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Part One s-Block Elements,Course : College of Pharmaceutical ScienceProf. : Ge Weiying (葛蔚颖)E-mail: weiyinggesdu.edu.cnPhone: 88382225(H)Office: 7314,目录,单质及其化合物的性质,锂、铍的特殊性和对角线规则,重要离子的鉴定,学习要求,1、掌握: s区元素重要化合物的性质和结构特点;2、熟悉: 通性及性质与价层电子构型的关系; 单质的基本性质和对角线规则。3、了解: s区元素的生物学效应; 常见金属离子的鉴定。,s区,d区,ds区,p区,f区,ns1-2,ns1-2np1-6,(n-1)d1-9ns1-2,(n-2)f1-14 (n-1)d 0-1ns2,(n-1)d10ns1-2,一、s区元素的通性,1、s-Block Elements: A Group:锂、钠、钾、铷、铯、钫 碱金属(Alkali Metal) 价层电子组态 ns1 A Group:铍、镁、钙、锶、钡、镭 碱土金属(Alkaline-earth Metal) 价层电子组态 ns2,2、元素符号及英文名称:,锂: Li Lithium 稀有钠: Na Sodium钾: K Potassium铷: Rb Rubidium 稀有铯: Cs Cesium 稀有钫: Fr Fransium 放射,铍: Be Beryllium 稀有 镁: Mg Magnesium钙: Ca Calcium锶: Sr Strontium钡: Ba Barium镭: Ra Radium 放射,3、s区元素的特性常数:,碱土金属的主要特性常数-1,碱土金属的主要特性常数-2,4、元素的通性及特性:, 化学活泼性: 非常活泼,易失去价电子呈+1价或+2价阳离子; 强碱性: 碱金属和碱土金属的氧化物和氢氧化物显强碱性Be(OH)2-两性、Mg(OH)2-中强; 性质呈规律性变化: 电负性和电离能逐渐减小,熔点和沸点逐渐降低。, 溶解性: 碱金属盐一般均易溶于水,不水解; 碱土金属的氯化物、硫化物、硝酸盐可溶于水,其它盐类和氢氧化物溶解度较小。 碱金属原子可以共价结合成分子: 例如:Na2 锂、铍的特殊性: 原子和离子半径小,为2电子构型,有效核电荷大极化能力强,其化合物具有明显的共价性。,二、单质及其化合物的性质,1、单质: 强还原性:与大多数非金属直接化合 例如: 2Li + H2 = 2LiH 氢化物(LiH、NaH、CaH2等)及其复合型氢化物(如:LiAlH4)强还原剂。,9371073K, 置换反应: 碱金属和碱土金属单质与水或非氧化性酸发生强烈置换反应,放出氢气。 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2 问题: ELi+/Li = -3.040v ENa+/Na = -2.713v,说明Li的还原性大于Na;但是,Li的化学活泼性实际小于Na,为什么?, 以化合物的形式存于自然界。 银白色金属,半径较大,金属键较弱,质软易切割。 焰色反应:, 碱金属和碱土金属(铍和镁除外)溶于液氨,形成具有导电性的蓝色溶液。Na + (x + y)NH3 = Na(NH3)+x + e(NH3)-y (蓝色) 氨合钠离子 氨合电子Ca + (x + 2y)NH3 = Ca(NH3)2+x + 2e(NH3)-y (蓝色) 氨合钙离子 氨合电子,2、氧化物:, Oxides:,碱金属氧化物的熔点及晶格能,氧化物与水反应生成氢氧化物,反应活性从上到下依次增强。,碱土金属氧化物的熔点及晶格能, Peroxides:,碱金属和碱土金属(铍除外)可生成离子型过氧化物。 例如:Na2O2,淡黄色粉末,具有强碱性和强氧化性。 对热稳定,易吸湿:Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2H2O2 = O2 + 2H2O2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2,O2的分子结构和性质:,O的电子构型 1s22s22p4,2个三电子键,实际对成键有贡献,键级 = (6-2)/2 = 2,分子中1个键,2个三电子键,有2个成单电子,O2具有顺磁性,O22-的分子结构:, Superoxides:,除Li、Be、Mg外,碱金属与碱土金属可形成超氧化物。 