天津大学无机化学课件第九章元素概论
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2013-8-7 无机化学
2. 热分解法
常用于制备一些高纯物质
如 Zr(粗) + 2I2
600℃
ZrI4
1800℃
Zr(纯) + 2I2
2013-8-7 无机化学
3. 电解法
用于制备活泼金属和非金属
如 H2和Cl2的制取
2NaCl + 2H2O
电解
2NaOH + H2↑+ Cl2↑
Na的制取
2NaCl(熔体)
2013-8-7
ⅠAⅡAⅢA ⅣA 主族元素单质 H
2
ⅤA
ⅥA
ⅦA 0
He 分子 晶体
一 分子 典型金属晶体→原子晶体、层状或链状晶体→分子晶体
晶体
分 二 子 晶 体Na 或 三 金属 晶体 原 子K 四 金属 晶 晶体 体Rb 五 金属 金 晶体 属 晶 Cs 六 金属 2013-8-7 晶体 体 ↓
第三节
结束
2013-8-7 无机化学
无机化学多媒体电子教案
第九章 元素概论
第四节单质的制取方法
第四节
单质的制取方法
2013-8-7 无机化学
9-4 单质的制取方法
大致有五种方法： 物理分离法 热分解法 电解法 还原法 氧化法
2013-8-7 无机化学
1. 物理分离法
适用于分离、提取以单质存 在，与其杂质在某些物理性 质有显著差异的元素 如 氧气与氮气的分离： 利用液氧和液氮的沸点不同
2013-8-7 无机化学
元素周期表
0
9-1-2 元素的分类
ⅠA 0 ⅡA
1 1 2
4 5 6 7 Be B C N 12 13 14 15 3 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB Mg Al Si P 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 4 Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 5 Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb 57- 72 73 74 75 76 77 78 79 80 6 55 56按元素性质: 分为金属和非金属81 82 83 71 Cs Ba Ln Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi 通过B-Si-As-Te-At和Al-Ge-Sb-Po之间的 897 对角线来划分, 106 107 108 109 110 111 112 右上 87 88 103 104 105 左下方为金属(90种), Uuu Uub Fr Ra An Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun 方为非金属(22种), 对角线附近的Ge、As、 * *
在化学上元素分为
22 Ti 40 Zr 23 V 41 Nb
Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 42 43 44 45 46 47 48 Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
普通元素和稀有元素两类 24 25 26 27 28 29 30
5 B 13 Al 31 Ga 49 In
6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn
钾盐、天然碱、天然硫、金刚石等资源少
金、银、铂等更为稀少
2013-8-7 无机化学
9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2. 主要存在于矿物和天然水系中
非金属矿物
如P、S、石墨矿和硼矿储量也很高
2013-8-7 无机化学
9-2 元素的自然资源
C Li Be B 金刚石 原子晶体 金属 金属 原子 石墨 片状结构晶体 晶体 晶体 晶体 富勒烯碳原子簇 分子晶体 Mg Al 金属 金属 晶体 晶体 Ca Ga 金属 金属 晶体 晶体 Sr In 金属 金属 晶体 晶体 Ba Ti 金属 金属 晶体 晶体 Si 原子晶体
熔点、沸点：
密度、硬度：
无机化学
副族元素单质均为金属晶体
1.一般具有较高的熔点和沸点 2.具有较大的密度和硬度 (ⅢB和ⅡB除外)
密度最大的是 Os Ir Pt 硬度最大的是 Cr (仅次于金刚石)
2013-8-7 无机化学
副族元素单质均为金属晶体
1.一般具有较高的熔点和沸点 2.具有较大的密度和硬度 (ⅢB和ⅡB除外) 3.易导电
N2 分子晶体
低→高→低
O2 分子晶体
S 小→大→小
F2 Ne 分子 分子 晶体 晶体
导电性：导体→半导体、非导体
斜方硫、单斜硫 分子晶体 弹性硫 链状结构晶体 As Se Ge 黑砷 分子晶体 红硒 分子晶体 原子晶体 灰砷 层状结构晶体 灰硒 链状结构晶体 Te Sn Sb 灰锑链状结构晶体 灰锡原子晶体 黑锑砷 分子晶体 白锡 金属结构晶体 灰锑 层状结构晶体 Pb 金属晶体 Bi C层状结构晶体 无机化学 (近于金属晶体) Po 金属晶体
7 N 15 P 33 As 51 Sb
8 O 16 S 34 Se 52 Te
9 F 17 Cl 35 Br 53 I
2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe
72 73 74 75 76 77 Hf Ta W Re Os Ir
78 79 80 81 82 83 84 85 86 Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
