碱金属和碱土金属

第19章碱金属与碱土金属ⅠALiNaKRbCsns1+1ⅡABeMgCaSrBans2+2碱金属和碱土金属的价电子层结构分别为ns1和ns2，形成化合物时很容易失去1或2个电子形成离子键的化合物。Li+、Be2+、Mg2+，由于半径很小，也有较大形成共价化合物的倾向。19.1通性19.2单质除Be呈钢灰色外，其它都具有银白色光泽，都是低熔点、低硬度的轻金属，具有良好导电传热。19.2.1性质及用途一、物理性质及用途碱金属中K、Rb、Cs在光照下，能够放出电子即产生光电效应现象，其中Cs对光特别敏感。碱金属在常温下可形成液态合金。1.都能与水作用放出H2。19.2.1性质及用途二、化学性质2.在空气中都很容易被氧化，与组成空气的O2、N2、CO2等都可能发生作用。3.在高温下能夺取某些氧化物或氯化物中的氧或氯。4.碱金属可溶解在液氨中。(g)H2NH2M(l)2NH2M(s)223M1＋(x＋y)NH3==M1(NH3)＋y＋e(NH3)x－（蓝色）M2＋(2x＋y)NH3==M2(NH3)2＋y＋2e(NH3)x－（蓝色）19.2.1性质及用途二、化学性质19.3化合物19.3.1氧化物普通氧化物M2O过氧化物M2O2超氧化物MO2臭氧化物MO3一、普通氧化物锂和碱土金属在空气中燃烧生成生成正常氧化态的普通氧化物，其它碱金属在空气中燃烧生成则得不到普通氧化物。碱金属的氧化物都易溶水，其水溶液具有很强的碱性；碱土金属的氧化物BeO呈两性、MgO难溶于水，其余的都易溶水，表现出较强的碱性。19.3化合物19.3.1氧化物一、普通氧化物碱金属和碱土金属的氧化物除BeO外，都是离子化合物。碱土金属氧化物由于半径小、电荷高而其有较大晶格能，∴具有较高的熔点和较大的硬度。19.3.1氧化物二、过氧化物除Be外，碱金属和碱土金属都可形成含有O22-阴离子的离子型过氧化物。以Na2O2和BaO2比较重要。可与水或稀酸作用生成，双氧水，其不稳定可分解放出O2。可用于消毒、杀菌、漂白等与CO2作用放出O2。可用于防毒面具中等。在碱性介质中过氧化物是强氧化剂。19.3.1氧化物三、超氧化物K、Rb、Cs在过量的空气中燃烧生成MO2，超氧阴离子O2-的键级为1.5，其中1σ键和1个三电子π键。由于存在未成对电子，所以具有顺磁性。超氧化物是强氧化剂，与水、CO2等作用放出O2。19.3.1氧化物四、臭氧化物臭氧与K、Rb、Cs的氢氧化物作用可得相应的臭氧化物。。超氧化物不稳定，可缓慢分解为MO2和O2。其可能的结构为OOO-ROHRO－+H+==R++OH－19.3.2氢氧化物LiOHBe(OH)2NaOHMg(OH)2KOHCa(OH)2RbOHSr(OH)2CsOHBa(OH)2溶解度减小碱性减弱溶解度增大碱性增强LiHNaHKHRbHCsHNaC－－90.4－57.3－57.7－54.3－49.3－4411.均为白色晶体,热稳定性差△fHΘ2.还原性强V)23.2)/H(H(2=EΘ2LiOHTiTiO2LiH2242H4NaClTiTiCl4NaHⅠAⅡA金属活泼，可与氢形成离子性氢化物，有以下特点：19.3.3氢化物3.剧烈水解(g)HMOHOHMH22(g)H2Ca(OH)OH2CaH22224.形成配位氢化物3LiCl]Li[AlHAlCl4LiH43（无水）乙醚氢化铝锂Li[AlH4]受潮时强烈水解23244HAl(OH)LiOHO4HLiAlH19.3.3氢化物1.基本上是离子型化合物。2.ⅠA盐类易溶，ⅡA盐类难溶，一般与大直径阴离子相配时易形成难溶的ⅡA盐。ⅠA易溶难溶:K2[PtCl6]、Na[Sb(OH)6]、KClO4、Li3PO4、K2Na[Co(NO2)3]ⅡA难溶MCO3、MC2O4、M3(PO4)2、MSO4、MCrO419.3.4盐类一、通性LiNaKCaSrBa3、焰色反应阳离子基本无色，盐的颜色取决于阴离子的颜色。4.形成结晶水合物的倾向和形成复盐的能力碱金属离子的水合能力从Li+到Cs+依次降低。