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1、第十一章 碱金属和碱土金属一、金属单质1物理性质碱金属和碱土金属的单质具有银白色的金属光泽有良好的导电性和延伸性，碱金属密度小，硬度小，熔点低，导电性强，是典型的轻金属，碱土金属的密度熔点和沸点则较碱金属的高。锂是固体单质中最轻的，它的密度约为水的一半，碱土金属的密度稍大些， A 族和 A 族金属单质之所以比较轻，是因为它们在同一周期里比相应的其他元素原子量较小而原子半径较大的缘故。由于碱金属原子只有一个价电子且原子半径较大， 故金属键很弱， 这是其熔、沸点都很低的一个原因。 碱土金属有两个价电子，与同周期的碱金属相比，它们的原子半径较小， 所形成的金属键显然比碱金属强得多， 因而它们的熔点、
2、 沸点、密度和强度都比碱金属高。2化学性质碱金属和碱土金属是很活泼的金属元素， 它们能直接或间接地与电负性较高地非金属元素形成相应的化合物。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 (Li 2O， Li3N)。钠、钾空气中稍微加热就燃烧起来 (钠生成 Na2O2、钾生成 KO2 等 )，铷和铯在室温下遇空气就立即燃烧。 碱金属的氧化物在空气中易吸收二氧化碳形成碳酸盐 (如 Na2CO3)。碱金属应存放在煤油中。 锂因比煤油的密度小， 所以将其浸在液体石蜡或封存在固体石腊中。碱土金属活泼性略差，室温下这些金属表面缓慢生成氧化膜。它们在空气中加热发生
3、反应，生成氧化物和少量氮化物 (如 Ca3N2， Mg3N2)。因此在金属熔炼中常用 Li ， Ca 等除去溶解金属中的氮气和氧气，在电子工业中常用 Ba 除去真空管中痕量氮气和氧气，在高温时碱金属和碱土金属还能夺取某些氧化物中的氧，如镁可使 CO2的碳还原成单质。碱金属及碱土金属化合物在高温火焰中， 可以使火焰呈现出特征的颜色， 这种现象称为焰色反应。金属原子的电子受高温火焰的激发而跃迁到高能级轨道上，当电子从高能级轨道返回到低能级轨道时， 就会发射出一定波长的光束， 从而使火焰呈现出特征的颜色。3单质的制备方法碱金属和碱土金属具有较强的还原性，要使 M+和 M2+还原为 M，通常采用的方法
4、有两种：熔盐电解法和热还原法。(1)熔盐电解法二、含氧化合物1氧化物碱金属和碱土金属与氧所形成的二元化合物可分为普通氧化物、过氧化物、超氧化物及臭氧化物。除铍以外的所有碱金属和碱土金属元素都能形成过氧化物，钠、钾、铷、铯、钙还能生成超氧化物。(1)氧化物 当碱金属在空气中燃烧时，只有 Li 的主要产物是 Li 2O，其他碱金属在空气中燃烧的主要产物都不是普通氧化物 M2O，氧化物热稳定性总的趋势是同族从上到下依次降低，熔点也按此顺序降低，碱土金属离子半径较小， 正电荷高，其氧化物的晶格能大，因而其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。(2)过氧化物 碱金属和碱土金属，除了铍未发现有过氧化物外，都能生
5、成过氧化物。工业上制备 Na2O2的方法是将 Na 加热至熔化， 通入一定量的除去 CO2 的干燥空气，维持在 453 473 K 之间，钠即被氧化为 Na2O，进而增加空气流量迅速提高温度至 573 673 K，即可制得 Na2O2：2氢氧化物碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体， Be(OH)2 为两性氢氧化物，LiOH 和 Mg(OH) 2 为中强碱，其余氢氧化物都是强碱。碱金属的氢氧化物都易溶于水， 在空气中很容易吸潮， 它们溶解于水时放出大量的热。 除氢氧化锂的溶解度稍小外， 其余的碱金属氢氧化物在常温下可以形成很浓的溶液。碱土金属氢氧化物在水中的溶解度要小得多， 溶解度在同族中按
