优选无机及分析化学第十二章重要的生命元素
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金属镁和钙的单质用电解熔融盐的方法制取，在 空气中迅速氧化，在其表面形成一种氧化膜，阻止 继续氧化。
与金属钾和钠相比，镁和钙的金属活动性相对较 弱，与冷水作用缓慢，但与酸作用可置换出氢气。
金属镁具有重要的用途，镁铝合金以其密度小， 硬度大、韧性高的特点，在飞机和汽车制造中得到 广泛的应用。
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碳酸钠是一种基本化工原料，大量用于玻璃、 搪瓷、肥皂、造纸、纺织、洗涤剂的生产和有色 金属的冶炼中，它还是制备其它钠盐或碳酸盐的 原料。
工业上常用氨碱法生产碳酸钠：
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3=Na2CO3+H2O↑+CO2↑
2020/9/6
优选无机及分析化学第十二章 重要的生命元素
12.1 元素概述 12.2 S区元素 12.3 p区元素 12.4 d区元素 12.5 f区元素
2020/9/6
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12.1 元素概述
12.1.1 元素的分布
地球上天然存在的元素主要存在于岩石圈、水圈和 大气圈。
2020/9/6
元素在地壳中的含量称为丰度，常用质量分数表 示。
2020/9/6
4.宏量元素（常量元素）和微量元素
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12.2 s区元素
12.2.1 s区元素的通性
s区元素位于元素周期表的最左边，包括ⅠA 族和ⅡA族，分别称为碱金属和碱土金属。ⅠA族 元素包括H，Li，Na，K，Rb，Cs，Fr共7个元素， ⅡA族元素包括Be，Mg，Ca，Sr, Ba，Ra 共6种元 素。其中，第七周期的Fr和Ra为放射性元素。
12-1 地球上分布最广的10种元素的质量分数
元素符号 质量分数/% 元素符号 质量分数/%
O H Si 52.32 16.95 1 6.67 Fe Ca Mg 1.50 1.48 1.39
Al Na 5.53 1.95 K Ti 1.08 0.22
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12.1.2 元素的分类
１．金属和非金属元素
稀有元素也可继续分为：轻稀有金属、高熔点 稀有金属、分散稀有元素、稀有气体、稀土金属、 放射性稀有元素等。
2020/9/6
3．生命元素与非生命元素
根据元素的生物效应不同，又分为有生物活性 的生命元素和非生命元素。
生命元素又可根据在人体中的含量及作用进行 细分，可分为人体必需元素（essential element、 有毒元素（toxic elements）和不确定元素。
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Hale Waihona Puke Baidu
（4） 钠、钾的生物效应
保持神经肌肉的应激性。K＋和Na＋承担着传递 神经脉冲的功能。
保持一定的渗透压。 维持体液酸碱平衡。 参与某些物质的吸收过程。 Na、K作为生物必需的重要元素，在生物体内具 有重要的生理作用。
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3.镁和钙
(1)金属单质镁和钙
镁和钙属于ⅡA族的碱土金属元素，化学性质很活 泼，在自然界中一般以化合物形式存在。
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（3）碳酸钠与碳酸氢钠
碳酸钠俗称纯碱或苏打， 通常是含10个结晶水的白色 晶体（Na2CO3·10H2O）， 在空气中易风化而逐渐碎裂 为疏松的粉末，易溶于水， 其水溶液有较强的碱性，可 在不同反应中作碱使用，这 也是人们称其为纯碱的原因。
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碳酸氢钠俗称小苏打，白色粉末，可溶于水， 但溶解度不大，其水溶液呈弱碱性。主要用于医药 和食品工业中。
工业上生产镁和钙的氧化物主要是煅烧菱镁矿和 石灰石的方法来制备的。
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(3)镁、钙的生物效应
镁是一种细胞内部结构 的稳定剂和细胞内酶的辅因子， 是许多酶的激活剂。细胞内的 核苷酸以镁的配合物的形式存 在。在绿色植物的光合作用中， 镁也有着非常重要的作用。叶 绿素分子中Mg2＋扮演着结构中 心和活性中心的作用。此外， 在生物体内的糖代谢中，镁也 具有非常重要的作用。
按长式周期表中硼—硅—砷—碲—5砹和铝—锗— 锑—钋之间的对角线来区分。
位于对角线左下方的都是金属元素； 右上方的都是非金属元素。 对角线附近的锗、砷、锑、碲称为准金属元素。
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金属
