大学无机化学碱金属与碱土金属共75页

药物合成
碱金属和碱土金属的化合物在药物合成中具有重要作用，如锂盐在抑郁症治疗中的应用。
医学成像
某些碱金属和碱土金属的放射性同位素可用作医学成像的示踪剂，如氟-18在正电子发 射断层扫描中的应用。
钾
总结词
中等活跃的碱金属元素
详细描述
钾是碱金属元素中的一种，原子序数为19，原子量为39.098。在标准条件下， 钾是银白色的金属，具有较高的熔点和沸点，与水反应剧烈。
铷
总结词
较为活泼的碱金属元素
详细描述
铷是碱金属元素中的一种，原子序数为37，原子量为85.4678。在标准条件下，铷是银白色的金属， 具有较低的熔点和沸点，与水反应非常剧烈。
碱金属在常温下呈液态的有锂、钠、钾，呈固态的有铯； 碱土金属在常温下都是固态。
熔点与沸点
碱金属的熔点较低，其中钠、钾的熔点在300℃ 01 以下，锂的熔点略高于钠、钾。
碱土金属的熔点较高，如铍、镁、钙的熔点均在 02 1000℃以上。
碱金属的沸点较低，如钠、钾的沸点在800℃左 03 右；而碱土金属的沸点较高，如钙的沸点为
与空气的反 应
碱金属与空气的反 应
碱金属元素暴露在空气中易被氧化， 如钠在空气中会逐渐氧化成氧化钠或 过氧化钠。
碱土金属与空气的反 应
碱土金属元素在空气中也容易被氧化， 如镁在空气中会逐渐氧化成氧化镁。
碱金属和碱土金属的物理性 质
颜色与状态
碱金属单质通常是银白色金属，但铯略带金色；碱土金 属单质则是银白色或灰色。
铯
总结词
最活泼的碱金属元素
详细描述
铯是碱金属元素中的一种，原子序数为55，原子量为 132.90547。在标准条件下，铯是银白色的金属，具有最低 的熔点和沸点，极易与水和氧气反应，甚至在空气中就可以 自燃。

Na[Sb(OH)6]、KClO4、 Li3PO4、K2Na[Co(NO2)6] 难溶盐往往是在与大阴离子相配时出现。
(2) IIA盐类难溶居多，常见盐类除氯化物、硝酸
盐外， 其他难溶，如MCO3、MC2O4、M3(PO4)2、 MSO4、 MCrO4
(3) 离子型盐类溶解度的定性判断标准
巴素洛规则：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。
对应阳离子的半径小极化力较大，在水溶液中极 易同水分子结合形成水合离子，这种强烈的倾向能释 放出较大的水合能，总效应超过了需要激发时需补偿 的较高电离能和升华热等能量变化，使锂在水溶液中 的还原能力大大提高，电极电势显著下降；
17 － 2 碱金属和碱土金属单质
一、物理性质
IA
IIA
这些金属单质都具有银白色
第 17 章 碱金属和碱土金属
17 - 1 碱金属和碱土金属的通性 17 - 2 碱金属和碱土金属的单质 17 - 3 碱金属和碱土金属的化合物 17 - 4 离子晶体盐类的溶解性
17 - 1 碱金属和碱土金属的通性
金属性强； 多形成离子键 Li, Be共价倾向显著
+1
+2
ns1
ns2
锂的特殊性：
钾的沸点(766 ºC)比钠的(890 ºC)低，当反应体系的温 度控制在两沸点之间，使金属钾变成气态，金属钠和KCl 、NaCl 仍保持在液态，钾由液态变成气态，熵值大为增 加，反应的 TΔrSm 项变大，有利于ΔrGm变成负值使反应 向右进行。
同时，钾为蒸气状态，设法使其不断离开反应体系，
让体系中其分压始终保持在较小的数值，有利于反应向右
碱金属和碱土金属都有很强的还原性，与许多非金 属属单质直接反应生成离子型化合物。在绝大多数化合物 中，它们以阳离子形式存在。

