第十章 碱金属和碱土金属元素.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章,碱金属和碱土金属元素,一、,碱金属、碱土金属的通性,价层电子构型：,IA，ns,1,IIA，ns,2,1、,金属性和非金属性,均为金属元素（外层电子少，原子半径大，核电荷周期最少）。金属性：,IAIIA。,性质：金属键不牢固，所以单质熔、沸点很低，硬度较小，其中,IIAIA。,碱金属中,Cs、,Rb,金属性质最强，失电子倾向最大，所以可作光电管，如,Cs,光电管制成的自动报警器可报告远处火警；制成的天文仪器可以测定与地球距离。,2、氧化数：,分别为+1和+2，一般无变价。,3、化合物键型：,以离子键为主，其中,Li,+,、Be,2+,由于半径小，其化合物有一定的共价性，如,BeCl,2,等。,4、特性：,碱金属和碱土金属可溶于液氨，形成深蓝色溶液。,IA：M(s)+（x+y）NH,3,=M,+,(NH,3,),x,+e,-,(NH,3,),y,IIA:M(s)+(x+2y)NH,3,=M,2+,(HN,3,),x,+2e,-,(NH,3,),y,所以，,IA、IIA,的氨溶液具有较高的导电性和与金属相同的还原性。,二、氧化物,碱,金属和碱土金属能形成多种类型的氧化物：正常氧化物（含）、过氧化物（含）、超氧化物（含），臭氧化物（含）及低氧化物。,（一）正常氧化物,多数为白色固体，,K,2O（,淡黄）、,Rb,2,O（,亮黄）、,Cs,2,O(,桔红)；熔点：,IIAIA；,硬度,IIAIA，,所以,BeO,、,MgO,作耐火材料和金属陶瓷，,BeO,还有反射放射线的能力，常用作原子反应堆外壁砖块材料。,（二）过氧化物和超氧化物,除,Be,外,IA、IIA,均能形成过氧化物（离子型）,除,Li、Be、Mg,外，,IA、IIA,能形成超氧化物。,性质：,（1）室温下，均能与水和稀酸反应：,Na,2,O,2,+2H,2,O2NaOH+H,2,O,2,Na,2,O,2,+H,2,SO,4,Na,2,SO,4,+H,2,O,2,2KO,2,+2H,2,O2KOH+H,2,O,2,+O2,2KO,2,+2H,2,SO,4,2K,2,SO,4,+H,2,O,2,+O,2,（2）与,CO,2,的反应：,2,Na,2,O,2,+2CO,2,2NaCO,3,+O,2,4KO,2,+2CO,2,2K,2,CO,3,+3O,2,因此，过氧化物和超氧化物常用作防毒面具、高空飞行、潜水的供氧剂。,Na,2,O,2,为常用的过氧化物，纯的为白色，工业品带浅黄；在碱性介质中是强氧化剂，常作矿熔剂。如：,2,Fe(CrO,2,),2,+7Na,2,O,2,2Na,2,CrO,4,+Fe,2,O,3,+3Na,2,O,还可用于纺织、纸浆漂白。,Na,2,O,2,熔融分解，但遇到棉花、,Al,粉等还原性物质，会爆炸，故使用,Na,2,O,2,要小心。,（三）臭氧化物和低氧化物,低温下，臭氧,O,3,和粉末状无水碱金属（除,Li,外）氢氧化物反应，用液氨提取可得红色的,MO,3,固体：,3,MOH(s)+2O,3,(g)2MO,3,(s)+MOHH,2,O(s)+1/2 O,2,(g),室温下，臭氧化物会缓慢分解：,MO,3,MO,2,+1/2 O,2,遇水会发生反应：,4,MO,3,+2H,2,O4MOH+5O,2,此外，,Rb,和,Cs,还可形成低氧化物，如低温下，,Rb,发生不完全氧化得到,Rb,6,O，,在-7.3以上分解：,2,Rb,6,O,Rb,9,O,2,+3Rb,Cs,形成的低氧化物有,Cs,7,O(,青铜色)、,Cs,4,O(,红色)、,Cs,11,O,3,（,紫色），,Cs,（3+x）,O,等。,三、氢氧化物,IA,和,IIA,中（除,BeO,、,MgO,外）直接与水形成对应氢氧化物。这些氧氧化物均为白色固体，易潮解，在空气中吸收,CO,2,或碳酸盐。碱金属氢氧化物对纤维、皮肤有强烈腐蚀作用，故称荷性碱。,1、碱性,LiOH NaOH,KOH,RbOH CsOH,中强碱 强碱 强碱 强碱 强碱,Be(OH),2,Mg(OH),2,Ca(OH),2,Sr,(OH),2,Ba,(OH),2,两性 中强 强 强 强,Be(OH),2,+2H,+,Be,2+,+2H,2,O,Be(OH),2,+2OH,-,Be(OH),4,2-,R-OH,规则解释：,氧化物的水合物通式,R(OH),n,，R,为成酸或成碱元素，有两种解离可能：,RO,-,+H,+,R-O-H,R,+,+OH,-,其可能性与阳离子的极化作用有关，科学家卡特里奇以“离子势”来衡量阳离子极化作用的强弱。,在,R-OH,中，若,R,的,值大，其极化作用强，氧原子电子云偏向,R，,使,O-H,键极性增强，则呈现酸式解离；若,R,的,值小，,R-O,键极性强，则成碱式解离。