2013-8-7
无机化学
具有超导性的有：
Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、
Mo、W、Tc、Re、Ru、Os、
Rh、Ir、Zn、Cd、Hg、Al、 Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、
Li、Be、La、Eu、Th、Pa、
Am 等
2013-8-7 无机化学
无机化学多媒体电子教案 结束
第九章 元素概论
第二节
元素的自 第二节 然资源
无机化学
元素的自然资源
2013-8-7
9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为 O H Si Al Na
Fe Ca
Mg K Ti
在组成地壳的原子总数中约占99%
2013-8-7 无机化学
9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2.主要存在于矿物和天然水系中
我国的矿物资源非常丰富,已探明的达148种
W、Li、Sb、Zn及稀土居世界之首 稀土矿总储量占世界的80%
2013-8-7 无机化学
9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2. 主要存在于矿物和天然水系中
104 105 106 107 108 109 110 111 112 Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub
轻稀有元素 稀有气体
2013-8-7
铂系元素
稀土元素
分散稀有元素
高熔点稀有元素 红色字 放射性稀有元素
无机化学
9-1-3 元素在自然界中的存在形态
单质 (游离态) 固态非金属单质：如C、S等
Sn、Mo、Bi、Pb、Hg、Nb、Ta、Be
等矿物储量均居世界前列 钛铁矿居世界第一 Al、Cu、Ni的储量也很大
2013-8-7 无机化学
9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2. 主要存在于矿物和天然水系中 但我国铁矿、铜矿、磷矿多为贫矿
2013-8-7
电解 2Na + Cl2↑ CaCl2,580~590℃
无机化学
4. 还原法 用还原剂还原化合物制取金属单质 一般常用焦炭、CO、H2、活泼金 属等作还原剂。
如 MgO + C MnO2 + 2CO
Fe2O3 + 2Al WO3 + 3H2
2013-8-7
△ △ △ △
Mg + CO↑ Mn + 2CO2↑
ⅠA
2 1 1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA H He 5 6 7 8 9 10 2 3 4 Li Be B C N O F Ne 13 14 15 16 17 18 3 11 12 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB 111号元素于1994年12月在德国达斯塔特重离子 Ⅷ ⅠB ⅡB Na Mg Al Si P S Cl Ar 研究中心(GSI)，由德国化学家 29 30 31 32 33 34 35 36 4 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 P.Armbruster领导 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 的多国科学家研究组人工合成。1996年2月9日又合 5 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Rb Sr Y Zr Nb Mo 成了112号元素。 Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 55 56 57- 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 71 Cs Ba Ln Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 897 87 88 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 Fr Ra An Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub
2. 主要存在于矿物和天然水系中 3. 也存在大气中
大气中主要含有N2、O2和稀有气体
2013-8-7 无机化学
无机化学多媒体电子教案 结束
第九章 元素概论
第二节
结束
2013-8-7 无机化学
无机化学多媒体电子教案
wenku.baidu.com
第九章 元素概论
第三节单质的晶体结构和物
第三节 理性质
无机化学
单质的晶体结构 和物理性质
2013-8-7
H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb
2 ⅢA Ⅳ ⅤA ⅥA ⅦA A He 8 O 16 S 34 Se 52 Te 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe
84 85 86 Po At Rn
Sb、Te为准金属。 无机化学
IA
2Fe + Al2O3 W + 3H2O
无机化学
5. 氧化法
用氧化剂氧化化合物制取单质
如 用空气氧化法从黄铁矿中提取硫
3FeS2 + 6C + 8O2
△
Fe3O4 + 6CO2↑+6S↑
2013-8-7
无机化学
