第九章_s区元素分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、
铍、镁、钙、锶、钡、镭
表9-1 碱金属的一些性质
价电子构型
金属半径/pm 离子半径（M+）/pm 电离能/（kJ.mol-1）
水合能M+(g)→M+(aq)/ （kJ.mol-1） 升华能/（kJ.mol-1）
电负性
电极电势Eo(M+/M)/V 熔点/℃ 沸点/℃
3、原子半径和核电荷都由上而下逐渐增大， 原子半径的影响是主要的，核对外层电子 的引力逐渐减弱，失去电子的倾向逐渐增 大，所以它们的金属活泼性，还原能力由 上至下渐增。
注意：s区金属的活泼性是有差异的，这种 差异有一定的规律性，可通过下表说明：
性质增加：
Li
Be
原子半径
Na
Mg
离子 半径
K
Ca
化学活泼性
所以：离子交换柱上Li+首先被淋洗下来； 这些离子聚沉负胶体时，聚沉能力： Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+
3 电极电势变化趋势中，Li反常
Eo（Li+/Li）＝-3.04V < Eo（Na+/Na)＝-2.71V
电极反应：M(s)
M+(aq)+ e-
ΔGo = -nFEo = ΔH + TΔS
熔点/℃ 沸点/℃
Be 2s2
111
31 890 1757
Mg 3s2
160
65 738 1451
-2455 -1900
322 1.5 -1.85 1280 2500
150 1.2 -2.37 649 1105
Ca
Sr
Ba
4s2
5s2
6s2
197
215
Leabharlann Baidu
217
99
113
135
590
550
503
1145 1064 965
第九章 S区元素
1 s区元素性质的递变规律？与s区元素的电子构型之间有何 关系？ 2 水合能是什么？它与哪些因素有关？它的应用有哪些？
3 s区元素的氧化物有哪些类型？它们生成的条件分别是什 么？ 4 s区元素氢氧化物的碱性及其变化规律？
5 s区元素的盐类的溶解性规律是什么？ 6 s区元素的含氧酸盐的热稳定性规律？
2 水合能
M 2+（g） + H2O →M2+（aq) 的热效应 离子半径越小，电荷越高水合能越大。
Li+
Na+
K+
Rb+ Cs+
离子半径/pm
60
95
133 148 169
水合离子半径/pm 340 276 232 228 228
水合的平均分子数 25.3 16.6 10.5 10 9.9
同一族从下而上：水合能增加，离子结合 的水分子数也增加，水合离子半径增大。
ΔH
M（s）
S升华能
M（g）
I电离能
M+（aq）+e-
ΔhH水合能
M+（g）+e-
表9－4 Li 和 Na 在 M(s) →M+(aq)+ e-中有关 焓值/kJ · mol-1
升华能S
电离能I
水合能ΔhH ΔH＝S＋I＋ ΔhH
Li
Na
159
108
520
495
-498
-393
181
210
§9-2碱金属和碱土金属的单质
-1565 -1415 -1275
177 1.1 -2.87 839 1494
163 1.1 -2.89 768 1381
176 0.9 -2.90 727 1849
1、碱金属最外层只有一个电子，次外层为 8个电子（Li为2个电子），对核电荷的 屏蔽效应较强，所以这个价电子离核较
远，特别容易失去，因此，各周期元素
86 0.8 -2.93 39 688
78 0.7 -2.92 28.5 705
表9-2 碱土金属的一些性质
价电子构型 金属半径/pm 离子半径（M+）/pm 电离能/（kJ · mol-1）
水合能M+(g)→M+(aq)/ （kJ.mol-1） 升华能/（kJ · mol-1）
电负性 电极电势Eo(M+/M)/V
的第一电离势以碱金属最低。与同周期
元素比较，碱金属原子体积最大，只有
一个成键电子，在固体中原子间的引力
较小，所以它们的熔点、沸点、硬度、 升华热都很低，并随着Li－Na－K－Rb －Cs的顺序而下降，随着原子量的增加 （即原子半径增加），电离势和电负性 也依次降低。
2、碱金属和碱土金属均为金属晶格。碱土金 属由于核外有2个有效成键电子，晶体中 的原子间距离较小，金属键强度较大，因 此，它们的熔点，沸点和硬度均较碱金属 高，导电性却低于碱金属。
海水中氯化钠含量为2.7％，植物灰中也含有