CaCl2的作用： a.降低电解质的熔点，防止钠的挥发； b.减小金属Na的分散性(混盐密度>金属钠，钠浮 咸阳师在范上学层院)。化学与化工学院
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15.1.3 金属单质的制备
2. 热还原法：一般采用焦炭或碳化物为还原剂 MgO(s) + C(s) = CO(g) + Mg(g)
(3)与CO2反应：4MO2+2CO2 = 2M2CO3+3O2 因此，它们用来除去CO2和再生O2，较易制备的 KO2常用于急救箱中。
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4. 臭氧化物
1、制备 臭氧同K、Rb或Cs的氢氧化物作用， 可以得到它们 的臭氧化物。例如：
3KOH(s)+2O3(g)= 2KO3(s)+KOH·H2O(s)+ O2(g) 用液氨重结晶可得橙红色晶体KO3 2、性质 (1) KO3不稳定，缓慢分解成KO2和O2 (2) 臭氧化物和水剧烈反应，但不形成过氧化物： 咸阳4M师O范3-学(s院) +化2H学2O与=化4工M学OH院+5O2
MO2 (M = K、 MO3 (M=K、
Rb、Cs)
Rb、Cs)
:¨O—¨O: 2¨¨
•
•• -
:O—O:
¨¨
抗磁性
顺磁性
OO 35 O 顺磁性
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1. 普通氧化物
Li、ⅡA金属与空气作用或由碳酸盐加热分 解时均生成氧化物：
4M＋O2====4M2O （M=碱金属，常温）
MO+H2O=M(OH)2 (M=碱土金属)

2 Na2O2 2CO2 2 Na2CO3 O2
Fe2O3 3 Na2O2 2 Na2 FeO4 Na2O Cr2O3 3 Na2O2 2 Na2CrO4 Na2O
还原性
5 Na2O2 2 MnO4 16 H 5O2 2 Mn2 10 Na 8 H 2O BaO2 H 2 SO4 H 2O2 BaSO4
性质 颜色 溶解度 酸碱性 碱金属 均为白色 很大(LiOH除外) 均为碱性 碱土金属 均为白色 较小(Mg(OH)2、 Be(OH)2难溶) 碱性（Be(OH)2除 外）
碱金属的其他性质：白色固体、易吸潮、溶于水放出大量的热
2）原因
溶解度规律： 阴、阳离子半径相差较大的离子型化合物在水中溶解
度较大，相近的溶解度较小，即 “相差溶解” 规律。
金属的氨溶液中含有金属离子和溶剂化自由电子， 这种溶剂化自由电子非常活泼，具有极强的还原能力， 金属的氨溶液：强还原性（低温）、导电性、顺磁性


氨合电子结构示意图
• 由于氨合电子存在, 溶液有导电性和顺磁 性, e(NH3)y- 是很强的还原剂, 用于无机和 有机合成. • 痕量杂质如过渡金属盐,氧化物,氢氧化物 存在或光化作用,能促进碱金属与氨的反应
第12章 碱金属和碱土金属
12-1 金属单质
12-2 含氧化合物
12-3 盐类
Li
Na
K
Rb Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
碱金属：IA族的金属单质。 锂、钠、钾、铷、铯、钫
碱土金属：IA族的金属单质。 铍、镁、钙、锶、钡、镭
由于IA族金属的氢氧化物都是强碱， 故称该族元素为碱金属
钙锶钡碱性“ 碱金属氧化物”和土性的 “氧化铝”之间，故称该族元素为碱土金 属