无机化学多媒体电子教案 结束
第九章 元素概论
第四节
结束
2013-8-7 无机化学
无机化学多媒体电子教案
无机化学多媒体电子教案
现、分类和 第一节 存在形态 元素的发现、
2013-8-7 无机化学
第九章 元素概论 第一节元素的发
分类和存在形态
9-1-1 元素的发现
迄今为止，已发现的元素和 人工合成的元素已有112种,
其中天然存在的为92种，其
余为人工合成元素。
2013-8-7 无机化学
9-1-1 元素的发现
金属单质: 如Hg、Au及Ag等 氧化物、硫化物、卤化物、 气态非金属单质:如N2、O2等
存 在 形 态
化合物 碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、 (化合态) 硅酸盐、硼酸盐
2013-8-7 无机化学
无机化学多媒体电子教案 结束
第九章 元素概论
第一节
结束
2013-8-7 无机化学
无机化学多媒体电子教案
第九章 元素概论
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2. 主要存在于矿物和天然水系中 海水中含有O、H、Cl、Na、Mg等 约50余种元素 大多数元素以离子形式存在， 也有些沉积于海底 如太平洋海底的锰结核矿
2013-8-7 无机化学
9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
P 白磷 分子晶体 黑磷 层状结构晶体
Cl2 Ar 分子 分子 晶体 晶体 Br2 Kr 分子 分子 晶体 晶体 Xe I2 分子 分子 晶体 晶体 At Rn 金属 分子 晶体 晶体
副族元素单质均为金属晶体
1.一般具有较高的熔点和沸点
熔点最高的是 W 3410℃ 其次是 Cr Re
2013-8-7
第九章 元素概论
1 2 3 4 5 6
7
1 ⅡA H 3 4 Li Be 11 12 ⅢB Na Mg 19 20 21 K Ca Sc 37 38 39 Rb Sr Y 55 56 5771 Cs Ba Ln 8987 88 103 Fr Ra An
元素周期表
ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
2. 热分解法
常用于制备一些高纯物质
如 Zr(粗) + 2I2
600℃
ZrI4
1800℃
Zr(纯) + 2I2
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3. 电解法
用于制备活泼金属和非金属
如 H2和Cl2的制取
2NaCl + 2H2O
电解
2NaOH + H2↑+ Cl2↑
Na的制取
2NaCl(熔体)
2013-8-7
ⅠAⅡAⅢA ⅣA 主族元素单质 H
2
ⅤA
ⅥA
ⅦA 0
He 分子 晶体
一 分子 典型金属晶体→原子晶体、层状或链状晶体→分子晶体
晶体
分 二 子 晶 体Na 或 三 金属 晶体 原 子K 四 金属 晶 晶体 体Rb 五 金属 金 晶体 属 晶 Cs 六 金属 2013-8-7 晶体 体 ↓
第三节
结束
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第九章 元素概论
第四节单质的制取方法
第四节
单质的制取方法
2013-8-7 无机化学
9-4 单质的制取方法
大致有五种方法： 物理分离法 热分解法 电解法 还原法 氧化法
2013-8-7 无机化学
1. 物理分离法
适用于分离、提取以单质存 在，与其杂质在某些物理性 质有显著差异的元素 如 氧气与氮气的分离： 利用液氧和液氮的沸点不同
2013-8-7 无机化学
元素周期表
0
9-1-2 元素的分类
ⅠA 0 ⅡA
1 1 2
4 5 6 7 Be B C N 12 13 14 15 3 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB Mg Al Si P 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 4 Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 5 Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb 57- 72 73 74 75 76 77 78 79 80 6 55 56按元素性质: 分为金属和非金属81 82 83 71 Cs Ba Ln Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi 通过B-Si-As-Te-At和Al-Ge-Sb-Po之间的 897 对角线来划分, 106 107 108 109 110 111 112 右上 87 88 103 104 105 左下方为金属(90种), Uuu Uub Fr Ra An Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun 方为非金属(22种), 对角线附近的Ge、As、 * *
在化学上元素分为
22 Ti 40 Zr 23 V 41 Nb
Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 42 43 44 45 46 47 48 Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
普通元素和稀有元素两类 24 25 26 27 28 29 30
5 B 13 Al 31 Ga 49 In
6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn
钾盐、天然碱、天然硫、金刚石等资源少
金、银、铂等更为稀少
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9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2. 主要存在于矿物和天然水系中
非金属矿物
如P、S、石墨矿和硼矿储量也很高
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9-2 元素的自然资源
C Li Be B 金刚石 原子晶体 金属 金属 原子 石墨 片状结构晶体 晶体 晶体 晶体 富勒烯碳原子簇 分子晶体 Mg Al 金属 金属 晶体 晶体 Ca Ga 金属 金属 晶体 晶体 Sr In 金属 金属 晶体 晶体 Ba Ti 金属 金属 晶体 晶体 Si 原子晶体
熔点、沸点：
密度、硬度：
无机化学
副族元素单质均为金属晶体
1.一般具有较高的熔点和沸点 2.具有较大的密度和硬度 (ⅢB和ⅡB除外)
密度最大的是 Os Ir Pt 硬度最大的是 Cr (仅次于金刚石)
2013-8-7 无机化学
副族元素单质均为金属晶体
1.一般具有较高的熔点和沸点 2.具有较大的密度和硬度 (ⅢB和ⅡB除外) 3.易导电
N2 分子晶体
低→高→低
O2 分子晶体
S 小→大→小
F2 Ne 分子 分子 晶体 晶体
导电性：导体→半导体、非导体
斜方硫、单斜硫 分子晶体 弹性硫 链状结构晶体 As Se Ge 黑砷 分子晶体 红硒 分子晶体 原子晶体 灰砷 层状结构晶体 灰硒 链状结构晶体 Te Sn Sb 灰锑链状结构晶体 灰锡原子晶体 黑锑砷 分子晶体 白锡 金属结构晶体 灰锑 层状结构晶体 Pb 金属晶体 Bi C层状结构晶体 无机化学 (近于金属晶体) Po 金属晶体
7 N 15 P 33 As 51 Sb
8 O 16 S 34 Se 52 Te
9 F 17 Cl 35 Br 53 I
2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe
72 73 74 75 76 77 Hf Ta W Re Os Ir
78 79 80 81 82 83 84 85 86 Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
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无机化学
具有超导性的有：
Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、
Mo、W、Tc、Re、Ru、Os、
Rh、Ir、Zn、Cd、Hg、Al、 Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、
Li、Be、La、Eu、Th、Pa、
Am 等
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第九章 元素概论
第二节
元素的自 第二节 然资源
无机化学
元素的自然资源
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9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为 O H Si Al Na
Fe Ca
Mg K Ti
在组成地壳的原子总数中约占99%
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9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2.主要存在于矿物和天然水系中
我国的矿物资源非常丰富,已探明的达148种
W、Li、Sb、Zn及稀土居世界之首 稀土矿总储量占世界的80%
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9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2. 主要存在于矿物和天然水系中
104 105 106 107 108 109 110 111 112 Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub
轻稀有元素 稀有气体
2013-8-7
铂系元素
稀土元素
分散稀有元素
高熔点稀有元素 红色字 放射性稀有元素
无机化学
9-1-3 元素在自然界中的存在形态
单质 (游离态) 固态非金属单质：如C、S等
Sn、Mo、Bi、Pb、Hg、Nb、Ta、Be
等矿物储量均居世界前列 钛铁矿居世界第一 Al、Cu、Ni的储量也很大
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9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2. 主要存在于矿物和天然水系中 但我国铁矿、铜矿、磷矿多为贫矿
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电解 2Na + Cl2↑ CaCl2,580~590℃
无机化学
4. 还原法 用还原剂还原化合物制取金属单质 一般常用焦炭、CO、H2、活泼金 属等作还原剂。
如 MgO + C MnO2 + 2CO
Fe2O3 + 2Al WO3 + 3H2
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△ △ △ △
