12碱金属和碱土金属

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1 氢3

IA 1 H

2 锂 铍 11 Na 12 Mg 3 钠 镁 IIIB19

IIA Li 4 Be

元素在地壳中的分布IB VIII 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu Pd IIB 30 Zn

2

IIIA IVA 5 B 6 C

VA 7 N15

VIA VIIA 8 O 9 F16

氦

He

10 Ne 18 Ar

硼13

碳14

氮 氧 磷 硫P S

氟 氖17

Al

4 钾 钙 钪 钛 钒 铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪37

K

IVB VB VIB VIIB 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn38 Sr 39

铝In

硅

Si

氯53

Cl

氩54 Xe

31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 50 Sn 51 Sb 52

5 铷 锶 钇 锆 铌 钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙 55 Cs 56 Ba 57-71 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 6 铯 钡 La- 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂 金 汞 铊 铅 铋 钋 砹 氡 Lu 103 104 Rf 105Db 106Sg 107Bh 108 Hs 109Mt 110 112 87 Fr 88 Ra 89111 118 114 116 7 钫 镭 Ac-Lr 钅 钅 钅 钅 钅 钅 Uun Uuu Uub 卢 杜 喜 波 黑 麦 镧系 锕系57 La 58 Ce 59

Rb

Y

40 Zr 41 Nb 42 Mo 43

Tc

44 Ru 45 Rh 46

47 Ag 48 Cd 49

Te

I

镧 铈

镨

Pr

60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65

钕 钷U

钐 铕 钆 镅 锔

Tb

铽 镝

66 Dy 67 Ho 68

Er

69Tm

70 Yb 71

钬

铒 铥

镱 镥

Lu

89 Ac 90 Th 91 Pa 92

锕 钍

镤

铀 镎 钚

93 Np 94 Pu 95Am

96 Cm 97 Bk 98

锫 锎

Cf

99 Es 100 Fm 101 Md 102No 103 Lr

锿 镄

钔 锘 铹

元素在地壳中的含量称为丰度。 元素在地壳中的含量称为丰度。 F.W.Clark O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、 、 、 、 、 、 、 、 、 H、Ti 种10元素占地壳总质量的 元素占地壳总质量的99.22%。 、 元素占地壳总质量的 。

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第十二章 碱金属和碱土金属

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2、金属钠 、 3、 、铯 多年来它的最大用途是由铅钠合金与烷基氯生 铯(铷钾)在光照下逸出电子，因而是制造光 产汽油抗震剂，四乙基铅(现己被禁用) 产汽油抗震剂，四乙基铅(现己被禁用) 1、金属锂 在光照下逸出电子， 、 铷钾) 电池的良好材料。质量轻且强度大 用于空间飞行器 电池的良好材料 =( 4PbNa +4C2H5Cl。(C2H5)4Pb + Pb +4NaCl 制造Al-Li合金 质量轻且强度大, 合金, 制造 合金 厘米波的振动频率( 133Cs厘米波的振动频率(9192631770s-1)在长 厘米波的振动频率 钠的新用途正在被开发，钠的导电率超过铜和铝，现已 钠的新用途正在被开发，钠的导电率超过铜和铝， 制造高功率长效电池用于手表, 计算机, 制造高功率长效电池用于手表 计算机 心脏起博 时间内保持稳定， 时间内保持稳定，利用此特性制作的铯原子钟测氚 制成地下辅设的钠电缆，钠基电池像锂电池一样， ” 制成地下辅设的钠电缆，钠基电池像锂电池一样，是一 用中子轰击产生热核武器的原料“ 同位素63Li用中子轰击产生热核武器的原料“ 用中子轰击产生热核武器的原料 年内误差不超过1s。 准至1× 准至 ×10-9s,300年内误

差不超过 。 , 年内误差不超过 种高能电池，钠硫电池可在300度条件下工作。 种高能电池，钠硫电池可在 制造氢化锂等,用作催化剂 度条件下工作 制造氢化锂等 用作催化剂 度条件下工作。

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铍 铍与镁和铝是所谓的轻金属。 用于制合金， 铍与镁和铝是所谓的轻金属。70~80%用于制合金， 用于制合金 因其弹性-质量比 拉伸应力和导热性高， 质量比、 因其弹性 质量比、拉伸应力和导热性高，用于各种飞 行器。 行器。目前发射到空间轨道上的飞行器中镁比其他任 何金属都要多。另，用氧化铍制特种陶瓷。 何金属都要多。 用氧化铍制特种陶瓷。

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§12-1 金属单质§12-1-1 物理性质

主要性质变化规律熔沸点 硬度

原子半径

升华能

碱金属的熔沸点( ) 表1 离子半径碱金属的熔沸点(K) 电离能 锂 钠 钾 铷 铯 化学活泼性 电负性 336 311 301 熔点 453 370 942 沸点 1615 1156 1032 959水合能极化力

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碱金属是密度很小的金属

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碱土金属的熔沸点(K) 碱土金属的熔沸点 铍 镁 钙 锶 熔点 1551 921 1112 1042 沸点 3043 1363 1757 1657