2 Mg(NO3)2 = 2 MgO ＋ 4 NO2 ＋ O2 4 LiNO3 = 2 Li2O ＋ 4 NO2 ＋ O2 2 NaNO3 = 2 NaNO2 ＋ O2
LiCl·H2O = LiOH ＋ HCl MgCl2·6H2O = Mg(OH)Cl ＋ HCl ＋ 5 H2O Mg(OH)Cl = MgO ＋ HCl
性质 （1）室温下，均能与水和稀酸反应：
Na2O2+2H2O→2NaOH+H2O2 Na2O2+H2SO4→Na2SO4+H2O2 2KO2+2H2O→2KOH+H2O2+O2↑ 2KO2+2H2SO4→2K2SO4+H2O2+O2↑
（2）与CO2的反应：
2Na2O2+2CO2→2NaCO3+O2 ↑
552 1070 4351
564 971 3575
电负性
1.57 1.31 1.00 0.95 0.89
标准电极电势(酸)
-1.85 -2.375 -2.76 -2.89 -2.90
标准电极电势(碱)
-2.28 -2.69 -3.02 -2.99 -2.97
M2+(g)水合热/kJ·mol-1 2494 1921 1577 1443 1305
碱金属与碱土金属
第1节 一般性质 一、所形成的化合物多为离子型化合物（除Li,Be外） 以Be为例： 1、共价性强，BeF2 带有共价 性； 2、水解性，Be2+离子只能在 酸性溶液中存在，否则水解； 3、配合性质，形成的配合物 的数目比其他的元素多； 4、聚合性质，4BeAc2 + H2O = Be4OAc6 + 2HAc

特性
碱金属元素具有较低的原子序数，表现出强烈的金属性，具 有活泼的化学性质；碱土金属元素具有较高的原子序数，表 现出相对较强的非金属性，化学性质相对较稳定。
在周期表中的位置
碱金属元素
包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr），位于 周期表中的第1族（IA族）。
碱土金属元素
水生生物毒性效应
高浓度的碱金属和碱土金 属会对水生生物产生毒性 效应，影响其生长和繁殖 。金属和碱土金属在土壤中积累，会 导致土壤污染，影响农作物的生长和 质量。
这些金属元素会降低土壤中微生物的 活性，影响土壤的生态平衡。
土壤结构破坏
过量的碱金属和碱土金属可能导致土 壤结构破坏，影响土壤的通气性和保 水性。
碱金属碱土金属教学课件
contents
目录
• 碱金属和碱土金属的简介 • 碱金属和碱土金属的物理性质 • 碱金属和碱土金属的化学性质 • 碱金属和碱土金属的化合物 • 碱金属和碱土金属的应用 • 碱金属和碱土金属的环境影响
01
碱金属和碱土金属的 简介
定义与特性
定义
碱金属和碱土金属是元素周期表中的两类元素，位于IA和IIA 族。
热导率
碱金属和碱土金属的热导率较高，这 意味着它们具有良好的热传导性能。 这主要是因为金属中的自由电子可以 有效地传递热量。
03
碱金属和碱土金属的 化学性质
氧化还原反应
总结词
碱金属和碱土金属在氧化还原反应中表现出不同的性质。
详细描述
碱金属元素如锂、钠、钾具有较强的还原性，容易失去电子成为正离子，而碱土金属元素如镁、钙、锶、钡则具 有相对较弱的还原性。在氧化还原反应中，碱金属通常作为还原剂，而碱土金属则可以作为氧化剂或还原剂。

