第八章 s区元素8.1 S区元素概述 (1)8.2 S区元素的一些规则 (3)8.3 重要单质与化合物 (10)8.4 制备 (18)8.5 S区元素的生物作用 (20)8.1 S区元素概述8.1.1 碱金属S区元素价电子构性、氧化还原性及其变化规律S区元素包括周期系中的ⅠA族－碱金属和ⅡA族－碱土金属。
表8-1ⅠA ⅡA 金属离子半径增大电离能电负性减小锂Li 铍Be钠Na 镁Mg钾K 钙Ca铷Rb 锶Sr铯Cs 钡Ba钫Fr 镭RaⅠA和ⅡA的特征氧化态为＋1和＋2，但还存在低氧化态，如等。
从标准电极电势（E），均具有较大的负值。
金属单质都是强的还原剂,如纳、钾、钙等常用作化学反应的还原剂。
表8-2 S区元素电极电势电对E（v）电对E（v）-3.03 -1.85-2.71 -2.37-2.93 -2.87-2.93 -2.89-2.92 -2.91由于它们都是活泼的金属元素，只能以化合状态存在于自然界。
如钠和钾的主要来源分别为熔盐NaCl、海水；天然氯化钾、光卤石KCl·MgCl2·6H2O等。
钙和镁主要存在于白云石、方解石、菱镁矿、石膏等矿物中，锶和钡的矿物有天青石和重晶石等。
岩盐白云石菱镁矿重晶石8.1.2 碱土金属2.碱土金属碱金属和碱土金属元素在化合时，多以形成离子键为主要特征。
氢氧化物除具有两性，为中强碱外，其他均是强碱。
【问题1】铍与锂具有一定的共价性，为什么？由于锂和铍原子半径和离子半径小，且为2电子构型，有效核电荷大，极化力强，因此它们的化合物，具有一定的共价性。
碱金属元素的原子也可以共价键结合成分子，如等碱金属单质的双原子分子就是共价分子。
IA和IIA族金属的一些基本性质列于表中。
表8-3 碱金属与碱土金属的基本性质元素性质Li Na K Rb Cs Be Mg Ca Sr Ba 密度/0.534 0.968 0.856 1.532 1.90 1.848 1.738 1.55 2.63 3.62熔点/K 453.5 370.8 336.7 311.9 301.7 1557 922 1112 1042 993 沸点/K 1620 1165 1030 961 978 3243 1363 1757 1657 1913 硬度（金刚石 =10）0.6 0.4 0.5 0.3 0.2 4 2.0 1.5 1.8 -升华热/ 161 109 90.0 85.8 78.8 320 150 192 164 175Mn+(g)的水合热-522 -406 -322 -297 -266 -2494 -1921 -1602-1443-1305/【问题2】为什么ⅡA金属的熔沸点升华热高于IA？ⅡA离子水合放热更多？因为ⅡA金属中有两个电子参与形成金属键，金属键较强，所以熔沸点及升华热均高于IA。
ⅡA离子带有两个正电荷，更容易与水结合，会放出更多的热量。
8.2 S区元素的一些规则8.2.1 对角线规则（1）锂和镁的相似性S区元素的一些规律1．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位置的元素Mg、Al、Si一一对应，它们的相似性称为对角线规则。
(1).锂和镁的相似性a.锂、镁在氧气中燃烧，均生成氧化物（和），不生成过氧化物。
b.锂、镁在加热时直接和氮反应生成氮化物（和），而其它碱金属不能和氮作用。
c.锂、镁和氟化物（LiF、）、碳酸盐（、）、磷酸盐（、）均难（或微）溶于水，其他相应化合物为易溶盐。
d.水合锂、镁氯化物晶体受热发生水解。
