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1、第十章第十章元素元素化学化学学习要求学习要求（1）了解元素的分布及其分类。（2）了解f区元素的一般性质。（3）熟悉重要元素及其化合物的性质。（4）掌握s区、p区、d区、ds区元素性质的一般规律。（5）了解元素化学的一些新进展。 10.1元素概述元素概述元素分布及分类1. 元素在地壳中的相对含量较为丰度，通常以质量分数或原子分数表示。元素的相对含量差别很大，其中99%以上为氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾等10种元素，其余80多种不到1%。元素在地壳中的存在形式比较复杂，只有少数能以单质存在，如稀有气体，O2，N2，S，C，Au，Pt等，其余均为化合物。化合物主要有氧化物(包括含氧酸盐)和硫化物两大类
2、。地质学上称前者为亲石元素，后者为亲硫元素。2.天然含盐水天然含盐水 包括海水、盐湖水、地下卤水和气井水等。包括海水、盐湖水、地下卤水和气井水等。 采用有效的富集和特殊的提取无机盐。采用有效的富集和特殊的提取无机盐。.大气大气地球表面的大气层是游离地球表面的大气层是游离N N2 2、O O2 2 和稀有气体和稀有气体的大本营，可通过液态空气分馏制取它们的单质。的大本营，可通过液态空气分馏制取它们的单质。元素的分类：元素的分类：1.金属与非金属2.普通元素和稀有元素3.生命元素与非生命元素10.2s区元素区元素一一. .S区元素二二.氢元素氢元素在化学元素中，氢的如下性质是独一无二的。在化学元素
3、中，氢的如下性质是独一无二的。1.1.氢是宇宙中丰度最大的元素氢是宇宙中丰度最大的元素氢是宇宙中丰度最大的元素氢是宇宙中丰度最大的元素, ,按原子数计占按原子数计占按原子数计占按原子数计占90%,90%,按质量计按质量计按质量计按质量计则占则占则占则占75%75%。2.2.氢的三种同位素质量之间的相对差值特别高，并因此而各氢的三种同位素质量之间的相对差值特别高，并因此而各氢的三种同位素质量之间的相对差值特别高，并因此而各氢的三种同位素质量之间的相对差值特别高，并因此而各有自己的名称有自己的名称有自己的名称有自己的名称, ,这在周期表元素中绝无仅有。这在周期表元素中绝无仅有。这在周期表元素中绝无
4、仅有。这在周期表元素中绝无仅有。3.3.氢原子是周期表中结构最简单的原子。氢原子是周期表中结构最简单的原子。氢原子是周期表中结构最简单的原子。氢原子是周期表中结构最简单的原子。4.4.氢化学是内容最丰富的元素化学领域之一。氢化学是内容最丰富的元素化学领域之一。氢化学是内容最丰富的元素化学领域之一。氢化学是内容最丰富的元素化学领域之一。5.5.氢形成氢键。如果没有氢键，地球上不会存在液态水！人氢形成氢键。如果没有氢键，地球上不会存在液态水！人氢形成氢键。如果没有氢键，地球上不会存在液态水！人氢形成氢键。如果没有氢键，地球上不会存在液态水！人体内将不存在现在的体内将不存在现在的体内将不存在现在的体
5、内将不存在现在的DNADNA双螺旋链！双螺旋链！双螺旋链！双螺旋链！ 6.6.氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素。氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素。氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素。氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素。 氢的用途氢的用途未来的能源未来的能源 燃燃 料料 燃烧值燃烧值/kJkg-1 氢氢 气（气（H2） 120918 戊硼烷（戊硼烷（B5H9） 64183 戊戊 烷（烷（C5H12） 43367 1KgH2完全燃烧放热完全燃烧放热120918KJ，故是高能，故是高能燃料，无污染、环保型燃料。燃料，无污染、环保型燃料。 氢燃烧速率快，反应完全. 氢能源是清洁能源