非金属
2．普通元素和稀有元素
根据元素在自然界中的分布及应用情况，将元 素分为普通元素和稀有元素。稀有元素一般指在 自然界中含量少，或被人们发现的较晚，或对它 们研究的较少，或提炼它们比较困难，以致在工 业上应用也较晚的元素。前四周期（Li，Be，稀 有气体除外），ds区元素为普通元素，其余为稀 有元素。
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2. 钠和钾
（1）金属钠和钾 与水反应可释放出大量热 ；
（2） 氢氧化钠（钾） LiOH为中强碱外，其余均为强碱 ； 碱金属氢氧化物中以NaOH最重要。氢氧化钠又称
烧碱，它是实验室常用的重要试剂，也是重要的工 业原料。它能除去空气中的酸性物质如二氧化碳、 二氧化硫、二氧化氮、硫化氢等，NaOH易于融化， 能熔解某些金属氧化物和非金属氧化物，因此常用 于熔解矿物试样。
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(2)氧化镁和氧化钙
镁和钙的碳酸盐、硝酸盐、草酸盐和氢氧化物加 热，都可生成相应的氧化物。
氧化镁俗称苦土，是一种碱性白色粉末，难溶于 水，但可与水反应生成Mg(OH)2。氧化镁熔点约 为2850℃，可作耐火材料、润滑剂以及抑酸剂等 使用。
氧化钙俗称生石灰，是一种白色块状或粉末状碱 性固体。它微溶于水．可与水作用生成Ca(OH)2， 放出大量的热。氧化钙熔点为2615℃，具有强吸 湿性．可作耐火材料和干燥剂。
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1.物理性质
s区元素（除H外）的单质均为金属，具有金属 光泽。它们的金属键较弱，因此，具有熔点低、 硬度小、密度小等特点。另外，s区元素还具有良 好的导电性能和传热性质。
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2.化学性质
ns1或ns2的价电子构型 形成稳定的氧化数为+1(ⅠA）和+2（ⅡA） 的离子，无变价 ； 生成的化合物都是离子型化合物 ； 最活泼的金属，为强还原剂 。
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12.2.2 重要元素、化合物及其生物效应
1. 氢（H）
电子结构为1s1 ； 氢的成键方式主要有三种，一是失去价电子，
成为H+；二是结合一个电子，形成H-；三是形成共 价化合物，成为氢化物。
氢是人和动、植物所必需的宏量元素，可与氧结 合生成水；另外，它是构成生命体中一切有机物不 可缺少的重要元素 。
与金属钾和钠相比，镁和钙的金属活动性相对较 弱，与冷水作用缓慢，但与酸作用可置换出氢气。
金属镁具有重要的用途，镁铝合金以其密度小， 硬度大、韧性高的特点，在飞机和汽车制造中得到 广泛的应用。
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碳酸钠是一种基本化工原料，大量用于玻璃、 搪瓷、肥皂、造纸、纺织、洗涤剂的生产和有色 金属的冶炼中，它还是制备其它钠盐或碳酸盐的 原料。
工业上常用氨碱法生产碳酸钠：
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3=Na2CO3+H2O↑+CO2↑
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优选无机及分析化学第十二章 重要的生命元素
12.1 元素概述 12.2 S区元素 12.3 p区元素 12.4 d区元素 12.5 f区元素
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12.1 元素概述
12.1.1 元素的分布
地球上天然存在的元素主要存在于岩石圈、水圈和 大气圈。
2020/9/6
元素在地壳中的含量称为丰度，常用质量分数表 示。
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4.宏量元素（常量元素）和微量元素
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12.2 s区元素
12.2.1 s区元素的通性
s区元素位于元素周期表的最左边，包括ⅠA 族和ⅡA族，分别称为碱金属和碱土金属。ⅠA族 元素包括H，Li，Na，K，Rb，Cs，Fr共7个元素， ⅡA族元素包括Be，Mg，Ca，Sr, Ba，Ra 共6种元 素。其中，第七周期的Fr和Ra为放射性元素。
12-1 地球上分布最广的10种元素的质量分数
元素符号 质量分数/% 元素符号 质量分数/%
O H Si 52.32 16.95 1 6.67 Fe Ca Mg 1.50 1.48 1.39
Al Na 5.53 1.95 K Ti 1.08 0.22
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12.1.2 元素的分类
１．金属和非金属元素
稀有元素也可继续分为：轻稀有金属、高熔点 稀有金属、分散稀有元素、稀有气体、稀土金属、 放射性稀有元素等。