e.锂和镁、硝酸盐分解产物相似。
自测：写出其他碱金属硝酸盐分解方程式？f.IA中只有锂能直接和碳生成，镁和碳生成((C=C=C)4-)g.锂、镁的氯化物均溶于有机溶剂中表现出共价特性。
8.2.2 对角线规则（2）铍和铝、硼和硅的(2).铍和铝的相似性a．铍和铝均为两性金属，其氧化物和氢氧化物均为两性。
b．无水氯化物为共价化合物，易生成双聚体（气态下）、易升华、溶于乙醇、乙醚等有机溶剂中。
IIA族其他元素的为离子型化合物、熔融态能导电。
c．铍、铝和冷硝酸接触表面易钝化，其他IIA族金属易和硝酸反应。
d．氧化铍和氧化铝都具有高硬度和高熔点。
(3).硼和硅的相似性a．B、Si 均能从NaOH 中置换出氧气。
b．其单质为原子型晶体c．B-O、Si-O十分稳定。
问题1：为什么会出现对角相似？因为锂和镁，铍和铝，硼和硅Z/r比较相似，极化能力相近，因此出现性质上的某种相似。
8.2.3 R—OH规则2．R-OH规则氢氧化物的强弱通常用的离子势φ=Z/r（Z为电荷数，r为离子半径）判断，简称ROH 规则。
我们把任何碱和含氧酸都统一表示为R—O—H的结构（R代表）。
以为例，在水溶液中存在两种解离方式：(1).酸式电离φ值越大，的静电场越强，对氧原子上的电子云的吸引力就越强（M—O—H），M—O之间呈现显著的共价性，而O—H键受的强烈影响，其共用电子对强烈地偏向氧原子，以致O—H键呈现显著的极性，即随M—O键的增强，按酸式电离的趋势就越大。
8.2.4 离子性盐类溶解性的判断方法3. 离子性盐类溶解性的判断方法物质在溶剂中的溶解是较为复杂的过程。
根据相似相容原理，离子化合物易溶于极性溶剂中。
在此，我们讨论具有8电子构性的金属离子所形成的盐的溶解度。
(1).水合能、晶格能与溶解度以IA族无水卤化物溶解为例，设计下列热化学循环：为离子型盐溶解过程的标准自由能变(为什么？<<<)在常温下，熵效应对贡献较小，可忽略。
从上述循环和晶格能、水和热的定义，我们能看出：也就是说盐类在水中溶解的难易程度粗略地用晶格能和水合能（总的）的相对大小来判断。
若水合能大于晶格能其盐类可以溶解或溶解度较大，反之则难溶。
表8-3中列出碱金属氟化物和碳酸盐（钠）在水中溶解的热力学参数。
表8-3 碱金属氟化物和碳酸盐（钠）在水中溶解度的热力学参数物质溶解度总水合能晶格能LiF -1034 1039 0.1NaF -921 919 1.1KF -837 817 15.9RbF -808 779 12.5CsF -779 730 24.2Na2CO3-2056 2030 29.4 NaHCO3-792 81 10.3 【问题1】此方法有什么优缺点？此方法数据易得，简单方便，适用于大多数溶解过程。
但该方法忽略了熵对离子型盐的溶解性的影响，有些溶解过程熵的变化较大，则判断就会出现错误。
8.2.5 巴索洛经验规则（2）巴索洛经验规则阴阳离子之间有一定的匹配关系，在缺乏有关数据的前提下，可以作为判断盐类溶解性的一种定性方法。
巴索洛经验规则：当阴阳离子电荷的绝对值相同而它们的半径相近时，生成的盐类一般难溶于水。
【问题1】比较 LiF、CsF； LiI、CsI溶解度大小?LiF是小与小配，CsI是大与大配，难溶于水。
CsF、LiI阴阳离子半径相差甚远，大小严重不匹配，易溶于水。
【问题2】要使碱金属离子生成沉淀，需要那些的阴离子？从巴索洛经验规则可联想起要使碱金属这类大阳离子生成沉淀，必须找大阴离子作为沉淀剂，如等大阴离子与、等形成的化合物均难溶于水。
