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概述
Properties of Alkali Metals and Alkaline-Earth Metals (碱金属与碱土金属的性质)
Oxides(氧化物)
Hydroxides(氢氧化物)
Salts (盐类)
Coordination(配合物)
Chapter 10 Alkali Metals and Alkaline-Earth Metals (碱金属与碱土金属)
碱金属和碱土金属是周期表IA族和IIA族元素。
IA族包括锂、钠、钾、铷、铯、钫六种金属元素。它们的氧化物溶于水呈强碱性,所以称为碱金属。
IIA族包括铍、镁、钙、锶、钡、镭六种金属元素。由于钙、锶、钡的氧化物在性质上介于“碱性”和“土性”(以前把粘土的主要成分Al2O3称为“土”)之间,所以称为碱土金属,现习惯上把铍和镁也包括在内。钫和镭是放射性元素。钠、钾、钙、镁和钡在地壳内蕴藏较丰富,它们的单质和化合物用途较广泛。
1807年,戴维电解KOH得到金属K(Potassium),
用同样的方法从NaOH中得到金属Na(Sodium)。
概述
性质
Li
Na
K
Rb
Cs
原子半径/pm
152
离子半径/pm
68
97
133
147
167
第一电离势kJ/mol
521
499
421
405
371
第二电离势kJ/mol
7295
4591
3088
2675
2436
电负性
标准电极电势(酸)
-
-
-
-
-
M+(g)水合热kJ·mol-1
519
406
322
293
264
碱金属基本性质
Li+的特殊性标准电极电势最低,原因是半径特小,水合热较大。可从热力学上作详细分析(见这289页)
性质
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
原子半径/pm
160
离子半径/pm
35
66
99
112
134
第一电离势kJ/mol
905
742
593
552
564
第二电离势kJ/mol
1768
1460
1152
1070
971
第三电离势kJ/mol
14939
7658
4942
4351
3575
电负性
标准电极电势(酸)
-
-
-
-
-
标准电极电势(碱)
-
-
-
-
-
M2+(g)水合热kJ·mol-1
2494
1921
1577
1443
1305
碱土金属基本性质
Be2+的特殊性有一定程度的共价性,原因是半径特小,水热较大。如BeCl2分子。
碱金属密度、硬度小、熔点低、导电性强。碱土金属的密度、熔点和沸点则较碱金属为高。高能电池生命元素铯原子钟
碱金属和碱土金属均可溶于液氨形成深兰色溶液 碱金属 M(s)+(x+y)NH3=M+(NH3)x+e-(NH3)y 碱土金属 M(s)+(x+2y)NH3=M2+(NH3)x+2e-(NH3)y 不稳定,在过渡金属化合物的催化下可分解 Na+(NH3)+e-(NH3)y 铁的氧化物 NaNH2(NH3)+½H2
金属钠
金属钙
(1)与水反应
锂在与水反应中不熔化,钠、钾与水的反应剧烈,钾产生的氢气能燃烧,铷、铯与水剧烈反应并发生爆炸铍能与水蒸气反应,镁能将热水分解,而钙、锶、钡与冷水能比较剧烈地反应。
根据标准电极电势,锂的活泼性应比铯更大,但实际上与水反应不如钠剧烈。这是因为:
钾与水反应
(1)锂的熔点较高,反应时产生的热量不能使它熔化,而钠与水反应时放出的热可以使钠熔化,因而固体锂与水接触的表面不如液态钠大;
(2)反应产物LiOH的溶解度较小,它覆盖在锂的表面,阻碍反应的进行。
(2)碱金属与非金属反应
碱金属在室温下能生成一层氧化物(如Na2O),在锂的表面上,除生成氧化物外还有氮化物(Li2O、Li3N)。钠、钾在空气中稍微加热就燃烧(钠生成Na2O2、钾生成KO2等),铷和铯在室温下遇空气立即燃烧生成更复杂的氧化物。锂燃烧生成Li2O。氧化物在空气中易吸收二氧化碳形成碳酸盐。(如Na2CO3)
碱土金属活泼性略差,室温下这些金属