Mg + CO↑ Mn + 2CO2↑
ⅠA
2 1 1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA H He 5 6 7 8 9 10 2 3 4 Li Be B C N O F Ne 13 14 15 16 17 18 3 11 12 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB 111号元素于1994年12月在德国达斯塔特重离子 Ⅷ ⅠB ⅡB Na Mg Al Si P S Cl Ar 研究中心(GSI)，由德国化学家 29 30 31 32 33 34 35 36 4 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 P.Armbruster领导 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 的多国科学家研究组人工合成。1996年2月9日又合 5 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Rb Sr Y Zr Nb Mo 成了112号元素。 Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 55 56 57- 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 71 Cs Ba Ln Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 897 87 88 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 Fr Ra An Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub
2. 主要存在于矿物和天然水系中 3. 也存在大气中
大气中主要含有N2、O2和稀有气体
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第三节单质的晶体结构和物
第三节 理性质
无机化学
单质的晶体结构 和物理性质
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H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb
2 ⅢA Ⅳ ⅤA ⅥA ⅦA A He 8 O 16 S 34 Se 52 Te 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe
84 85 86 Po At Rn
Sb、Te为准金属。 无机化学
IA
2Fe + Al2O3 W + 3H2O
无机化学
5. 氧化法
用氧化剂氧化化合物制取单质
如 用空气氧化法从黄铁矿中提取硫
3FeS2 + 6C + 8O2
△
Fe3O4 + 6CO2↑+6S↑
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无机化学多媒体电子教案 结束
第九章 元素概论
第四节
结束
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现、分类和 第一节 存在形态 元素的发现、
2013-8-7 无机化学
第九章 元素概论 第一节元素的发
分类和存在形态
9-1-1 元素的发现
迄今为止，已发现的元素和 人工合成的元素已有112种,
其中天然存在的为92种，其
余为人工合成元素。
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9-1-1 元素的发现
金属单质: 如Hg、Au及Ag等 氧化物、硫化物、卤化物、 气态非金属单质:如N2、O2等
存 在 形 态
化合物 碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、 (化合态) 硅酸盐、硼酸盐
2013-8-7 无机化学
无机化学多媒体电子教案 结束
第九章 元素概论
第一节
结束
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第九章 元素概论
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2. 主要存在于矿物和天然水系中 海水中含有O、H、Cl、Na、Mg等 约50余种元素 大多数元素以离子形式存在， 也有些沉积于海底 如太平洋海底的锰结核矿
2013-8-7 无机化学
9-2 元素的自然资源
1. 在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
P 白磷 分子晶体 黑磷 层状结构晶体
Cl2 Ar 分子 分子 晶体 晶体 Br2 Kr 分子 分子 晶体 晶体 Xe I2 分子 分子 晶体 晶体 At Rn 金属 分子 晶体 晶体
副族元素单质均为金属晶体
1.一般具有较高的熔点和沸点
熔点最高的是 W 3410℃ 其次是 Cr Re
2013-8-7
第九章 元素概论
1 2 3 4 5 6
7
1 ⅡA H 3 4 Li Be 11 12 ⅢB Na Mg 19 20 21 K Ca Sc 37 38 39 Rb Sr Y 55 56 5771 Cs Ba Ln 8987 88 103 Fr Ra An
元素周期表
ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA