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1、,主族元素及其化合物,授课内容,s区元素及其化合物 P区元素(一) P区元素(二) P区元素(三),构建化学知识的基本方法,化学知识的积累和构造 感性认识 理性认识 现象 反应 物质 性质 结构 化学知识的掌握和应用,学习无机化学课程的参考书,无机化学（上、下册）高教出版社 第三版 武汉大学 吉林大学等校编 无机化学（上、下册）高教出版社 第四版 北师大、华师大等主编 无机化学高教出版社（第四版） 大连理工大学无机化学教研室 编 现代基础化学化学工业出版社 第一版 朱裕贞 顾 达 黑恩成 主编,s区元素概述,碱金属(IA )：ns1 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 碱土金属(IIA
2、 )：ns2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 都是活泼金属。,碱金属和碱土金属,价电子层构型： ns1 +1 碱金属 ns2 +2 碱土金属 1. 主要特征： 单质金属的活泼性； 氢氧化物的强碱性； 两族元素之间盐类物质 溶解度的差异性,易与H2直接化合成MH、MH2离子型化合物； 与O2形成正常氧化物、过氧化物、超氧化物； 易与H2O反应(除Be、Mg外)，与非金属作用形成相应的化合物。,注：它们的活泼性有差异。,碱金属和碱土金属通性：,原子半径增大 金属性、还原性增强 电离能、电负性减小,IA IIA Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba,原子半径减小 金
3、属性、还原性减弱 电离能、电负性增大,碱金属和碱土金属元素性质的变化规律,单质的物理性质和化学性质,Na,Li,K,1.物理性质,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Rb,Cs,单质的物理性质和化学性质,单质的物理性质：,有金属光泽 密度小 硬度小 熔点低,s区单质的熔点变化,导电、导热性好,单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：,Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 BeO MgO CaO SrO BaO2,与氧、硫、氮、卤素反应， 形成相应的化合物。,2.化学性质,镁带的燃烧,与氧的反应：, 正常氧化物(O2) M + O2 过氧化物(O22) 超氧化物(O2) 2Li + 1/2O2
4、 Li2O M + 1/2O2 MO (M为碱土金属) M + O2 M2O2 过氧化物 （M为碱金属除Li外） M + O2 MO2 (M=K, Rb, Cs),与卤素的反应：,IA M + 1/2X2 MX MX为无色立方晶体， Cs(Cl, Br, I)为CsCl型 其余在常温下均为NaCl型。 IIA M + X2 MX2 MX2为离子型化合物，但BeF2 键的离子性较弱。 MF2难溶于水（M=Mg, Ca, Sr, Ba） 溶解度：MgF2 CaF2 SrF2 BaF2,与水作用,Li,Na,K,Ca,2M + 2H2O 2MOH + H2(g),氢氧化物水溶液碱性强弱的判断：,M+
5、 + OH 碱式离解 MOH MO + H+ 酸式离解, 中心离子的离子势 z 中心离子的电荷数 r 中心离子的半径(pm) 0.32 M(OH)n 碱性 两性 酸性 Mn+ 的价电子层为8电子构型,与液氨的作用,氢化物,s区元素的化合物,配合物,重要盐类及其性质,氢氧化物,氧化物,s区元素的单质(除Be、Mg外)均能与氢形成离子型氢化物。,LiH NaH KH RbH CsH NaCl -90.4 -57.3 -57.7 -54.3 -49.3 -441,1.均为白色晶体， 热稳定性差,/ kJmol-1,氢化物,2.还原性强,钛的冶炼：,剧烈水解：,V),23,.,2,),/H,(H,(,
6、2,-,=,-,E,3.形成配位氢化物,铝氢化锂,受潮时强烈水解,1.形成三类氧化物,稳定性: O2- O2- O22-,正常氧化物(O2-)：,过氧化物(O22-)：,超氧化物(O2-),氧化物,重要盐类及其性质,1.晶体类型： 绝大多数是离子晶体，但碱土金属卤化物有一定的共价性。,例如：Be2+极化力强， BeCl2已过渡为共价 化合物。,离子性增强,重要盐类： 卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐。,BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2 熔点/ ：415 714 775 874 962,2.一般无色或白色 3.溶解度：碱金属盐类一般易溶于水； 碱土金属盐类除卤化物、硝酸
7、盐外多数溶解度较小。 4.热稳定性：较高。,重要盐类及其性质,硝酸盐热稳定性差。 碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径 的增大而增强。 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 T分 / 100 540 900 1290 1360,稳定性 M2CO3 MCO3,2-,重要盐类及其性质,1.对角线规则： A 族的Li与A族的Mg， A族的Be与A族的Al， A 族的B与A族的Si，这三对元素在周期表中处于对角线位置：,相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种相似性称为对角线规则。,锂 、铍的特殊性 对角线规则,单质与氧作用生成正常氧化物； 氢氧化物均为中强碱，且水中溶解
8、度不大； 氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶； 氯化物均能溶于有机溶剂中； 碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物。,2.锂与镁的相似性：,对角线元素性质相似原理, 中心离子的离子势 z 中心离子的电荷数 r 中心离子的半径(pm),元素原子在化合物中的离子势相似 ！,化学之窗 Na+，K+，Mg2+，Ca2+的生理作用,Na+，K+，Mg2+，Ca2+四种离子占人体中金属离子总量的99。对高级动物来说，钠钾比值在细胞内液中和细胞外液中有较大不同。 在人体血浆中：c( Na+)0. 15mol/L， c(K+)0.005 mol/L； 在细胞内液中： c(Na+)0.005mol/L， c(K+)0.16
9、 mol/L。,Na+，K+，Mg2+，Ca2+的生理作用,这种浓度差别决定了高级动物的各种电物理功能神经脉冲的传送、隔膜端电压和隔膜之间离子的迁移、渗透压的调节等。由于钠在高级动物细胞外液中的浓度高于钾的浓度，因此对动物来说钠是较重要的碱金属元素，而对植物来说钾是较重要的碱金属元素。,其主要症状是：口渴、恶心、肌肉痉挛、神经紊乱等，严重时会导致死亡。 人可以从肉、奶等食物中获取一定量的钠，从果实、谷类、蔬菜等食物中吸取适量的钾。 神经细胞、心肌和其他重要器官功能都需要钾，肝脏、脾脏等内脏中钾比较富集。 在胚胎中的钠钾比值与海水中十分接近，这一事实被一些科学家引为陆上动物起源于海生有机体的直接
10、证明之一。,食盐不足量缺钠症：,钾元素对植物的影响,植物对钾的需要同高级动物对钠的需要一样，钾是植物生长所必需的一种成分。植物体通过根系从土壤中选择性地吸收钾。钾同植物的光合作用和呼吸作用有关，缺少钾会引起叶片收缩、发黄或出现棕褐色斑点等症状。,镁占人体重量的0.05，人体内的镁以磷酸盐形式存在于骨骼和牙齿中，其余分布在软组织和体液中，Mg2+是细胞内液中除K+之外的重要离子。镁是体内多种酶的激活剂，对维持心肌正常生理功能有重要作用。若缺镁会导致冠状动脉病变，心肌坏死，出现抑郁、肌肉软弱无力和晕眩等症状。成年人每天镁的需要量为（200300）mg。,Mg2+在人体中的生物效应,钙对于所有细胞生
11、物体都是必需的。无论在肌肉、神经、粘液和骨骼中都有Ca2+结合的蛋白质。钙占人体总重量的1.52.0，一般成年人体内含钙量约为1200 g，成年人每天需要钙量为（0.71.0）g。 钙是构成骨骼和牙齿的主要成分，一般为羟基磷酸钙 Ca5(PO4)3OH，占人体钙的99。在血中钙的正常浓度为每100 mL血浆含（911.5）mg，其中一部分以Ca2+存在，而另一部分则与血蛋白结合。发生出血和瘫痪等疾病，高血压、脑血管病等也与缺钙有关。,Ca2+在人体中的生物效应,钙有许多重要的生理功能，钙和镁都能调节植物和动物体内磷酸盐的输送和沉积。 钙能维持神经肌肉的正常兴奋和心跳规律，血钙增高可抑制神经肌肉
12、的兴奋，如血钙降低，则引起兴奋性增强，而产生手足抽搐（即“抽风”）。 钙对体内多种酶有激活作用，钙还参与血凝过程和抑制毒物（如铅）的吸收；它还影响细胞膜的渗透作用。 人体缺钙：将影响儿童的正常生长，或出现佝偻病；对成年人来说，则患软骨病，易发生骨折并发生出血和瘫痪等疾病，高血压、脑血管病等也与缺钙有关。,Ca2+在人体中的生物效应,铍和钡的毒性,铍的化合物是有毒的，早在20世纪60年代就有报导，铍与砷一样，能与核酸生成配合物，在人体器官中积聚足够多时就可能导致癌变。可溶性铍盐特别是BeF2接触皮肤时，会使皮肤发炎。,可溶性钡盐的毒性是刺激肌肉，对心脏的毒害很重，能引起心室的纤维性抖动。BaCl
13、2的致命量为（0.11.0）g。溶解度很小的BaCO3在胃酸作用下可转化为BaCl2，所以它也是不能随意放置的毒品。 铍、钡的毒性可能是这两种离子取代了体内的Ca2+和Mg2+所致。,p区元素(一),碳族元素,硼族元素,p区元素概述,p区元素概述,第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道) 形成配合物时，配位数最多不超过4； 第二周期元素单键键能小于第三周期元 素单键键能(kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199,p区元素性质的特征,各族元素性质由上到下呈现二次周期性,第四周期
14、元素表现出异样性(d区插入),例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其他卤酸(HClO3 ，HIO3)、高卤酸(HClO4，H5IO6)强。,最后三个元素性质缓慢地递变,K+ Ca2+ Ga3+ Ge4+ As5+ r/pm 133 99 62 53 47 Rb+ Sr2+ In3+ Sn4+ Sb5+ r/pm 148 113 81 71 62 Cs+ Ba2+ Tl3+ Pb4+ Bi5+ r/pm 169 135 95 84 74,(d区、f 区插入),价电子构型：ns2np1-5 例如：氯的氧化数有 +1，+3，+5，+7，-1，0等。 惰性电子对效应： 同族元素从上到下，低氧化值化合物比高氧化值化合物变得更稳定。,多种氧化数,例如： Sn(II) Pb(IV) 价电子结构分别为Xe6s2，Xe,电负性大，形成共价化合物,惰性电子对效应：,硼族元素,铝的化合物,硼的化合物,硼族元素的单质,硼族元素概述,硼族元素概述,硼族(A)：B，Al，Ga，In，Tl 价电子构型：ns2np1 缺电子原子：价电子数价层轨道数 缺电子化合物：成键电子对数价层轨道数 例如：BF3，H3BO3。 注意： HBF4不是缺电子化合物。,缺电子化合物特点：,b. 易形成双聚物Al2Cl6,HF BF3,a. 易形成配位化合物HBF4,硼族元素的一般性质,B为非金属单质，Al，Ga，