钾盐。锂的重要矿物为锂辉石Li2O · Al2O3 · 4SiO2 锂、铷、铯在自然界中储量较少且分散，被列为
希有金属。
碱土金属除镭外在自然界中分布也很广泛，镁除光 卤石外，还有白云石CaCO3 ·MgCO3和菱镁矿 MgCO3等。铍的最重要矿物是绿柱石 3BeO ·Al2O3 ·6SiO3。钙、锶、钡在自然界中存在 的最主要形式为难溶的碳酸盐和硫酸盐，如方解石 CaCO3、碳酸锶矿SrCO3、碳酸钡矿、石膏 CaSO4 ·2H2O、天青石SrSO4、和重晶石BaSO4等。 海水中含有大量镁的氯化物和硫酸盐，1971年世界 镁产量有一半以上是海水为原料生产的。
Rb
Sr
还原能力
Cs
Ba
性质增加： 熔沸点 硬度 升华能 电离能 电负性 水合能 极化力
二 S区元素性质变化的几点说明
1 锂、铍性质与其它同族元素不一样
因为Li、Be的原子半径和离子半径是同族 元素中最小的。（Be2+离子半径特别小， 电荷又高，极化力强，共价性超过了离 子性）
例如，LiI的共价性约占50％， BeI2的共价性可达75％
2.1存在和制备
1.存在
由于碱金属和碱土金属的化学性质很活泼， 所以它们以化合状态存在于自然界中。在碱 金属中，钠和钾在地壳中分布最广，两者的 丰度都为2.5％。 主要矿物有钠长石 Na[AlSi3O8]、 钾长石 K[AlSi3O8]、光卤石 KCl · MgCl2 · 6H2O 以及明矾石 K2SO4 · Al2(SO4)3 · 24H2O
Li
Na
K
Rb
Cs
2s1
3s1
4s1
5s1
6s1
152
186
227
248
266
60
95
133
148
169
520
496
419
403
376
-498
-393
-310 -284 -251
195 1.0 -3.04 180 1317
108 0.9 -2.71 97.8 881.4
90 0.8 -2.93 63.2 756.5
7 对角线规则
S区元素有：
IA 碱金属 (它们的氧化物溶于水呈强碱性） 价电子构型 ns1
Li 、Na、k、Rb、Cs、Fr、
锂、钠、钾、铷、铯、钫
IIA 碱土金属 （由于钙、锶、钡的氧化物在 性质上介于碱性和土性 ：以前把粘土的主要 成 价分电，子既构难型溶于ns2水又难熔融的Al2O3称为土）
铍、镁、钙、锶、钡、镭
表9-1 碱金属的一些性质
价电子构型
金属半径/pm 离子半径（M+）/pm 电离能/（kJ.mol-1）
水合能M+(g)→M+(aq)/ （kJ.mol-1） 升华能/（kJ.mol-1）
电负性
电极电势Eo(M+/M)/V 熔点/℃ 沸点/℃
3、原子半径和核电荷都由上而下逐渐增大， 原子半径的影响是主要的，核对外层电子 的引力逐渐减弱，失去电子的倾向逐渐增 大，所以它们的金属活泼性，还原能力由 上至下渐增。
注意：s区金属的活泼性是有差异的，这种 差异有一定的规律性，可通过下表说明：
性质增加：
Li
Be
原子半径
Na
Mg
离子 半径
K
Ca
化学活泼性
所以：离子交换柱上Li+首先被淋洗下来； 这些离子聚沉负胶体时，聚沉能力： Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+
3 电极电势变化趋势中，Li反常
Eo（Li+/Li）＝-3.04V < Eo（Na+/Na)＝-2.71V
电极反应：M(s)
M+(aq)+ e-
ΔGo = -nFEo = ΔH + TΔS
熔点/℃ 沸点/℃
Be 2s2
111
31 890 1757
Mg 3s2
160
65 738 1451
-2455 -1900
322 1.5 -1.85 1280 2500
150 1.2 -2.37 649 1105
Ca
Sr
Ba
4s2
5s2
6s2
197
215
Leabharlann Baidu
217
99
113
135
590
550
503
1145 1064 965
第九章 S区元素
1 s区元素性质的递变规律？与s区元素的电子构型之间有何 关系？ 2 水合能是什么？它与哪些因素有关？它的应用有哪些？
3 s区元素的氧化物有哪些类型？它们生成的条件分别是什 么？ 4 s区元素氢氧化物的碱性及其变化规律？
5 s区元素的盐类的溶解性规律是什么？ 6 s区元素的含氧酸盐的热稳定性规律？
2 水合能
M 2+（g） + H2O →M2+（aq) 的热效应 离子半径越小，电荷越高水合能越大。
