碱金属和碱土金属的通性与制备要点课件

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,整理ppt,*,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,整理ppt,*,无机化学,（,）,（,Inorganic chemistry,）,整理ppt,化学是研究物质化学运动的科学，是自然科学的重要组成部分。无机化学是研究元素及其化合物（除碳氢化合物及其衍生物外）化学运动的一门基础应用学科，是化学科学的一个重要分支。,无机化学基础课程是化学专业（含师范类）及应用化学专业的一门专业基础必修学位课程。,根据玉溪师范学院化学及应用化学本科专业的课程设置及教学安排，无机化学,(),课程是无机化学,课程的延续，是在无机化学,(),课程介绍了有关化学原理及部分元素化合物的基础上，进一步介绍元素化合物及有关知识。,一、课程简介,序言,整理ppt,无机化学,(),已介绍,二、教学安排,H He,Li Be B C N O F Ne,Na Mg Al Si P S Cl Ar,K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr,Rb Sr Y Zr Nb Mo,Tc,Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe,Cs Ba La-Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po,At Rn,Fr Ra Ac-Lr,A 0,A A A A A A,元素周期表,B B B B B B B,第一章 碱金属 碱土金属,第二章 硼族元素,第三章 碳族元素,第四章 氮族元素,第七章 铁系元素与铂系元素,第五章 铜族元素与锌族元素,第六章 配位化学基本原理,第八章 钛、钒、铬、锰分族,第九章 镧系、锕系元素,第十章 核化学简介,*,第一章 碱金属 碱土金属,整理ppt,碱土金属,(alkaline-earth metals),碱金属,(Alkali metals),因锂、钠、钾、铷、铯的氢氧化物是溶于水呈强碱性，习惯上将它们称之为碱金属。,因钙、锶、钡的氧化物在性质上介于,“,碱性,”,和,“,土性,”,，,习惯上将它们称之为碱土金属。,H He,Li Be B C N O F Ne,Na Mg Al Si P S Cl Ar,K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr,Rb Sr Y Zr Nb Mo,Tc,Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe,Cs Ba La-Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po,At Rn,Fr Ra Ac-Lr,A 0,A A A A A A,元素周期表,B B B B B B B,整理ppt,（,The alkali metals and the alkaline-earth metals,）,第一节 碱金属和碱土金属的通性与制备,第二节 碱金属和碱土金属的氧化物与氢氧化物,第三节 碱金属和碱土金属的,氢化物与,盐类,第一章 碱金属 碱土金属,整理ppt,第一节 碱金属和碱土金属的通性与制备,一、碱金属的基本性质,二、碱土金属的基本性质,三、碱金属与碱土金属元素性质的比较,四、碱金属与碱土金属单质的制备方法,整理ppt,原子半径、离子半径随相对原子质量的增大而增大,可以预测，因原子半径的增大，必然导致核对核外电子的引力减弱，使得碱金属元素随相对原子质量的增大金属性增强。,最外层电子构型为,ns,1,可以预测碱金属元素的氧化数为,+1,。