【问题3】据巴索洛经验规则分析碱土金属盐类溶解度大致规律?、为半径较小的阴离子,从阴离子半径增大,越来越不匹配,所以溶解度越来越大.而，则为半径较大的阴离子,从阴离子半径增大,越来越不匹配,因此与ⅡA离子形成盐的溶解度从上到下越来越小。
对其他族的阳离子和阴离子也可根据巴索洛经验规律加以预测。
如下列的阳离子与阴离子可组成稳定的化合物（符合电荷绝对值相等，半径相近原则）。
阳离子阴离子8.2.6 盐的稳定性4.盐的热稳定性(1).碳酸盐的热稳定性一般碱金属盐具有较高的热稳定性，除了在高温下部分分解外，其余碱金属碳酸盐难分解。
碱土金属碳酸盐不稳定，按下式分解：碳酸盐的热稳定性也可用离子极化观点来说明：在中，既存在中心C原子对周围的作用，也存在对的作用。
阳离子电荷愈高半径愈小，极化力愈强，愈容易从中夺取；成为MO。
同时放出，表现为的热稳定性愈低，最易发生分解。
【问题1】解释碱土金属碳酸盐的分解规律。
在碱土金属碳酸盐中，阳离子半径从至增加，极化力随之降低（Z/r下降），即对的作用力随到减弱，热稳定性随之增加。
的热分解温度由族往下逐渐升高，这与实验结果相一致，见下表。
碳酸盐分解温度/K <373 8 663 【问题２】为什么碳酸氢盐十分不稳定？因为其中半径较小，极化能力特别强，所以碳酸氢盐不稳定。
碳酸氢盐都不及碳酸盐稳定，碱金属的碳酸氢盐受热时即分解为碳酸盐：(2).硝酸盐热稳定性碱金属硝酸盐热稳定性低，在一定温度下就会分解。
8.3 重要单质与化合物8.3.1 单质的性质重要单质与化合物1.单质的性质(1).物理性质碱金属和碱土金属都是低熔点、低硬度的轻金属。
除铍、镁较硬外，其他金属均较软，能用刀切割。
它们均具有金属的外观及良好的导电性。
(2).单质的化学性质IA、IIA族金属有很强的活泼性，都能同卤素、氧及活泼非金属发生反应，大多数能与氢、水作用，生成的相应化合物（除锂、铍的某些化合物外）一般是以离子键相结合。
如Na H、等为离子型氢化物，而和为过渡型氢化物。
与水之间的反应在实验室用来除去溶剂或惰性气体（如、Ar）中的痕量水：【问题1】可用此脱去大量的水吗？不适合于脱除大量水，由于该反应为剧烈的放热反应，产生可燃性氢气是相当危险的。
锂、钠、钾分别投入水中，除锂外，反应非常激烈，同时放出大量的热。
碱金属和碱土金属（铍和镁除外）均溶于液氨，形成具有导电性的蓝色溶液：蓝色是由溶剂合电子跃进引起的。
碱金属的液氨溶液可以采用蒸发方法回收金属。
金属的氨溶液是一种能够在低温下使用的非常强的还原剂。
【问题2】此蓝色溶液的磁性如何？此蓝色溶液（稀溶液）具有顺磁性，并随碱金属浓度的增加，顺磁性降低。
随金属溶解量的增加，溶剂和电子配对作用加强，顺磁性降低。
液氨中碱金属同氨也有生成氨基化物的慢反应：式中M=Na、K、Rb、Cs。
如果在体系中有催化剂（如过渡金属氧化物、铁盐）存在时，反应会十分快速地进行。
碱金属有很高的反应性，在空气中极易形成的覆盖层。
（碱金属如何保存？）要将它们保存在无水煤油中，锂保存在液体石腊中。
（密度小，能浮在煤油上）碱土金属的活泼性不如碱金属，铍和镁表面形成致密的氧化物保护膜。
8.3.2 氧化物和过氧化物2．氧化物、过氧化物、超氧化物、臭氧化物IA、IIA族金属能形成各种类型的氧化物：正常氧化物、过氧化物、超氧化物、臭氧化物，它们均为离子型化合物。
(1).氧化物Li和IIA族金属在氧气中燃烧生成氧化物。
钠、钾在空气中燃烧得到过氧化物。
因此它们的氧化物需用其它方法制备。
如Na还原，K等还原等得相应的氧化物。
