全国高中化学竞赛之化学元素化学-碱金属与碱土金属

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第 六 章碱金属和碱土金属(Alkali and Alkaline Earth Metals)

(IA、IIA族)

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第六章 碱金属和碱土金属

§6-1§6-2

碱金属和碱土金属的通性碱金属和碱土金属的单质

§6-3 化合物 §6-4 冠醚配合物

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元素碱 金 属 碱 土 金 属

Li 锂Lithium

Na 钠Sodium

K 钾Potassium

Rb 铷Rubidium

Cs 铯Cesium

Fr 钫Francium

Be 铍

Mg 镁

Ca 钙Calcium

Sr 锶Strontium

Ba 钡Barium

Ra 镭Radium

Beryllium Magnesium

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§6-1 碱金属和碱土金属的通性元素 性质 元素符号 原子序数 相对原子质量 价层电子构型 原子半径/pm 离子半径pm 电离能I1/kJ.mol-1 电离能I2/kJ.mol-1 电离能I3/kJ.mol-1 电负性(Pauling) φAo /V

锂Li 3

钠Na 11

钾K 19

铷Rb 37

铯Cs 55

铍Be 4

镁Mg 12

钙Ca 20

锶Sr 38

钡Ba 56

6.941 22.99 39.098 85.47 132.9 2s1 123 60 520 3s1 154 95 496 4s1 203 133 419 3051 4411 0.82 5s1 6s1

9.012 24.305 40.08 87.62 137.3 2s2 89 31 900 3s2 136 65 738 4s2 174 99 590 1145 4912 1.00 5s2 191 113 550 6s2 198 135 503

216 235 148 169 403 376 2633 2230 3900 — 0.82 0.79

7298 4562 11815 6912 0.98 0.93

1757 1451 14849 7733 1.57 1.31

1064 965 4210 — 0.95 0.89

-3.045 -2.714 -2.925 -2.925 -2.923 -1.85 -2.36

-2.87 -2.89 -2.91

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一. 价电子层结构：ns1 和 ns2 二.同族从上到下金属活泼性增强；同周期从左到右金属活泼性下 降。 三.碱金属元素是周期性表现得最鲜明和最规则的一族元素 1. 原子半径是同周期中最大的、电负性在同周期中最小; 2. 电离能、电极电势是同周期中最小的;

3. 氧化数仅为+1,因为I1<<I2 ;

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4. 成键特征主要以离子键为主 ，但某些情况下，也显共价性。 如气态双原子分子Na2、Cs2等以共价键结合； 由于Li半 径小，电荷密度大，极化力强，形成共价键的倾向大，所 以性质表现特殊，与Mg比较相似。 四.碱土金属 与同周期的碱金属相比，由于增加了一个核电荷，故原子 半径较小，电离能、电负性和电极电势较大，活泼性较差， 但仍属活泼金属，氧化数仅为+2,主要形成离子键化合 物。Be的性质亦较特殊，与本族差距较大。

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§6-2 碱金属和碱土金属的单质一、存在Na、 K分布较广、丰度较高，主要以氯化物形式存在 钠长石—Na[AlSi3O8],钾长石—K[AlSi3O8] ,光卤石— KCl· MgCl2· 2O,明矾等 6H Li: 锂辉石—Li2O· 2O3· Al 4SiO2 Be: 绿柱石-3BeO· 2O3· Al 6SiO2、硅铍石-3BeO· 2、铝铍石 SiO Mg: 菱镁矿-MgCO3、光卤石等 Ca: 分布广，以碳酸盐和硫酸盐形成存在。如方解石、石灰 石-CaCO3、石膏-CaSO4· 2O 2H Sr: 天青石-SrSO4、碳酸锶矿SrCO3 Ba: 重晶石-BaSO4、毒重石BaCO3

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二、物理性质单质 锂 钠 钾 铷 铯 铍 镁 钙 锶 钡

性质密度/ g.dm-3 0.534 0.971 0.86 1.532 1.873 1.85 1.74 1.55 2.54 3.5

熔点/K沸点/K 硬度(金刚石=10) 相对导电性(Hg=1) 晶格类型

45

3.71620 0.6 11 体心 立方

370.9 3371156 0.4 21 体心 立方 1047 0.5 14

312.0961 0.3 8

301.5951.5 0.2 5 体心 立方

15513243 — 5.2 六方 堆积

922

1112 1042 993

1363 1757 1657 1913 2.0 21.4 1.5 20.8 1.8 4.2 — —

体心 体心 立方 立方

六方 面心 面心 体心 堆积 立方 立方 立方

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1. 碱金属、碱土金属的单质具有金属光泽，有良好的导电性和延 展性。 2. 由于价电子数少，所以碱金属原子之间的作用力比绝大多数其

他金属原子之间的作用力要小，因此碱金属很软，低熔、沸点，且半径大、密度小。Li的密度是所有金属中最小的，它的

密度比煤油还小，所以只能放在石蜡中保存。3. 碱土金属由于核外有2个有效成键电子，晶体中原子间距小， 金属键强度较大，因此熔点、沸点和硬度均较碱金属高。 4. 碱土金属的物理性质变化不如碱金属那么有规律，是由于其晶 格类型不完全相同。

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三、化学性质1、与空气作用： 碱金属: Li2O、Li3N; M2O2 (M = Na、K、Rb、Cs)

MO2 (M = K、Rb、Cs)碱土金属：

M3N2 , MO (M = Mg、Ca、Sr、Ba)

BaO2

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2、与水作用：Na反应猛烈； K、Rb、Cs燃烧，量大发生爆炸； Li、Ca、Sr、Ba反应比较慢；Be、Mg与水蒸气反应。元素 性质 φAo /V 锂 钠 钾 铷 铯 铍 镁 -2.36 钙 锶 钡

-3.045 -2.714 -2.925 -2.925 -2.923 -1.85

-2.87 -2.89 -2.91

Li

Na

K

Ca

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问题： Na 与Li、Ca比较，谁更活泼？

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