BX3是以形成大π 键来满足
对电子的要求 由于有空轨道,可接受外来 电子,均为Lewis酸
π46
BF3+NH3 == F3B:NH3
BF3+ HF == H+[BF4]－ 酸性强:BF3<BCl3<BBr3<BI3 C5H5N(l)+BX3(g) C5H6N: BX3
△rH(kJ· －1) mol
BF3(g) = BCl3(g) = BBr3(g) =
－143
－189 －217
3.3 硼酸及其盐
3.3.1. 硼酸
B：SP2杂化；存在分子间氢键；
层与层之间的分子作用力结合。
H3BO3是Lewis酸，是一元酸。
其酸性很弱,Ka=5.8×10-10加入多羟
基化合物可增加酸性。
2
H2SO4
H3BO3+3CH3OH== B(OCH3)3+3H2O
Na2B4O7+CoO=2NaBO2· Co(BO2)2
除氧化物 定性分析 陶瓷、玻璃上釉 制造人造宝石
Cr2O3为绿色
Fe2O3为黄色.
Na2B4O7+7H2O == 4H3BO3+2NaOH
H3BO3+OH－ == B(OH)4－ PH=9.24
缓冲溶液 洗衣粉填料
3.4
GaCl2
Ga、In、Tl 简介
最简单的硼烷是B2H6
2BH3(g)=B2H6(g) △H=－148kJ· －1 mol
点击 观看 动画
三中心 两电子 氢桥键
B2H6
2L
均裂
2BH3L
异裂
[BH2L2]++[BH4]－

150.5 109.5 91.5 86.1 79.9 520.1 495.7 418.6 402.9 375.6
△Hh(M)/kJ·mol－1 △H (M) /kJ·mol－1
－514.1 －413.8 －342.8 －321.9 －297.1 163.1 197.3 175.1 165.1 158
ф 0.25 Be(OH)2 0.18 Mg(OH)2 0.15 Ca(OH)2 0.13 Sr(OH)2 0.12 Ba(OH)2
碱金属氢氧化物均为碱性，Be(OH)2为两性， 其它碱土金属氢氧化物为碱性。
12 － 3 盐类 12 － 3 － 1 盐类的共同特点
重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐
自学指导(二)
1、作者运用哪几种方法去刻画人物的形象？从文 中找出具体句子进行分析。并说说你是如何看待这 两个人物的。 2、从这个故事中你懂得了什么道理？
陈尧咨（善射）
神态 忿然 笑而遣之
卖油翁（善酌）
睨之
语言 动作
汝亦知射乎 吾射不亦精乎 尔安敢轻吾射
笑而遣之
性格: 自矜（骄傲）
对比
无他，但手熟尔 以我酌油知之 我亦无他，惟手熟尔
氧化物热稳定性总的趋势是，同族从上到下依次降 低，熔点也按此顺序降低。
碱土金属离子半径较小，电荷高，其氧化物的晶格能 大，因而其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。
12 － 2 － 2 氢氧化物
1 氢氧化物性质
碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。 Be(OH)2为两性氢氧化物，LiOH和Be(OH)2为中强 碱，其余氢氧化物都是强碱。 碱金属的氢氧化物都易溶于水，在空气中很容易吸潮， 它们溶解于水时放出大量的热。除氢氧化锂的溶解度稍 小外，其余的碱金属氢氧化物在常温下可以形成很浓的 溶液。

过氧化物(O22-) 超氧化物(O2-)
2 * 2 2 4 * 4 KK (σ ) ( σ ) ( σ ) ( ) ( π ) 2 s 2 p 2s 2p 2p 2 * 2 2 4 * 3 KK (σ ) ( σ ) ( σ ) ( ) ( π ) 2 s 2 p 2s 2p 2p
1.碱金属氧化物
M+离子半径越小，作用于水分子的电场越强， 水合热越大，水合物越稳定。
碱土金属规律不明显。 6. 水解性
碱金属弱酸盐均水解-碱性 碱土金属：BeCl2· 4H2O BeO+2HCl+3H2O
MgCl2· 6H2O→Mg(OH)Cl → MgO
7. 形成复盐的能力
光卤石类：MCl· MgCl2· 6H2O M=K+、Rb+、Cs+ M2SO4· MSO4· 6H2O M2SO4· M2(SO4)3· 24H2O
⑵与两性金属（Zn、 Al）、某些非金属（B、Si） 及其氧化物反应 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Al2O3+2NaOH=2NaAIO2+H2O
Si+2NaOH（浓）+H2O=Na2SiO3+2H2↑
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（玻璃瓶用橡皮塞）
2Na2CO3 + O2↑ 2Na2CrO4 + Na2O
2Na2CrO4+4NaOH
2NaCrO2 + 3Na2O2 + 2H2O
Na2MnO4 (熔矿剂)
碱性条件下为强氧化剂，遇棉花、木炭等爆炸.
⑶ 超氧化物 K (Rb、Cs) + O2

