第十七章 碱金属和碱土金属 碱金属和碱土金属的通性 碱金属和碱土金属的单质 化合物 离子晶体盐类的溶解性 碱金属和碱土金属的通性 Li 锂: 锂辉石 [LiAl(SiO3)2] Na 钠:(第6位)海水 NaCl, 矿物 NaCl, 钠长石 Na[AlSi3O8],芒硝 Na2SO4· 10H2O K 钾:(第7位)海水中的 K+,钾长石 K[AlSi3O8],Rb 铷和Cs铯: 与K共生 Be 铍: 绿柱石 3BeO· Al2O3· 6SiO2 Mg 镁: (第8位)光卤石 KMgCl3· 6H2O 白云石 CaMg(CO3)2,菱镁矿 MgCO3 Ca 钙(第5位), Sr 锶, Ba 钡(第17位): 碳酸盐及硫 酸盐矿物,石膏CaSO4· 2H2O,重晶石BaSO4 单质 生成合金 液体合金: 一定比例的Na和K( K 77.2%, Na 22.8%)可得常温下的液体合 金, (m.p. 260.7K). (合金的凝固点低!) 钠汞齐: 钠溶于汞中得到, 也是液体合金, Na还原性强, 反应猛烈, 但 Na· nHg钠汞齐却是平和的还原剂, 反应不剧烈, 可以控制: 2(Na· nHg) + 2H2O--- 2NaOH + H2 + 2nHg (汞齐, 是金属溶解于汞中形成的溶液, 经常做还原剂使用) 化学反应 和H2反应剧烈(除Be、Mg之外): Ca + 2H2O --- Ca(OH)2 + H2 置换稀有金属: ZrO2 + 2Ca --- Zr + 2CaO 和H2的反应(除Be、Mg之外): 2Na + H2 --- 2NaH NaH: 白色晶体, H显负价, 是强还原剂. LiH, NaH, KH, RbH中, LiH最稳定. 原因: Li+半径最小, 极化能力 强, 与H形成的离子键趋向共价键, 所以最稳定。 碱金属和碱土金属化合物 氧化物 碱金属、碱土金属在空气中燃烧的产物: 普通氧化物: Li2O, 碱土: MO 过氧化物: Na2O2 超氧化物: KO2、RbO2、CsO2 Na2O2 + 2Na--- 2Na2O 2KNO3 + 10K --- 6K2O + N2 (制普通氧化物的两个方法) 氢氧化物 只有Be(OH)2显两性, 其余均为碱性 M-O-H 是一般氧化物的水化物的键联形式, 究竟是酸式还是 碱式解离, 取决于M 的电场. 锂、铍的特殊性 IA族中, 锂半径r最小, 极化能力强, 表现出与 Na 和 K 等的 不同性质, 它与IIA族里的Mg 相似. *LiOH, Li2CO3, LiNO3都不稳定, 极化作用大, 而LiHCO3更难于 存在; *在氧气中燃烧,只生成Li2O, 和 Mg 相似; *Li, Mg 都可以和 N2 直接化合, 其余碱金属不能; *Li, Mg的氟化物、碳酸盐、硫酸盐难溶, 而其它碱金属无此性 质; *Li, Mg 结晶水合氯化物,受热分解时水解. 问题: LiH的稳定和LiOH, Li2CO3, LiNO3等的不稳定原因, 都 是因为Li的半径小, 极化作用大. 差别是什么? 极化使Li-H键增强, 所以LiH稳定, 而含氧酸盐中, 极化加强 了Li-O键, 削弱了 O 和其它原子间的键强, 因而易分解: Li2CO3 --- Li2O + CO2 (1000K以上, 部分分解) 4LiNO3 --- 2Li2O + 2N2O4 + O2 (773K) 与其它碱金属硝酸盐分解成亚硝酸盐和NO2, 不同于此反应. 铍和铝的相似性 IIA族的Be也很特殊, 其性质和IIIA族中的Al 有些相近: 氧化物和氢氧化物两性, IIA族其余的氧化 物和氢氧化物显碱性; 无水氯化物 BeCl2, AlCl3共价成份大, 可 溶于醇、醚、易升华, 其余IIA族的MCl2是离子 晶体; Be, Al和冷浓HNO3接触时, 钝化, 其余IIA 族金属易于和HNO3反应. Li和Mg、Be和Al,连同上一章的B和Si的相 似性体现着斜线(对角线)规律.