第二讲 碱金属和碱土金属详解

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。 4.热稳定性：较高。
盐类的溶解性
(1) IA盐类易溶为主，难溶的有： K2[PtCl6]、KClO4、 Li3PO4、 难溶盐往往是在与大阴离子相配时出现。
(2) IIA盐类难溶居多，常见盐类除氯化物、硝酸 盐外， 其他难溶，如MCO3、MC2O4、M3(PO4)2、 MSO4、 MCrO4
KK(σ 2s )2 (σ * 2s )2 (σ 2p )2 (π 2p )4 (π * 2p )4
超氧化物(O2-)：顺磁性， 键级：3/2
KK(σ 2s )2 (σ * 2s )2 (σ 2p )2 (π 2p )4 (π * 2p )3
臭氧化物(O3-)：顺磁性
例 O2
O 电子分布式 1s22s22p4
NaOH 强
KOH 强
Mg(OH)2 Ca(OH)2
中强
强
RbOH CsOH
强
强
Sr(OH)2 Ba(OH)2
强
强
(箭头指向)碱性增强，溶解度增大。
氢氧化物酸碱性判断标准
RO－ ＋ H＋
R－O－H
R＋ ＋ OH－
解离方式与 拉电子能力有关
R拉电子能力与离子势有关: ф＝Z/r (r以pm为单位) Ф 0.22 碱性
锂与镁的相似性： •单质与氧作用生成正常氧化物； •氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大； •氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶； •氯化物均能溶于有机溶剂中； •碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物。
重晶石：BaSO 4
§2.3 s区元素的化合物
2.3.1 氢化物 2.3.2 氧化物 2.3.3 氢氧化物 2.3.4 重要盐类及其性质 2.3.5 配合物
2.3.1 氢化物 s区元素的单质(除Be、Mg外)均能与氢
形成离子型氢化物。 1.均为白色晶体， 热稳定性差 LiH NaH KH RbH CsH NaCl
溶 解 度 减 小
含氧酸盐的热稳定性
(1)硝酸盐热分解 锂和碱土金属离子的硝酸盐热分解为：
4 LiNO3 2 Mg(NO3)2
2 Li2O ＋ 4 NO2 ＋ O2 2 MgO ＋ 4 NO2 ＋ O2
其它碱金属硝酸盐受热分解的产物为亚硝酸盐和O2：
500℃
2 NaNO3
2 NaNO2 ＋ O2
在更高的温度分解则生成氧化物、氮气和氧气：
-90.4 -57.3 -57.7 -54.3 -49.3 -441
△ fHm / kJ·mol-1
2.还原性强
• 钛的冶炼：
2LiH TiO 2 Ti 2LiOH 4NaH TiCl 4 Ti 4NaCl 2H 2
•剧烈水解：
MH H2O MOH H2 (g) CaH 2 2H2O Ca(OH) 2 2H2 (g)
(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：
Li2O Na2O2 KO2 RbO2 BeO MgO CaO SrO
CsO2 BaO2
Na2O2
镁 带
Li2O
的
燃
烧
KO2
(2)与水作用 2M + 2H2O → 2MOH + H2(g)
Li
Na
K
Ca
12.2.2 s区元素的存在和单质的制备
能 量 2p
O2分子轨道式
2s
O2[(1s)2(*1s)2 (2s)2
(*2s)2(2px)2 (2py)2
(2pz)2(*2py)1 (*2pz)1]
1s
A.O
σ*2px π *2py/z
2p
σπ2p2xpy/z σ*2s
2s
σ 2s σ *1s
1s
σ1s
M.O A.O
3.化学性质
•与H2O的作用：
121s区元素概述区元素概述24对角线规则对角线规则锂与镁的相似性锂与镁的相似性23s区元素的化合物区元素的化合物22s区元素的单质区元素的单质第二讲第二讲ss区元素区元素21s区元素概述区元素概述碱金属ia
第二讲 s区元素
§2.1 s区元素概述 §2.2 s区元素的单质 §2.3 s区元素的化合物 §2.4 对角线规则、
800℃
4 NaNO3
2 Na2O ＋ N2 ＋ 5 O2
(2) 碳酸盐: 稳定性随金属离子半径的增大而增强。 稳定性 M2CO3＞ MCO3
△ MCO3(s) MO(s) ＋ CO2
BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T /℃ ＜100 540 900 1290 1360
MOH易溶于水，放热。 碱土金属溶解度（20℃）
氢氧化物 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
溶解度 /mol·L-1
8×10-6 2.1×10 -4 2.3 ×10-2 6.6 ×10-2 1.2 ×10-1