△
3Ca＋N2====Ca3N2
△
3Mg＋N2===Mg3N2
思考：活泼金属 应当如何保存？
要防止与空气接触。锂要保存于蜡中，钾、 钠、钙等应保存于煤油中。
Li2O
Na2O2
镁 带 的
燃
KO2
烧
2M(s)+ 2NH3 (l) →2M+ + 2NH-2 + H2 (g)
与 液 氨 作 用
1、为什么自然界没有游离态的碱金属和 碱土金属？它们主要以哪些形式存在？
位〕 Ф 0.22 碱性
0.22 Ф 0.32 两性Ф 0 Nhomakorabea32 酸性
LiOH Be(OH)2
NaOH KOH RbOH
Mg(OH)2 碱
Ca(OH)2
性 增
Sr(OH)2 强
CsOH Ba(OH)2
酸性增强
你能用有关理论解释为何Be(OH)2具有两性吗？
LiOH 中强
Be(OH)2 两性
NaOH 强
温度为900℃时，反响：Na(l)+KCl(l)——NaCl(l)+K(g)，钾 成为气体挥发，使平衡向右移动，反响得以进展。
氢氧化物
碱金属的氢氧化物对皮肤和纤维有强烈 的腐蚀作用，所以又称为荷性碱。
物理性质
碱金属和碱土金属的氢氧化物均为白色 固体，吸水容易潮解，溶于水时放热。
溶解度增大
溶解性 mol·l-1
无机化学13碱金属和碱土金属全 解
第一节 碱金属和碱土金属的通性
第IA族包括锂、 钠、钾、铷、铯 和钫六种元素， 由于它们的氢氧 化物都是易溶于 水的强碱，所以 称它们为碱金属 元素。其中钫是 放射性元素。

本文档主要讨论了碱金属和碱土金属元素，这些元素在周期表中占据特定位置，并拥有一系列独特的化学性质。然而，关于不含金属元素的碱，即非金属碱，文档并未直接给出具体的化学式。非金属碱通常指的是那些不含金属离子，但能接受质子（H+）或释放出氢氧根离子（OH-）的化合物，如水（H2O）、氨（NH3）等。这些化合物在溶液中能表现出碱性，但由于本文档主要聚焦于碱金属和碱土金属，因此未对非金属碱进行详细阐述。若需了解不含金属元素的碱的化学式及性质，建议查阅相

Na2O2常用作氧化分解矿石的溶剂
11
第12章 碱金属和碱土金属
性质二：氧气发生剂。
12.2 含氧化合物
Na 2O2 2H 2O H2O2 2NaOH
Na 2O2 H2SO（4 稀） H2O2 2Na 2SO4
易吸潮，呈强碱性
2H2O2 立 即分解 2H2O O2
Na2O2常用作漂白剂和氧气发生剂
29
M'O4 M'=Ca Sr Ba
臭氧化物 MO3 (M=K,Rb,Cs）
O2-
O3-
7
第12章 碱金属和碱土金属
1. 普通氧化物 制备
碱金属
12.2 含氧化合物
碱土金属
2Li
1 2
O2
Li 2O
2Na+Na2O2→2Na2O
10K+2KNO3→6K2O+N2
2M+O2 →2MO
2M(NO3)2→2MO+4NO2+O2
磷酸盐 0.039 11 0.661
26
第12章 碱金属和碱土金属
12.3 盐类
（3）铍和铝对角相关性
★氧化物和氢氧化物两性, IIA族其余的氧化物 和氢氧化物显碱性；
★ 无水氯化物BeCl2, AlCl3共价成份大, 可溶于 醇、醚、易升华, 其余IIA族的MCl2是离子 晶体；
★ Be, Al和冷浓HNO3接触时, 钝化, 其余IIA族 金属易于和HNO3反应。
2. 过氧化物 (Peroxide) 2-
结构 [
]
O的氧化数为-1
制备（Na2O2）
2Na + O2 →Na2O2
10
第12章 碱金属和碱土金属