表2

钡 998 1413

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锂辉石Li 锂辉石 2O Al2O3 4SiO2, 钠长石Na[AlSi3O8], 钠长石 ， 钾长石K[AlSi3O8], 钾长石 ， 绿柱石3BeO Al2O3 6SiO2 绿柱石 白云石CaCO3 MgCO3 白云石 菱美矿MgCO3 菱美矿 光卤石KCl MgCl2 6H2O, 光卤石 ， 方解石CaCO3 方解石 石膏CaSO4 2H2O 石膏 明矾石K 明矾石 2SO4 Al2(SO4)3 24H2O, , 天青石SrSO4 天青石 重晶石BaSO4 重晶石

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§12-1-2 化学性质 Li Be Na Mg 性 K Ca 增 Rb Sr 强 Cs Ba金属活泼性增强 活 泼

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一、与非金属直接化合— 强的还原性 与非金属直接化合 Li Na K,Rb,Cs Li2O (普通氧化物) 普通氧化物) Na2O2 (过氧化物) 过氧化物) KO2 ,RbO2,CsO2 超氧化物) (超氧化物)

O2 +

碱土金属都生成普通氧化物。 碱土金属都生成普通氧化物。

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二、与水的反应 锂与水反应较缓慢 锂与水反应较缓慢 钠与水反应剧烈，反应放出的热可使钠熔化 钠与水反应剧烈，反应放出的热可使钠熔化 钾与水反应剧烈， 钾与水反应剧烈，放出的热量足以使氢气燃烧 铷与铯与水作用时可发生爆炸 铷与铯与水作用时可发生爆炸

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[问题 根据标准电极电势，锂与水的反应活 问题1] 根据标准电极电势， 问题 泼性比铯还强，然而实际上锂还不如钠活泼。 泼性比铯还强，然而实际上锂还不如钠活泼。 这是为什么？ 这是为什么？ 答：①锂的熔点较高，反应放出的热量不足 锂的熔点较高， 以使它熔化，钠在反应时则被熔化， 以使它熔化，钠在反应时则被熔化，因而固 体锂与水接触的表面积不如液体钠大； 体锂与水接触的表面积不如液体钠大； 反应产物LiOH的溶解度

小，它覆盖在锂 的溶解度小， ②反应产物 的溶解度小 的表面，阻碍反应的进一步进行。 的表面，阻碍反应的进一步进行。 [问题 碱金属单质如何保存？ 问题2] 碱金属单质如何保存？ 问题

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三、在液氨中的情况 M(s)+(x+y)NH3 →M(NH3)x+ + e(NH3) y2Na+2NH3 →2NaNH2 + H2 钠溶于某些干燥的有机溶剂如醚也会产生 溶剂合电子的颜色。 溶剂合电子的颜色。

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四、与氧化物、氯化物的反应 与氧化物、 Mg +SiO2 →Si +MgO Mg +CO2 → ? (MgO +C) ) Mg +H2O(g) → ? (MgO + H2↑) ( ) ) TiCl4 +4Na = Ti +4NaCl 五、焰色反应

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§12-1-3 金属单质的制备

1、熔盐电解法 、 阳极： 阳极：2Cl- =Cl2 + 2e阴极： 阴极：2Na+ + 2e- = 2Na 通电 总反应： 总反应：2NaCl == 2Na +Cl2 [问题 CaCl2的作用？ 问题3] 的作用？ 问题

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[问题 为什么不用电解法制钾？ 问题4] 为什么不用电解法制钾？ 问题 因为( )金属K熔于氯化钾而难以分离 熔于氯化钾而难以分离； 因为(1)金属 熔于氯化钾而难以分离； (2)沸点低，易挥发，污染环境； )沸点低，易挥发，污染环境； 易爆炸。 (3)产生 )产生KO2,易爆炸。 2、热还原法 、 KCl + Na 高温低压 NaCl + K ↑

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[问题 上述反应与根据标准电极电势排列 问题5]上述反应与根据标准电极电势排列 问题 的金属活动顺序是否矛盾，为什么？ 的金属活动顺序是否矛盾，为什么？ 答：否。因为标准电极电势是金属在水 溶液中表现出的性质。而上述反应是在 溶液中表现出的性质。 熔融态下进行的。 熔融态下进行的。

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§12-2 含氧化合物§12-2-1 氧化物 O2 + Li Na K,Rb,Cs Li2O (普通氧化物) 普通氧化物) Na2O2 (过氧化物) 过氧化物) KO2 ,RbO2,CsO2 超氧化物) (超氧化物)

1、普通氧化物 、 (1)制备 )

Li2O (白):锂在纯氧中燃烧。在空气中会生成 3N。 白 ：锂在纯氧中燃烧。在空气中会生成Li 。 Na2O(白):2Na+O2 = Na2O2; Na2O2 +2 Na = 2Na2O 白： ; CaCO3 = CaO +CO2↑ Sr(NO3)2 = 2SrO +4NO2↑+O2 ↑△ △

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(2)性质 ) a、颜色 、 b、热稳定性 、 c、与水反应 、 M2O + H2O = 2MOH MO + H2O = M(OH)2 易→更易 更易 难→易 易

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2、过氧化物 、 O2的分子轨道 [KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)4(π2py*)1(π2pz*)1 ] 过氧离子O 过氧离子 22- 的分子轨道 [KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)4(π2py*)2(π2pz*)2 ]

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(1)制备 ) 4Na + O2 == 2Na2O 2Na2O + O2 == 2Na2O2 2BaO + O2 == 2BaO2773~793K 573~693K 453~473K

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