Li+
Na+
K+
Rb+ Cs+
离子半径/pm
60
95
133 148 169
水合离子半径/pm 340 276 232 228 228
水合的平均分子数 25.3 16.6 10.5 10 9.9
同一族从下而上：水合能增加，离子结合 的水分子数也增加，水合离子半径增大。
ΔH
M（s）
S升华能
M（g）
I电离能
M+（aq）+e-
ΔhH水合能
M+（g）+e-
表9－4 Li 和 Na 在 M(s) →M+(aq)+ e-中有关 焓值/kJ · mol-1
升华能S
电离能I
水合能ΔhH ΔH＝S＋I＋ ΔhH
Li
Na
159
108
520
495
-498
-393
181
210
§9-2碱金属和碱土金属的单质
-1565 -1415 -1275
177 1.1 -2.87 839 1494
163 1.1 -2.89 768 1381
176 0.9 -2.90 727 1849
1、碱金属最外层只有一个电子，次外层为 8个电子（Li为2个电子），对核电荷的 屏蔽效应较强，所以这个价电子离核较
远，特别容易失去，因此，各周期元素
86 0.8 -2.93 39 688
78 0.7 -2.92 28.5 705
表9-2 碱土金属的一些性质
价电子构型 金属半径/pm 离子半径（M+）/pm 电离能/（kJ · mol-1）
水合能M+(g)→M+(aq)/ （kJ.mol-1） 升华能/（kJ · mol-1）
电负性 电极电势Eo(M+/M)/V
的第一电离势以碱金属最低。与同周期
元素比较，碱金属原子体积最大，只有
一个成键电子，在固体中原子间的引力
较小，所以它们的熔点、沸点、硬度、 升华热都很低，并随着Li－Na－K－Rb －Cs的顺序而下降，随着原子量的增加 （即原子半径增加），电离势和电负性 也依次降低。
2、碱金属和碱土金属均为金属晶格。碱土金 属由于核外有2个有效成键电子，晶体中 的原子间距离较小，金属键强度较大，因 此，它们的熔点，沸点和硬度均较碱金属 高，导电性却低于碱金属。
海水中氯化钠含量为2.7％，植物灰中也含有
钾盐。锂的重要矿物为锂辉石Li2O · Al2O3 · 4SiO2 锂、铷、铯在自然界中储量较少且分散，被列为
希有金属。
碱土金属除镭外在自然界中分布也很广泛，镁除光 卤石外，还有白云石CaCO3 ·MgCO3和菱镁矿 MgCO3等。铍的最重要矿物是绿柱石 3BeO ·Al2O3 ·6SiO3。钙、锶、钡在自然界中存在 的最主要形式为难溶的碳酸盐和硫酸盐，如方解石 CaCO3、碳酸锶矿SrCO3、碳酸钡矿、石膏 CaSO4 ·2H2O、天青石SrSO4、和重晶石BaSO4等。 海水中含有大量镁的氯化物和硫酸盐，1971年世界 镁产量有一半以上是海水为原料生产的。
Rb
Sr
还原能力
Cs
Ba
性质增加： 熔沸点 硬度 升华能 电离能 电负性 水合能 极化力
二 S区元素性质变化的几点说明
1 锂、铍性质与其它同族元素不一样
因为Li、Be的原子半径和离子半径是同族 元素中最小的。（Be2+离子半径特别小， 电荷又高，极化力强，共价性超过了离 子性）
例如，LiI的共价性约占50％， BeI2的共价性可达75％
2.1存在和制备
1.存在
由于碱金属和碱土金属的化学性质很活泼， 所以它们以化合状态存在于自然界中。在碱 金属中，钠和钾在地壳中分布最广，两者的 丰度都为2.5％。 主要矿物有钠长石 Na[AlSi3O8]、 钾长石 K[AlSi3O8]、光卤石 KCl · MgCl2 · 6H2O 以及明矾石 K2SO4 · Al2(SO4)3 · 24H2O
Li
Na
K
Rb
Cs
2s1
3s1
4s1
5s1
6s1
152
186
227
248
266
60
95
133
148
169
520
496
419
403
376
-498
-393
-310 -284 -251
195 1.0 -3.04 180 1317
108 0.9 -2.71 97.8 881.4
90 0.8 -2.93 63.2 756.5
7 对角线规则
S区元素有：
IA 碱金属 (它们的氧化物溶于水呈强碱性） 价电子构型 ns1
Li 、Na、k、Rb、Cs、Fr、
锂、钠、钾、铷、铯、钫
IIA 碱土金属 （由于钙、锶、钡的氧化物在 性质上介于碱性和土性 ：以前把粘土的主要 成 价分电，子既构难型溶于ns2水又难熔融的Al2O3称为土）