超氧化物中存在超氧负离子 O2-:KK (2s)2(*2s)2(2px)2(2py)2(2pz)2(*2py)2(*2pz)1 超氧化物是强氧化剂:2NaO2 + 2H2O = 2NaOH + O2 + H2O24NaO2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + 3O2, Ozonides:,O3与K、Rb、Cs的氢氧化物反应,或在K等的液氨溶液中通入O3 ,得到臭氧化物。6MOH + 4O3 = 4MOH + O2 + 2MOH.H2O(s)M + O3 = MO3 臭氧化物不稳定,遇水激烈反应,生成氢氧化物和氧气。,液氨,3、氢氧化物:,强碱性: 除Be(OH)2为两性、LiOH和Mg(OH)2为中强碱外,其它碱金属和碱土金属的氢氧化物均为强碱。 碱金属氢氧化物苛性碱 (caustic akali),4、常见盐类:,溶解性: 碱金属的盐类大都易溶于水; 但是,离子半径较小的Li盐和少数半径较大的阴离子的盐溶解度较小。 例如:LiF、Li2CO3、NaSb(OH)6、KB(C6H6)4、K2PtCl6。,碱土金属的盐类比相应的碱金属溶解度小,许多是难溶物。热稳定性: 碱金属盐一般具有较高的热稳定性。 碱土金属盐的热稳定性较相应的碱金属盐低。 原因:碱土金属离子半径小,正电荷高,离子极化作用强。 而阴离子半径越大,变形性越大,盐稳定性越差。,键型:,碱金属和碱土金属在反应时,以形成离子型化合物为主要特征。 但是,铍因离子半径小,有效核电荷增大,且为2电子构型,极化能力强,化学键中共价成分显著增加,表现出与同族元素不同的化学性质。,水合盐:,碱金属和碱土金属盐类易形成结晶水合物。规律:离子半径越小,带电荷越多,水合越强。例如:Li+、 Na+ 、 K+ 、 Rb+ 、 Cs+ 离子半径逐渐增大,形成水合盐的倾向递减。Li+盐有75%是水合的,而 K+盐只有25%是水合的;水合钠盐比水合钾盐数量多。,常见重要盐类:,NaCl、KCl、CaCl2、 CaCl2.2H2O、 BaCl2.2H2O、BaSO4(重晶石)。,5、配合物:,周期表中,碱金属形成配合物的能力最弱。 根据软硬酸碱规则,碱金属、碱土金属阳离子为硬酸,因此,可以与体积小、电负性大的配位原子(硬碱,如:O、N原子)形成配合物。 s区元素形成配合物的数量和种类较d区元素少得多。,三、锂、铍的特殊性与对角线规则:,1、锂的特殊性: LiCl溶于有机溶剂,表现一定共价特征。 Li+水合半径较大,表现较低的迁移率。 Li+形成水合盐的数目多于其他贱金属;难溶盐较多。 LiOH加热分解为Li2O和H2O。,原因:, 锂原子或锂离子半径小,静电场较强; 2电子构型; 锂离子极化能力在碱金属中最强,具有较强形成共价键的倾向。,2、铍的特殊性:, BeCl2溶于有机溶剂,属于共价化合物; Be(OH)2呈两性; 铍的盐类易发生水解; 铍不形成过氧化物; 铍化合物的分解温度相对较低。,3、对角线规则:,第二周期元素Li、Be、B的性质和第三周期处于对角线位置的元素Mg、Al、Si具有相似的性质,称为对角线规则。 例如:锂和镁的相似性 在空气中燃烧生成氧化物,不生成过氧化物; 加热直接与氮气生成氮化物(Li3N、Mg3N2); 氟化物、碳酸盐、磷酸盐等难溶于水; 水合锂、镁氯化物晶体受热发生水解; 氯化物溶于有机溶剂,显示共价性。,原因解释离子的极化能力:,同一周期元素,最外层电子构型相同的金属离子,从左到右,随离子电荷数的增加,极化作用增强;同一族元素,电荷数相同的金属离子,从上到下,随半径的增加,极化能力减弱;对角线上相邻的两种元素,电荷和半径的影响相反,他们的极化能力相似,因此,性质有许多相似之处。,四、重要离子的鉴定:,1、钠离子的鉴定: Na+ + 醋酸铀酰锌试液(过量) + 醋酸 淡黄色晶形沉淀 Na+盐焰色反应,亮黄色火焰。,2、钾离子的鉴定:, 近中性或弱酸性条件下:2K+ + Na+ + Co(NO2)63- = K2NaCo(NO2)6 橙黄色 焰色反应呈紫色。,3、镁离子的鉴定:,4、钙离子的鉴定:, 焰色反应呈砖红色火焰。,5、钡离子的鉴定:, 焰色反应呈黄绿色火焰。,作业题,1、试解释为什么碱金属的氨溶液:有高的导电性;稀溶液呈蓝色。2、举例说明对角线规则则;解释Li-Mg、Be-Al、B-Si三对元素性质相似性的原因。3、教科书:P174,第1、2题。,Class is over.,Thank you all.See you next time.Goodby!,
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