Na 2NH3 Na (NH3 ) e (NH3 )
金属的氨溶液中含有金属离子和溶剂化自由电子，
这种溶剂化自由电子非常活泼，具有极强的还原能力， 金属的氨溶液：强还原性（低温）、导电性、顺磁性
第十五页，共75页。
氨合电子结构示意图
第十六页，共75页。
• 由于氨合电子存在, 溶液有导电性和顺磁性, e(NH3)y-是很强的还原剂, 用于无机和有机合成.
12—2—1含氧化合物
12—2—1 氧化物 分类：普通氧化物、过氧化物超氧化物和臭氧化物
普通氧化物 过氧化物 超氧化物 臭氧化物
所有的碱金 除Be以外 Na、K、Rb
属和碱土金 的所有碱 、Cs、Ca
属
金属和碱
土金属
Na、K Rb、Cs
第二十九页，共75页。
碱金属和碱土金属在充足的空气中燃烧
普通氧化物 过氧化物 超氧化物 臭氧化物
SrO2
一定温度
Ba O2
BaO2
第三十二页，共75页。
过氧化物的性质
物理性质：粉末状固体、吸潮性
化学性质：
性质
方程式
与水或稀酸反应 与二氧化碳反应
Na2O2 2H2O H2O2 2NaOH Na2O2 H 2SO4 H 2O2 Na2SO4
2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2
半径大的正离子稳定：K、Rb、Cs、Sr、Ba超氧 化物温稳定，Na的超氧化物不稳定
熔点 同族从上到下依次升高
反应 Na/K/Rb/Cs+O2（过量）→超氧化物
强氧化 性
(可做氧 气源)
2KO2 2H 2O O2 H 2O2 2KOH 4KO2 2K2O 3O2 4K2O 2CO2 2K2CO3 3O2

LiCHENLI
Na
K
11
Ca
问题： Na 与Li、Ca比较，谁更活泼？
12 CHENLI
囱
1、从与水的反应现象看
碱土金属：
M3N2 ， MO (M = Mg、Ca、Sr、Ba)
BaO2 10 CHENLI
2、与水作用：
Na反应猛烈； K、Rb、Cs燃烧，量大发生爆炸；
Li、Ca、Sr、Ba反应比较慢；Be、Mg与水蒸气反应。
元素 锂 钠 钾 铷 铯 铍 镁 钙锶钡
性质
φAo /V
-3.045 -2.714 -2.925 -2.925 -2.923 -1.85 -2.36 -2.87 -2.89 -2.91
3. 碱土金属由于核外有2个有效成键电子，晶体中原子间距小， 金属键强度较大，因此熔点、沸点和硬度均较碱金属高。
4. 碱土金属的物理性质变化不如碱金属那么有规律，是由于其晶 格类型不完全相同。
9 CHENLI
三、化学性质
1、与空气作用： 碱金属: Li2O、Li3N； M2O2 (M = Na、K、Rb、Cs) MO2 (M = K、Rb、Cs)
第六章
碱金属和碱土金属
(Alkali and Alkaline Earth Metals)
(IA、IIA族)
1 CHENLI
第六章 碱金属和碱土金属
§6-1 碱金属和碱土金属的通性
§6-2 碱金属和碱土金属的单质
§6-3 化合物
§6-4 冠醚配合物
2 CHENLI
元素
碱 Li
金 属
锂
Lithium
0.98 0.93 0.82 0.82 0.79 1.57 1.31 1.00 0.95 0.89