碱金属、碱土金属

第12章碱金属和碱土金属12－1

金属单质12－1－1物理性质

IALiNaKRbCsns1＋1IIABeMgCaSrBans2＋2

这些金属单质都具有银白色的金属光泽，具有良好的导电性和延展性。由于碱土金属的金属键比碱金属的金属键要强，所以碱土金属的熔沸点、硬度、密度都比碱金属高得多。

碱金属和碱土金属都是非常活泼的金属元素，同族从Li到Cs和从Be到Ba活泼性依次增强。碱金属和碱土金属都有很强的还原性，与许多非金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。12－1－2化学性质1碱金属、碱土金属与水的作用2M＋2H2O2MOH＋H2(g)M1＋(x＋y)NH3M1(NH3)y＋

＋e(NH3)x－M2＋(2x＋y)NH3M2(NH3)y2＋

＋2e(NH3)x－

2碱金属、碱土金属与液氨的作用长期放置或有催化剂存在：2Na＋2NH32NaNH2（氨基钠）＋H2氨合电子结构示意图(1)

熔融盐电解:此法可制备Li、Na、Mg、Ca、Ba问题：加入CaCl2有何作用?(2)高温还原:此法制备K、Rb、CsKCl＋NaNaCl＋K(g)2RbCl＋CaCaCl2＋Rb(g)2CsCl＋CaCaCl2＋Cs(g)问题:不活泼的金属为何可置换活泼金属?

12－1－3金属单质的制备

碱土金属的氧化物可以通过其碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或硫酸盐的热分解来制备。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。锂以外的碱金属氧化物的制备一般可以用碱金属单质或叠氮化物还原其过氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐制备。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LiOH难溶外，其余的碱金属氢氧化物在常温下可以形成很浓的溶液。碱土金属氢氧化物的溶解度比碱金属氢氧化物小，Be(OH)2、Mg(OH)2难溶，其余的溶解度较小

2

氢氧化物酸碱性判断标准R拉电子能力与离子势有关:ф＝Z/r(r以pm为单位)

解离方式与拉电子能力有关0.22

Ф0.32两性Ф0.22碱性Ф0.32酸性R－O－HRO－＋H＋R＋＋OH－ффLiOH0.120.25Be(OH)2NaOH0.100.18Mg(OH)2KOH0.090.15Ca(OH)2RbOH0.080.13Sr(OH)2CsOH0.070.12Ba(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(1)晶体类型：绝大多数是离子晶体，但碱土金属卤化物有一定的共价性。(2

)一般无色或白色。(3)溶解度：碱金属盐类一般易溶于水；碱土金属盐除卤化物、硝酸盐外多数难溶。(4)热稳定性：较高。12－3－2盐类的溶解性(1)IA盐类易溶为主，难溶的有：K2[PtCl6]、Na[Sb(OH)6]、KClO4、Li3PO4、K2Na[Co(NO2)3]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。比较一下两组溶解度：LiFLiI<BaSO4BeSO4<对于IIA族的化合物溶解度变化如下：其氟化物、氢氧化物溶解度增大从上到下其硫酸盐、铬酸盐、碘化物溶解度减小从上到下锂和碱土金属离子的极化能力较强，其硝酸盐热分解为：4LiNO32Li2O＋4NO2＋O22Mg(NO3)22MgO＋4NO2＋O2其它碱金属硝酸盐受热分解的产物为亚硝酸盐和O2：2NaNO32NaNO2＋O2500℃12－3－3含氧酸盐的热稳定性

4NaNO32Na2O＋N2＋5O2800℃在更高的温度分解则生成氧化物、氮气和氧气：

1硝酸盐热分解2碳酸盐热分解比较下列几种物质的热稳定性：

OM2＋[OC]2－

OCaCO3ZnCO3H2CO3NaHCO3><

△MCO3(s)MO(s)＋CO2碳酸盐的热稳定性取决于M离子的反极化能力愈来愈难分解物质BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3

BaCO3分解温度/K29881311831563166312－4－1化合物的溶解性

锂和镁的氢氧化物LiOH和Mg(OH)2的溶解度都很小，而其它碱金属氢氧化物都易溶于水。锂与镁的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都是难溶盐，而碱金属的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都易溶于水。例如，氟化钠的溶解度约是氟化锂的10倍，磷酸钠的溶解度约是磷酸锂的200倍。12－4

锂的特殊性及对角线规则锂与同族的元素不类似，而和镁类似。12－4－2Li、Mg的相似性一些反应

4Li＋O22Li2O2Mg＋O22MgO6Li＋N22Li3N

3Mg＋N2Mg3N2

1、Li和Mg在氧气中燃烧的主产物是普通氧化物2、Li和Mg与氮气反应生成氮化物

2Mg(NO3)22MgO＋4NO2＋O2

4LiNO32Li2O＋4NO2＋O22NaNO32NaNO2＋O2LiCl·H2OLiOH＋HClMgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl＋5H2O

Mg(OH)Cl

MgO＋HCl硝酸盐热分解产物为普通氧化物和二氧化氮和氧气而其他碱金属硝酸盐热分解MgCl2的水溶液俗称卤水12－4－3对角线规则CSiLiNaBeMgBAl以上三对处于对角线上的元素及其化合物的性质有许多相似之处，叫做对角线规则。

这是由于对角线位置上的邻近两个元素的电荷数和半径对极化作用的影响恰好相反，使得它们离子极化力相近而引起的。12－4－4为什么E(Li＋/Li)特别负?E(Li＋/Li)

＝－3.05VE(Na＋/Na)＝－2.72VE(K＋/K)

＝－2.92V

△rH＝[△H升(M)

＋

I1(M)

＋

△H