第12章 s区元素及其重要化合物

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1、176　第12章　s区元素及其重要化合物第12章s区元素及其重要化合物s区元素包括周期表中ⅠA和ⅡA族元素，是最活泼的金属元素。ⅠA族是由锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）六种金属元素组成。由于它们氧化物的水溶液显碱性，所以称为碱金属（Alkalimetals）。ⅡA族是由铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）及镭（Ra）六种元素组成，由于钙、锶、钡的氧化物难溶，难熔（类似于土），且呈碱性而得名碱土金属（Alkalineearthmetals）。ⅠA、ⅡA族元素中、钠、

2、钾、镁、钙、锶、钡、发现较早，在1807-1808年由美国年轻科学家戴维（H，Davy）首次制得。它们以化合物形式广泛存在于自然界，如人们与钠、钾的化合物（如食盐）打交道已有几千年的历史。锂、铍、铷和铯的发现和游离制得相对稍晚些（1821-1861）年，它们在自然界存在较少，属于稀有金属。钫和镭是放射性元素，钫（Fr）是1939年法国Margueriteperey发现的，元素名由France而来。钫是有强放射性，半衰期很短的金属元素，在天然放射性衰变系（锕系）以及核反应（中子轰击镭）中形成微量的钫。镭是1898年法国皮尔（

3、pierre）和马利亚居里（MarieCurie）发现。他们首先从沥青铀矿中分离出来。镭的所有同位素都有放射性且寿命最长，如226Ra的半衰期为1602年。它是在238U的天然衰变系中生成。12.1　碱金属、碱土金属单质碱金属、碱土金属元素的价层电子构型分别为ns1，ns2，它们的原子最外层有1～2个s电子，所以这些元素称为s区元素。s区元素能失去1个或2个电子形成氧化态为+1、+2的离子型化合物（Li、Be除外）。12.1.1　通性碱金属，碱土金属的基本性质列于表12-1和表12-2中。表12-1　碱金属的基本性质元素锂

4、（Li）钠（Na）钾（K）铷（Rb）铯（Cs）原子序数311193755金属原子半径／pm155190255248267沸点／℃1317892774688690熔点／℃18097.8643928.5电负性1.00.90.80.80.7电离能／kJ·mol-1520496419403376电极电势E(M+／M)／V-3.045-2.714-2.925-2.925-2.923氧化值+1+1+1+1+1176　第12章　s区元素及其重要化合物　　碱金属原子最外层只有1个ns电子，而次外层是8电子结构（Li的次外层是2个电子），1

5、2.1　碱金属、碱土金属单质　177故这些元素很容易失去最外层的1个s电子，从而使碱金属的第一电离能在同周期元素中为最低。因此，碱金属是同周期元素中金属性最强的元素。碱土金属的核电荷比碱金属大，原子半径比碱金属小，金属性比碱金属略差些。表12-2　碱土金属的基本性质元素铍（Be）镁（Mg）钙（Ca）锶（Sr）钡（Ba）原子序数412203856金属原子半径／pm112160197215222沸点／℃29701107148713341140熔点／℃1280651845769725电负性1.51.21.01.00.9电离能／k

6、J·mol-1900738590549502电极电势E(M+／M)／V-1.85-2.37-2.87-2.89-2.90氧化值+2+2+2+2+2　　从表12-1和表12-2的电负性、电离能和电极电势看，它们都是活泼金属，随原子半径自上至下增大，三者的值（Li的电极电势例外）依次降低，金属的还原性依次增强。碱金属，尤其是铯，失去电子的倾向很强，当受到光的照射时，金属表面电子逸出，此种现象称做光电效应。因此，常用铯（也可用钾、铷）来制造光电管。钙、锶、钡及碱金属的挥发性化合物在高温火焰中，电子易被激发。当电子从较高的能级回到

7、较低的能级时，便分别发射出一定波长的光，使火焰呈现特征颜色。钙使火焰呈橙红色，锶呈红色，钡呈黄绿色，锂呈红色，钠呈黄色，钾、铷、铯呈紫色。在分析化学上常利用来鉴定这些元素，这种方法称为焰色反应。ⅠA、ⅡA族金属是很活泼或活泼的金属，它们能直接或间接地与电负性较高的非金属元素，如卤素、硫、氧、磷、氮和氢等形成相应的化合物，除了锂、铍和镁的某些化合物（例如它们的卤化物）具有明显的共价键性质外，一般是以离子键相结合。240K碱金属与水剧烈作用产生氢气和氢氧化物，而它在液氨中却能安全无恙地形成蓝色溶液。当量增多时变成青铜色溶液。如

8、将溶液蒸发又可重新得碱金属。钙、锶、钡和碱金属相似，也能溶于液氨生成蓝色液氨溶液。这种金属溶液和熔融的金属在结构上相似，能导电，有顺磁性，溶液有极强还原性。可将某些过渡元素还原成异常低的氧化态，例如：240K2K+K2[Ni(CN)4]2K4[Ni(CN)4]2Na+Fe(CO)5Na2[Fe(CO)4