第十一章+元素化学+xin.ppt

1、,第十一章 元素化学 一. 概论 1.元素的分布 地壳- 大气圈，水圈和岩石圈组成 其中：大气圈（Atmosphere） 5.11018 Kg 0.03%（0.00009%） 水圈 （Hydrosphere） 1.41 1021Kg 6.91% （0.024%） 岩石圈 （Lithosphere） 2.4 1022Kg 93.06% （0.4%） 各元素在地壳中的含量（%）叫丰度 （clarke值） 地幔 （Mantle） 4.016 1024Kg 67.2% 288.3Km 地核 （Core） 1.936 1024Kg 32.4% 3471Km （半径）,地核的成分主要是铁及少量的镍和硫化亚

2、铁，为高温液态。 地幔中还存在铁，镁的硅酸盐，其成分通过火山喷发的岩桨和火 山灰来了解。 地壳是生物圈（biosphere）籍以存在的区域。元素在期间分布是 很重要的。,地壳中含量最多的元素是：O，Si 人体中的宏量元素：O，C，H，N，Ca，P，S，K，Na，Cl， Mg，11个，占人体总重的99%。 微量元素：F，Si，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Li，Al， Cu，Zn，Se，Sn，Mo，I，As，Cd 18个，占人体总重的0.01%。 其中生命必需的微量元素14个。 地壳中分布最多的一些元素，也是人体内含量最多的元素。元 素如何被生物选择？这是有趣而尚未完全解决的课题。但通过研究

3、 生物演化过程，总结了一些元素被生物选择的规则，其中“丰度规则” 或许能说明这一现象： 当生物的功能可以从几种可用元素中选择其一去实现时，生物 将选择在自然界存在较丰富的那种元素。,2. 元素的分类 按周期表：可以分为主族元素（A）和副族元素（B） 稀有气体原称零族元素，现称A族元素 按电子构型： S区元素，nS 1-2 （A，A） P区元素，nS2nP 1-6 （-A） d区元素，（n-1）d1-10nS2 （ - B） f区元素，（n-2）f1-14（n-1）d1nS2 （ B，La，Ac系） 按性质： 金属和非金属 按分布： 普通元素和稀有元素 按地壳中化合物存在的形式： 亲石元素（氧化

4、物为主） 亲硫元素（硫化物为主）,我们以金属和非金属，结合电子构型分类来进行讨论。 以了解不同类型元素的通性为主线，同时了解某些反规律的特 性。这是描述性学科学习的重要方法。 元素化学内容十分庞杂，在学习的同时必须结合前面已学的基 础化学的原理。,二. 氢（Hydrogen） 电子构型：1S1，核结构1p，原子量 1.008 rH 37pm ， rH- 154pm， rH+ 10-3 pm ， rv 120pm 是最轻，最特殊，最小的原子。 在周期表中的位置有三种摆法： 按电子构型，属S区元素A族。但H是非金属元素。 EI 1312 KJ/mol Li 520， Na 496 按能形成双原子分

5、子H2 12，与Na反应得到H-，1S2，He结 构，属P区元素族。但H的Ea 72.9，比F 322，Cl 348.7要小。 按1S1属于半满状态，可算A族。但化学性质相差太大。 到目前为止，氢仍不属于任何一族，故独立作为一章。,1. 存在 2. 制备 a. H+还原，b.氢化物水解 3. 物理性质 4. 化学性质 . 单质氢，.原子氢 . 正氢和仲氢，. 氢的同位素 （氘，氚） 5. 氢化物 三种类型：. 共价型，分子型，流体型 . 离子型 . 类金属型,三. S区元素 碱金属和碱土金属 碱金属: Li,Na,K,Rb,Cs,Fr 碱土金属: Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra 1. 通性

6、 2. 元素的物理性质 a.轻，b.软，c.熔点低，d.光电性 3. 元素的化学性质 . 基本反应 . “溶剂化电子” . 与氧的化合物 . 乙炔化合物 . 盐类,四. P区元素（P1P6） 1. 通性 2. 稀有气体(Noble gases) （S2P6） a. 发现， b. 稀有气体化合物 3. 卤素 （S2P5） . 通性 . 元素 a.存在，b.性质，c.用途 . 化合物 a. 卤化氢， b. 氧化物与含氧酸,4. 氧族（S2P4） .元素 a. 氧，b. 硫，c. 硒，碲和钋 .化合物 a. 氢化物 ：H2O2, : H2S, : H2Sn b. 氧化物 ：分类：酸性，碱性，两性，中

7、性 ：硫的氧化物 ( SO2 SO3 ) ：硫的含氧酸 ( H2SO2, H2SO3, H2SO4, H2SO5, H2S2O4, H2S2O5, H2S2O6, H2S2O7, H2S2O8 ),5. 氮族（S2P3） . 元素 N, P, As, Sb, Bi . 氢化物 a.氮的氢化物，b. P, As, Sb, Bi 的氢化物 . 卤化物 a. 三卤化物，b. 五卤化物 . 氮的氧化物和含氧酸 a. N2O, b. NO, c. NO2, d. N2O3与N2O5 e. HNO2, f. HNO3 . 磷的氧化物和含氧酸 a. P4O6, P4O10, b. PH4+, PH3O, H

8、H2PO2, H2HPO3, H3PO4, H3PO5,6. 碳族（S2P2） .元素 C, Si, Ge, Sn,Pb a. C: 金刚石，石墨，C60,C70, C纳米管 b. Sn：- Sn ， - Sn .化合物 a. 氢化物，b.卤化物， c.碳的氧化物和含氧酸：CO,CO2,C3O2,H2CO3 d.硅的氧化物和含氧酸：SiO,SiO2,H4SiO4,H2SiO3 e.硅酸盐：岛式，集团式，链式，层状 骨架状,7. 硼族（S2P1） .元素 B, Al, Ga, In, Tl .化合物 a. 氢化物， b.卤化物， c. 氧化物和含氧酸：B2O3,B(OH)3,Al2O3,Al(O

9、H)3 d. 氮-硼化合物 （BN)n,五. D 区和 f 区元素 过渡元素： 3d：轻过渡元素（或第一系列过渡元素） 4d,5d：重过渡元素（或第二，三系列过渡元素） d1d5：早过渡元素 特点： d6d10：晚过渡元素 特点： 1. 铜分族与锌分族 (n-1)d10nS1, (n-1)d10nS2,. 铜分族（Cu, Ag, Au） a.元素 b.化合物 . 锌分族（Zn, Cd, Hg） a.元素 b.化合物 2. 早过渡元素 (d1d5) a. Sc(d1)分族（Sc, Y, La, Ac） b. Ti(d2)分族（Ti, Zr, Hf） c. V(d3)分族（V, Nb, Ta） d.