6、从上到下的顺序增大。 Be(OH)2和 Mg(OH) 2难溶于水， 其余碱土金属氢氧化物的溶解度也较小。 Be(OH)2 是典型的两性氢氧化物，它可以溶解于强碱中形成 Be(OH)42-。碱金属氢氧化物中最重要的是 NaOH，又称烧碱、火碱和苛性碱，工业上生产氢氧化钠的主要方法是电解 NaCl 水溶液，具体方法有汞阴极法、隔膜法和离子膜法。三、盐类1盐的溶解性除锂外碱金属盐都是离子化合物大部分都易溶于水。碱土金属盐都是离子化合物， 碱土金属与一价阴离子形成的盐绝大多数易溶于水， 而氟化物难溶， 原因是 F-半径特别小， 与二价离子形成的化合物的晶格能大。2盐的结晶水合与复盐阳离子电荷越高， 半
7、径越小，对水分子的引力越大，形成结晶水合盐类的倾向越大。碱金属中卤化物一般不带结晶水，硝酸盐中只有 LiNO 3，带结晶水，如LiNO 3.H2O 和 LiOH.3H 2O，碳酸盐中除 Li 2CO3 外，其他碱金属盐都带结晶水。碱土金属盐带结晶水的趋势大， 常见水合盐有 MgCl 2 6H2O， CaCl2 6H2O， ：MgSO4 7H2O CaSO4 2H2O， BaCl2 2H2O。碱土金属的无水盐有吸潮性，无水 CaCl2是重要的干燥剂。除锂外， 碱金属和碱土金属离子能组成一系列复盐， 复盐的溶解度一般比简单盐小。这些复盐主要类型有MCl MgCl 2 6H2O (M=K ， Rb，
8、 Cs)，如光卤石 KCl MgCl 2 6H2O；M2SO4 MgSO4 6H2O (M=K ， Rb， Cs)， 如软钾镁矾 K2SO4 MgSO4 6H2O；M( )2SO4 M( )2(SO4)3 24H2O M( )=Na， K ， Rb， Cs； M( )=Al ，Cr， Fe等 ， 如明矾 K2SO4 Al 2(SO4)3 24H2O， 铬钾矾 K2SO4 Cr2(SO4)3 24H2O。3含氧酸盐的热稳定性锂和碱土金属离子的极化能力较强， 硝酸盐热分解的产物为金属氧化物、 二氧化氮和氧气：阳离子电荷越高，半径越小，极化能力越强，其含氧酸盐越不稳定，分解温度越低， 因此， 碱金属
9、含氧酸盐的热稳定性一般比碱土金属含氧酸盐的热稳定性高。4重要盐类简介(1)卤化物 碱金属和碱土金属的卤化物中最重要的是 NaCl， MgCl 2 和CaCl2。NaCl 俗称食盐，大量存在于海水中，重要的化工原料。MgCl 2 的水溶液俗称卤水， 应用在豆制品加工中， MgCl2 溶液凝固点较低经常用作融雪剂， MgCl 2 可用金属镁与氯气直接反应得到。无水 CaCl2是重要的干燥剂，制备过程为(3)硫酸盐Na2SO4 10H2O 俗称芒硝。CaSO4 2H2O 俗称生石膏。2CaSO4 H2O 俗称熟石膏。BaSO4 俗称重晶石，可作白色涂料和添加剂，医学上用作“钡餐” 。(4)硝酸盐和卤素含氧酸盐 硝酸盐中最重要的是硝酸钾 KNO 3， 大量用来作化肥；硝酸钾有氧化性、易爆炸，可用来制造炸药。卤素含氧酸盐中，很重要的是氯酸钾 KClO 3 和次氯酸钙 Ca(ClO)2。 KClO 3作为强氧化剂，可用作炸药； Ca(ClO)2 可用作漂白剂。