所有的锂盐几乎都含有结晶水，钠盐有75%、钾盐有25%，而铷和铯盐几乎都不含结晶水。碱金属除锂外都能形成一系列的复盐。如光卤石类：MCl·MgCl2·6H2O；矾类：M2SO4·MgSO4·6H2O及MIMⅢSO4·12H2O。复盐的溶解度一般比碱金属相应的简单盐要小得多。5.热稳定性Be2+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+OM2+[OC]2－O碳酸盐的热稳定性取决于M离子的反极化能力△MCO3(s)＝MO(s)+CO2愈来愈难分解碱金属盐一般都有很高的热稳定性，只有硝酸盐热稳定性较差。二.几种重要的盐类Be2+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+OM2+[OC]2－O碳酸盐的热稳定性取决于M离子的反极化能力△MCO3(s)＝MO(s)+CO2愈来愈难分解碱金属盐一般都有很高的热稳定性，只有硝酸盐热稳定性较差。1.6专题讨论1.锂的水合数与水合能(kJ/mol)rM+rM+(aq)n水合△H水合Li+7834025.3－530Na+9827616.6－420K+13323210.5－340Rb+14922810.0－315Cs+1652289.9－2802.ELi+/Li特别负，为什么?ΘELi+/Li=－3.05vENa+/Na=－2.72vEK+/K=－2.93vΘΘΘ1.6.1锂的特殊性LiNaK△rH－279－239－251△rS51.374.6104.7△rG－294－261－282E池+3.05+2.71+2.92EM+/M－3.05+2.71－2.92△H升I1△HhLi161520－522Na108.5496－406K90419－322M(s)+H+(aq)＝M+(aq)+1/2H2M(g)+H+(g)M+(g)+H(g)△H升(M)－Hh(H+)+I1(M)－I1(H)+Hh(M+)－1/2DH2=[△H升(M)+I1(M)+Hh(M+)]－[Hh(H+)+I1(H)+1/2DH2]=[△H升+I1+Hh](M)－438△rH=→1.6.2.离子晶体盐类溶解性的判断标准1.溶解自由能变：MX(s)==M+(aq)+X－△sG△sGMX(s)M+(aq)+X－(aq)2.半定量规则：M+(g)+X－(g)△G1△G2△sG=△G1+△G2=△H1+△H2－T(△S1+△S2)≈U+△Hh比较U与△Hh绝对值△HhU溶解度KI-82676312.2NaI-71170311.8LiF-103410390.1CsF-77973024.2溶解度增大溶解度减小3.巴索洛规则：当阴阳离子电荷绝对值相同,阴阳离子半径较为接近则难溶；否则，易溶。F－、OH－SO42－、CrO42－、I－BaSO4BeSO4LiFLiICsICsFⅠAMClO4Na[Sb(OH)6]K2[PtCl]6ⅡA1.3对角线规则LiBeBCNaMgAlSi1.3.1B、Si的相似性2B+6NaOH==2Na3BO3+3H2Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2其单质为原子型晶体，B－O、Si－O十分稳定。原因：Z/r比较相似。Al、Be金属可与浓硝酸形成钝化膜。Al(OH)3+OH－==Al(OH)4－Be(OH)2+2OH－==Be(OH)42－Al3+、Be2+易水解。均有共价性：在蒸气中，氯化物两分子缔合。AlAlAlClClClClClClClClClClBeBe1.3.2Be、Al相似性4Li+O2==2Li2O2Mg+O2==2MgO2Mg(NO3)2==2MgO+4NO2+O24LiNO3==2Li2O+4NO2+O2LiCl·H2O==LiOH+HClMgCl2·6H2O==Mg(OH)Cl+HCl+5H2O6Li+N2==2Li3N3Mg+N2==Mg3N2MgO+HCl1.3.3Li、Mg的相似性