溶解度增大
•碱性
LiOH 中强
Be(OH)2 两性
2.3.4 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。 例如： BeCl2已过渡为共价化合物。
BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2 熔点/ ℃ 415 714 775 874 962
离子性增强
§2.2 s区元素的单质
2.2.1 单质的物理性质和化学性质 2.2.2 s区元素的存在和单质的制备
2.化学性质
碱金属和碱土金属都是非常活泼的金属元素， 同族从 Li 到 Cs 和从 Be 到 Ba 活泼性依次增强。
碱金属和碱土金属都有很强的还原性，与许 多非金属单质直接反应生成离子型化合物。在绝 大多数化合物中，它们以阳离子形式存在。
3.形成配位氢化物
4LiH AlCl 3 （无水）乙醚Li[AlH 4 ] 3LiCl
四氢铝锂
Li[AlH 4 ] 受潮时强烈水解 LiAlH 4 4H 2O LiOH Al(OH) 3 4H 2
2.3.2 氧化物 1.形成四类氧化物 正常氧化物(O2-)：1s2 2s2 2p6 过氧化物(O22-)：反磁性， 键级：1
0.22 Ф 0.32 两性 Ф 0.32 酸性
Ф LiOH 0.12 NaOH 0.10 KOH 0.09 RbOH 0.08 CsOH 0.07
Ф 0.25 Be(OH)2 0.18 Mg(OH)2 0.15 Ca(OH)2 0.13 Sr(OH)2 0.12 Ba(OH)2
碱金属氢氧化物均为碱性，Be(OH)2为两性， 其它碱土金属氢氧化物为碱性。
M
Ι 2
O
H2O
2MOH
（Li Cs剧烈程度）
MⅡO H2O 2M(OH) 2
（BeO除外）
Na 2O2 2H 2O 2NaOH H2O2 2KO 2 2H 2O 2KOH H2O2 O2
•与CO2的作用：
Li 2O CO 2 Li 2CO 3
2Na 2O2 2CO 2 2Na 2CO 3 O2 (g)
锂与镁的相似性
§2.1 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
通性：
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. 与其他非金属作用形成相应的化合物； 4. 易与H2O反应(除Be、Hale Waihona Puke Baidug外)。
金电原 属离子 性能半 、、径 还电增 原负大 性性 增减 强小
IA
IIA
Li
Be
Na
Mg
K
Ca
Rb
Sr
Cs
Ba
原子半径减小
电离能、电负性增大
金属性、还原性减弱
单质的物理性质和化学性质
1.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
由于碱土金属的金 属键比碱金属的金属键 要强，所以碱土金属的 熔沸点、硬度、密度都 比碱金属高得多。 s区单质的熔、沸点变化
4KO 2 2CO 2 2K 2CO 3 3O 2 (g)
• 氧化物热稳定性
总的趋势是，同族从上到下依次降低，熔点也按 此顺序降低。
碱土金属离子半径较小，电荷高，其氧化物的晶 格能大，因而其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。
2.3.3 氢氧化物
碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白 色固体。 •易吸水而潮解
离子型盐类溶解度的定性判断标准
巴素洛规则：阴阳离子电荷绝对值相同, 阴阳离子半径 较为接近则难溶，否则，易溶。
比较一下两组溶解度： LiF < LiI BaSO4 < BeSO4
对于IIA族的化合物溶解度变化如下：
其氟化物、氢氧化物
从 上 到 下
溶 解 度 增 大
其硫酸盐、铬酸盐、碘化物
从 上 到 下
均以矿物形式存在：
钠长石： Na AlSi 3O8 钾长石： KAlSi 3O8
光卤石： KCl MgCl 2 6H 2O 明矾石： KAl(SO 4 )2 12H 2O 锂辉石： LiAl(SiO 3 )2
绿柱石：Be 3Al2 (SiO 3 )6 菱镁矿：MgCO 3
石膏：CaSO 4 2H 2O 大理石：CaCO 3 萤石：CaF2 天青石：SrSO 4
[ ] M2+ O C O 2O
§2.4 对角线规则、锂与镁的相似性 对角线规则
锂与镁的相似性
对角线规则
ⅠA 族的Li与ⅡA族的Mg， ⅡA族的Be与ⅢA族的Al， ⅢA 族的B与ⅣA族的Si，这三对元素在周期表中处于对角线位置：
Li Be B C Na Mg Al Si
相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这 种相似性称为对角线规则。