,当,1/2,10时,R(OH),n,显,酸性,当10,1/2,7时,R(OH),n,显,两性,当,1/2,7时,R(OH),n,显,碱性,据此，有人提出用 值作为判断,R-O-H,酸碱性的标度：,值：,10,R-O-H,酸碱性：,碱性,两性,酸性,注意：这种判断是一个经验规则，有些物质不适用，,如,Zn(OH),2,，Zn,的,=5.2，,但它是两性氢氧化物。,2、溶解性,IA,均溶于水，仅,LiOH,溶解度较小。,IIA,溶解度比,IA,的小得多，且从上到下溶解度增大，因,M,2+,半径增大，,M,2+,与,OH,-,吸引力减弱的原因造成。,IIAIA,的原因也是静电引力前者大，后者小的缘故。,四、盐类,（一）盐类的性质：,盐类很多（卤化物，硫酸盐，硝酸盐，碳酸盐，磷酸盐等等），着重通性及,Li,盐、,Be,盐的特殊性。,1、晶型,绝大多数为离子晶体，有较高熔、沸点，常温下为固体，熔化时能导电。,但,Be,2+,的半径小，电荷较多，极化力较强，光与易变形的,Cl,-,、Br,-,、I,-,结合则形成共价化合物。如,BeCl,2,，,熔点低，易升华，能溶于有机溶剂，这些性质说明其共价化合物特性。,2、颜色,M,+,、M,2+,均无色，它们形成的盐类只要阴离子无色，其化合物必为无色；若阴离子有色，则化合物有色。,3、热稳定性,IA,一般有较高稳定性：卤化物高温挥发而不分解；硫酸盐高温不挥发，难分解；碳酸盐除,Li,2,CO,3,在1000以上部分分解为,Li,2,O,和,CO,2,外，其余皆不分解；仅硝酸盐差，加热到一定温度分解：,4,LiCO,3,2Li,2,O+4NO,2,+O,2,2NaNO,3,2NaNO,2,+O,2,2KNO,3,2KNO,2,+O,2,IIA,碳酸盐常温下（除,BeCO,3,不到100分解）稳定，强热下分解。,4、溶解度,IA,一般易溶于水，仅两类型微溶于水:,（1）若干,Li,盐：,LiF,、Li,2,CO,3,、Li,3,PO,4,等,（2）,K,+,、,Pb,+,、Cs,+,(,及,NH ),的大阴离子盐。,IIA,中，,Be,盐多数易溶，,Mg,盐部分易溶，,Ca、,Sr,、,Ba,盐则多为难溶，其中氟化物溶解度：,CaF,2,SrF,2,BaF,2,（,增强）；,CaSO,4,SrSO,4,BaSO,4,（,减弱）；,注意，,Be,盐和可溶性钡盐有毒。,5、,K,+,、Na,+,、Mg,2+,、Ca,2+,、Ba,2+,的鉴定。,（二）某些盐类的生产和应用,1、碳酸钠（纯碱，苏打，碱面）,索维尔法：饱和食盐水吸收,NH,3,和,CO,2,气体，制得溶解度较小的,NaHCO,3,，,再焙烧：,NaCl,+NH,3,+CO,2,+H,2,O NaHCO,3,+NH,4,Cl,2NaHCO,3,Na,2,CO,3,+H,2,O+CO,2,析出,NaHCO,3,后，母液中,NH,4,Cl,用消石灰来回收，以循环使用：,2,NH,4,Cl+Ca(OH)2,NH,3,+CaCl,2,+2H,2,O,所需,CO,2,和石灰由石灰石煅烧得来。,此法，技术成熟，原料丰富价廉，但食盐利用率低，,NH,3,损失大，,CaCl,2,废渣造成环境污染。,侯德榜法：,将制碱和合成氨联为一体，称侯氏联合制碱法，或氨碱法。,该法，先用水煤气转化的,H,2,和,N,2,合成氨，同时有,CO,2,放出；由此合成氨系统提供的,NH,3,和,CO,2,来制碱，副产品,NH,4,Cl,可作化肥。,此法，,NaCl,利用率达96%以上，成本降低，可连续化生产，对制碱上作出较大贡献。,2、碳酸氢钠,（小苏打，重碳酸氢钠或焙碱）,制纯度高的可用,Na,2,CO,3,溶液中通,CO,2,：,Na,2,CO,3,+CO,2,+H,2,O2NaHCO,3,（,溶解度小，析出）,3、,NaCl,4、CaSO,4,：,CaSO,4,2H,2,O,称石膏（生石膏），白粉，微溶于水。,CaSO,4,1/2H,2,O,为熟石膏，白粉，吸潮（熟石膏粉+水）可膨胀、硬化，用于制模、塑像、石膏绷带等。,CaCl,2,+(NH,4,),2,SO,4,+2H,2,OCaSO,4,2H,2,O+2NH,4,Cl,CaSO,4,2H,2,O,经煅烧脱水，得,CaSO,4,1/2H,2,O,五、配合物,碱金属因电荷少、半径大，形成配合物倾向小，但可形成螯合物和大环配合物，如与水杨醛反应,。,碱土金属中,Ca,2+,、Sr,2+,、Ba,2+,可与多齿配体（,EDTA）,形成螯合物或冠醚配合物。,基本要求：,1、掌握碱金属、碱土金属的过氧化物、超氧化物的性质，氢氧化物的性质和盐类的共性。,2、了解,碱金属、碱土金属单质的性质和一些典型盐的生产。,