,(,因第二电离能很大，不要期望有其它氧化态,),一、碱金属元素的基本性质,1.,原子结构,符号 结构,r,金属,/pm,-1,r,离子,/pm,-1,Li He 2s,1,152 68,Na Ne 3s,1,154 97,K Ar 4s,1,227 133,Rb Kr 5s,1,248 147,Cs Xe 6s,1,265 167,增,大,增,大,整理ppt,原子的第一电离能,E,el,较小，说明该元素原子易失去,1,个电子形成氧化数为,+1,的氧化态；,因电负性、标准电极电势小，说明该族元素的得电子能力相对较弱。或者说，金属性强。,在碱金属中，为什么会出现,Li,的标准电极电势最小这一“反常”现象？,2.,电离能、电负性、标准电极电势,符号,E,el,/kJ,-1,mol,电负性 标准电极电势,/V,-1,Li 521 0.98 -3.040,Na 499 0.93 -2.714,K 421 0.82 -2.936,Rb 405 0.82 -2.943,Cs 371 0.79 -3.027,减,小,减,小,减,小,整理ppt,为什么金属,Li,的标准电极电势最小？,资料卡片,金属的电极过程是一个十分复杂的过程，它不仅决定于金属升华、电离等过程所需的能量，而且还决定于气体离子水合过程所放出的能量。,Li,+,(aq)+e Li(s),即：,P=S+I-H,Li(s)Li,+,(aq)+e,P,(,电极过程所需能量,),Li(g)Li,+,(g)+e,S,(,升华热,),I,(,电离势,),-H,(,水合热,),由于,Li,+,离子的水合热特别大，使得整个电极过程所需的能量变得最小，导致了,Li,的标准电极电势值最小（绝对值最大）。,S/kJ,-1,mol I/kJ,-1,mol H/kJ,-1,mol,P/kJ,-1,mol,Li 161 520 -515,166,Cs 78 376 -264,190,整理ppt,问题讨论：,1.,为什么在碱金属中，,Li,的导电性和导热性相对较差？,2.,为什么金属钠的硬度比金属钾的小？,导电性、导热性和硬度一般,随相对原子质量的增大而减小；密度一般随相对原子质量的增大而增大；熔点和沸点随相对原子质量的增大而降低。,3.,物理性质,符号,R/,-1,cm,/J,-1,C,cm,s,莫氏硬度,s,/g,-1,cm,3,T,f,/,-1,T,b,/,-1,Li 8.6,0.711 0.6 0.535 180.5 1326,Na 4.4 1.55 0.4 0.971 97.8 883,K 6.6 0.961 0.5 0.862 63.7 756,Rb 12.5 0.3 1.532 38.9 688,Cs 19 0.2 1.90 28.59 690,导,热,系,数,减,小,电,阻,增,大,硬,度,减,小,密,度,增,大,降,低,降,低,整理ppt,1.,为什么在碱金属中，,Li,的导电性和导热性相对较差？,资料卡片,金属的导电性与其价电子的排布方式有关，而价电子的排布方式又与原子结构有关。,在金属,Li,中，由于其原子半径较小，使得价电子,(2s,1,),受原子核的引力相对较大，有形成共价的趋向，进而限制了其价电子的排布方式，使得其导电性相对较差。,2.,为什么,金属钠的硬度比金属钾的小,？,金属晶体的硬度不仅与价电子数有关，并且还与其晶体结构及密度有关。,由于金属钠的密度比金属钾的密度大，使得金属钠的硬度小于金属钾。,Na 3s,1,A,2,型堆积,(,立方,I)0.971,K 4s,1,A,2,型堆积,(,立方,I)0.862,元素 价电子 晶体结构 密度,/g,-1,cm,3,整理ppt,二、碱土金属元素的基本性质,1.,原子结构,符号 结构,r,金属,/pm,-1,r,M,2+,/pm,-1,Be He 2s,2,111.3 35,Mg Ne 3s,2,160 66,Ca Ar 4s,2,197.3 99,Sr Kr 5s,2,215.1 112,Ba Xe 6s,2,217.3 134,增,大,增,大,最外层电子构型为,ns,2,(,元素的主要氧化数为,+2),；,原子半径、离子,半径,随相对原子质量的增大而增大,。