2020/9/6
3．生命元素与非生命元素
根据元素的生物效应不同，又分为有生物活性 的生命元素和非生命元素。
生命元素又可根据在人体中的含量及作用进行 细分，可分为人体必需元素（essential element、 有毒元素（toxic elements）和不确定元素。
16
Hale Waihona Puke Baidu
（4） 钠、钾的生物效应
保持神经肌肉的应激性。K＋和Na＋承担着传递 神经脉冲的功能。
保持一定的渗透压。 维持体液酸碱平衡。 参与某些物质的吸收过程。 Na、K作为生物必需的重要元素，在生物体内具 有重要的生理作用。
2020/9/6
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3.镁和钙
(1)金属单质镁和钙
镁和钙属于ⅡA族的碱土金属元素，化学性质很活 泼，在自然界中一般以化合物形式存在。
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（3）碳酸钠与碳酸氢钠
碳酸钠俗称纯碱或苏打， 通常是含10个结晶水的白色 晶体（Na2CO3·10H2O）， 在空气中易风化而逐渐碎裂 为疏松的粉末，易溶于水， 其水溶液有较强的碱性，可 在不同反应中作碱使用，这 也是人们称其为纯碱的原因。
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碳酸氢钠俗称小苏打，白色粉末，可溶于水， 但溶解度不大，其水溶液呈弱碱性。主要用于医药 和食品工业中。
工业上生产镁和钙的氧化物主要是煅烧菱镁矿和 石灰石的方法来制备的。
2020/9/6
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(3)镁、钙的生物效应
镁是一种细胞内部结构 的稳定剂和细胞内酶的辅因子， 是许多酶的激活剂。细胞内的 核苷酸以镁的配合物的形式存 在。在绿色植物的光合作用中， 镁也有着非常重要的作用。叶 绿素分子中Mg2＋扮演着结构中 心和活性中心的作用。此外， 在生物体内的糖代谢中，镁也 具有非常重要的作用。
按长式周期表中硼—硅—砷—碲—5砹和铝—锗— 锑—钋之间的对角线来区分。
位于对角线左下方的都是金属元素； 右上方的都是非金属元素。 对角线附近的锗、砷、锑、碲称为准金属元素。
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金属
非金属
2．普通元素和稀有元素
根据元素在自然界中的分布及应用情况，将元 素分为普通元素和稀有元素。稀有元素一般指在 自然界中含量少，或被人们发现的较晚，或对它 们研究的较少，或提炼它们比较困难，以致在工 业上应用也较晚的元素。前四周期（Li，Be，稀 有气体除外），ds区元素为普通元素，其余为稀 有元素。
2020/9/6
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2. 钠和钾
（1）金属钠和钾 与水反应可释放出大量热 ；
（2） 氢氧化钠（钾） LiOH为中强碱外，其余均为强碱 ； 碱金属氢氧化物中以NaOH最重要。氢氧化钠又称
烧碱，它是实验室常用的重要试剂，也是重要的工 业原料。它能除去空气中的酸性物质如二氧化碳、 二氧化硫、二氧化氮、硫化氢等，NaOH易于融化， 能熔解某些金属氧化物和非金属氧化物，因此常用 于熔解矿物试样。
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(2)氧化镁和氧化钙
镁和钙的碳酸盐、硝酸盐、草酸盐和氢氧化物加 热，都可生成相应的氧化物。
氧化镁俗称苦土，是一种碱性白色粉末，难溶于 水，但可与水反应生成Mg(OH)2。氧化镁熔点约 为2850℃，可作耐火材料、润滑剂以及抑酸剂等 使用。
氧化钙俗称生石灰，是一种白色块状或粉末状碱 性固体。它微溶于水．可与水作用生成Ca(OH)2， 放出大量的热。氧化钙熔点为2615℃，具有强吸 湿性．可作耐火材料和干燥剂。
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1.物理性质
s区元素（除H外）的单质均为金属，具有金属 光泽。它们的金属键较弱，因此，具有熔点低、 硬度小、密度小等特点。另外，s区元素还具有良 好的导电性能和传热性质。
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2.化学性质
ns1或ns2的价电子构型 形成稳定的氧化数为+1(ⅠA）和+2（ⅡA） 的离子，无变价 ； 生成的化合物都是离子型化合物 ； 最活泼的金属，为强还原剂 。
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12.2.2 重要元素、化合物及其生物效应
1. 氢（H）
电子结构为1s1 ； 氢的成键方式主要有三种，一是失去价电子，
成为H+；二是结合一个电子，形成H-；三是形成共 价化合物，成为氢化物。
氢是人和动、植物所必需的宏量元素，可与氧结 合生成水；另外，它是构成生命体中一切有机物不 可缺少的重要元素 。