的盐类易发生水解；, 铍不形成过氧化物；, 铍化合物的分解温度相对较低。,35,3,、对角线规则：,第二周期元素,Li,、,Be,、,B,的性质和第三周期,处于对角线位置,的元素,Mg,、,Al,、,Si,具有相似的性质，称为,对角线规则,。,例如：,锂和镁的相似性,在空气中燃烧生成氧化物，不生成过氧化物；,加热直接与氮气生成氮化物,(Li,3,N,、,Mg,3,N,2,),；,氟化物、碳酸盐、磷酸盐等难溶于水；,水合锂、镁氯化物晶体受热发生水解；,氯化物溶于有机溶剂，显示共价性。,36,原因解释,离子的极化能力,：,同一周期元素，最外层电子构型相同的金属离子，从左到右，随离子电荷数的增加，极化作用增强；,同一族元素，电荷数相同的金属离子，从上到下，随半径的增加，极化能力减弱；,对角线上相邻的两种元素，电荷和半径的影响相反，他们的极化能力相似，因此，性质有许多相似之处。,37,四、重要离子的鉴定：,1,、钠离子的鉴定：,Na,+,+,醋酸铀酰锌试液,(,过量,),+,醋酸, 淡黄色晶形沉淀,Na,+,盐焰色反应，亮黄色火焰。,38,2,、钾离子的鉴定：, 近中性或弱酸性条件下：,2K,+,+ Na,+,+ Co(NO,2,),6,3-,= K,2,NaCo(NO,2,),6, ,橙黄色, 焰色反应呈紫色。,39,3,、镁离子的鉴定：,Mg,2+,+ HPO,4,2-,+ NH,3,= MgNH,4,PO,4,白色,Mg,2+,NaOH,Mg(OH),2,镁试剂,蓝色,白色,40,4,、钙离子的鉴定：,焰色反应呈砖红色火焰。,Ca,2+,草酸铵,CaC,2,O,4,盐酸,溶解,白色,41,5,、钡离子的鉴定：,焰色反应呈黄绿色火焰。,Ba,2+,铬酸钾,BaCrO,4,盐酸,溶解,黄色,42,作业题,1,、试解释为什么碱金属的氨溶液：有高的导电性；稀溶液呈蓝色。,2,、举例说明对角线规则则；解释,Li-Mg,、,Be-Al,、,B-Si,三对元素性质相似性的原因。,3,、教科书：,P,174,，第,1,、,2,题。,43,Class is over.,Thank you all.,See you next time.,Goodby,！,44,