,原子半径的增大必然导致核对核外电子的引力减弱,。此结论预示,碱土金属元素随相对原子质量的增大，其金属性增强。,整理ppt,碱土金属元素的第二电离能、电负性、标准电极电势随相对原子质量的增大而减小；,因,碱土金属元素的,电负性、标准电极电势均较小，说明该族元素的得电子能力相对较弱。或者说，金属性强。,2.,电离能、电负性、标准电极电势,符号,E,el,/kJ,-1,mol,电负性 标准电极电势,/V,-1,Be 1768 1.57 -1.85,Mg 1460 1.31 -2.375,Ca 1152 1.00 -2.76,Sr 1070 0.95 -2.86,Ba 971 0.89 -2.90,减,小,减,小,减,小,整理ppt,导电性、硬度一般,随相对原子质量的增大而减小；密度一般随相对原子质量的增大而增大；熔点一般随相对原子质量的增大而降低。,3.,物理性质,符号,R/,-1,cm,莫氏硬度,s,/g,-1,cm,3,T,f,/,-1,T,b,/,-1,Be 12,4 1.848 1278 2970,Mg 4.4 2.5 1.738 651 1090,Ca 4.5 2 1.55 843 1484,Sr 24.8 1.8 2.54 769 1384,Ba 60 3.5 725 1640,电,阻,增,大,硬,度,减,小,密,度,增,大,熔,点,降,低,问题讨论：,1.,为什么在碱土金属中，,Be,的导电性相对较差？,2.,为什么金属镁的熔点比金属钙低？,3.,为什么,Be,和,Mg,的密度比,Ca,的大？,整理ppt,三、碱金属与碱土金属元素性质的比较,符号 结构 电负性 符号 结构 电负性,Li He 1s,1,0.98 Be He 2s,2,1.57,Na Ne 1s,1,0.93 Mg Ne 3s,2,1.31,K Ar 1s,1,0.82 Ca Ar 4s,2,1.00,Rb Kr 1s,1,0.82 Sr Kr 5s,2,0.95,Cs Xe 1s,1,0.79 Ba Xe 6s,2,0.89,半径、电负性、,E,el,减小，金属性增强,半,径,增,大,金属性增强,电,负,性,E,el,减,小,元素的化学性质主要取决于原子最外层,(,价电子,),电子数及电子层数。,元素的性质除了与原子结构有关外，还与其原子构成物质,(,晶体或分子,),的结构有关。,整理ppt,例如，碱金属、碱土金属与水的反应：,2K+2H,2,O 2KOH+H,2,(,反应激烈、发生燃烧,),2Na+2H,2,O 2NaOH+H,2,(,反应激烈、钠熔化,),Mg+2H,2,O Mg(OH),2,+H,2,(,冷水反应较慢、热水反应加快,),铷、铯与水反应非常激烈，会发生爆炸；由于因锂熔点较高，锂与水反应不会熔化。,又如，碱金属、碱土金属与氧的反应：,4Li+O,2,2Li,2,O,(,反应缓慢,),4Na+O,2,2Na,2,O,(,反应激烈、微加热燃烧生成,Na,2,O,2,),2Mg+O,2,2MgO,(,反应缓慢,),铷、铯在室温下，遇空气立即燃烧，并生成相应的过氧化物,(M,2,O,2,),和超氧化物,(MO,2,),。,室温,室温,室温,整理ppt,练习与讨论,1-1,在碱土金属中，为什么,Be,的导电性相对较差？,1-2,为什么碱金属、碱土金属的电负性皆,随相对原子质量的增大而减小,？,1-3,金属钠与金属钙的金属性，其强弱如何？,整理ppt,四、碱金属和碱土金属单质的制备方法,碱金属,碱金属元素中的钠元素与钾元素在地壳中分布很广，其丰度分别为,2.6,、,2.4,；锂、铷、铯在自然界中的储量较少且分散，被列为希有金属。,1.,碱金属与碱土金属的存在,由于碱金属与碱土金属的化学性质很活泼，所以在自然界中是以化合态的形式存在。,钠的主要矿物,钠的矿物种类较多，如：石盐矿（岩盐）、钠长石、方钠石、钠硝石、芒硝等。,整理ppt,NaCl,晶体,【,氯化钠,】,氯化钠立方晶系，主要存在海水中，是钠元素的主要存在方式。,云南省主要是石盐矿,(,也称岩盐或矿盐,),的形式存在。,NaCl,晶胞,c,a