6、，没有环境污染，能保持生态平衡. 目前，已实验成功用氢作动力的汽车，有望目前，已实验成功用氢作动力的汽车，有望不久能投入实用。氢作为航天飞机的燃料已经不久能投入实用。氢作为航天飞机的燃料已经成为现实，有的航天飞机的液态氢储罐存有近成为现实，有的航天飞机的液态氢储罐存有近 1800 m1800 m3 3的液态氢的液态氢 三三.物理性质物理性质n n有金属光泽有金属光泽n n密度小密度小n n硬度小硬度小n n熔点低熔点低n n导电、导热性好导电、导热性好s区单质的熔点变化四四.化学性质化学性质IAIA元素它们均很容易失去元素它们均很容易失去1eM1eM+ +（MM+ +具有具有8e8e稳定结构，
7、所以稳定结构，所以不易再失去电子不易再失去电子 金属活泼性从上到下增强（因为原子半径从上到下增大，金属活泼性从上到下增强（因为原子半径从上到下增大，电离能，电负性从上到下减小。）电离能，电负性从上到下减小。） IIA IIA族元素：比族元素：比IAIA族元素多了一个电荷，所以原子核对外层族元素多了一个电荷，所以原子核对外层电子吸引力增强，所以碱土金属半径小于碱金属，失电子电子吸引力增强，所以碱土金属半径小于碱金属，失电子能力小于能力小于IAIA族。族。 但它们仍是相当活泼的金属元素，仅次于但它们仍是相当活泼的金属元素，仅次于IAIA，常失去，常失去2eM2eM2+2+, ,金属活泼性从上到下增
8、强。原因同上金属活泼性从上到下增强。原因同上IA IIALi BeNa MgK Ca Rb SrCs Ba原原子子半半径径增增大大金金属属性性、还还原原性性增增强强电电离离能能、电电负负性性减减小小原子半径减小原子半径减小金属性、还原性减弱金属性、还原性减弱电离能、电负性增大电离能、电负性增大1.与氧、硫、氮、卤素反应，形成相应的化合物单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：Li2 2O Na2 2O2 2 KO2 2 RbO2 2 CsO2 2BeO MgO CaO SrO BaO镁带的燃烧2.与水作用2M + 2H2 2O 2MOH + H2 2（g）LiNaKCa五五.s区元素的存在区元素的
9、存在均以矿物形式存在:钠长石: 钾长石:光卤石:明矾石:锂辉石:绿柱石:菱镁矿:石膏:萤石:天青石:重晶石:大理石:六六.重要化合物重要化合物1.氧化物 直接反应 间接反应普通化合物O2 Li、Be、Mg、 A、A Cs、Sr、Ba 过氧化物O22 Na、Ba 除Be以外超氧化物O2（Na）K、Rb、Cs 除Be、Mg、Li外臭氧化物O3 KO3n n（1） 普通氧化物n na a颜色颜色n nLiLi2 2O NaO Na2 2O KO K2 2O CsO Cs2 2O RbO Rb2 2O O n n白色白色 白色白色 淡黄色淡黄色 亮黄亮黄 橙红色橙红色n n碱土金属氧化物碱土金属氧化物
10、呈白色呈白色n nb b熔点熔点n n除除LiLi2 2O O 、 Na Na2 2O O ，其余碱金属氧化物在未达到，其余碱金属氧化物在未达到熔点前即开始分解，难测定。碱土金属氧化物熔点前即开始分解，难测定。碱土金属氧化物熔点都较高。熔点都较高。n nc与水的反应n n经过煅烧的BeO、MgO难溶于水，而CaO、SrO、BaO则同水猛烈反应而生成相应的氢氧化物并放出大量的热，反应热依顺序而增大。n n（2 2）. . 过氧化物过氧化物n nBeBe除外，其它除外，其它A A、A A金属都有过氧化物，其中金属都有过氧化物，其中NaNa2 2O O2 2最重要。最重要。n n强氧化性：强氧化性：
11、n na a能强烈地氧化一些金属。能强烈地氧化一些金属。n nb b与不溶于酸的一些矿石共熔可使氧化分解。与不溶于酸的一些矿石共熔可使氧化分解。n nCr Cr 2 2 O O 3 3 3Na 3Na 2 2 O O 2 2 2Na 2Na 2 2 CrO CrO 4 4 Na Na 2 2 O O n nc c在潮湿空气中，能吸收在潮湿空气中，能吸收COCO2 2并放出并放出O O2 2。 2Na2Na2 2O O2 2 + 2CO + 2CO2 2 2Na 2Na2 2COCO3 3 + O + O2 2 这种既能吸收这种既能吸收这种既能吸收这种既能吸收COCOCOCO2 2 2 2，又能
12、提供，又能提供，又能提供，又能提供O O O O2 2 2 2的双重作用，尤其适的双重作用，尤其适的双重作用，尤其适的双重作用，尤其适用于防毒面具、高空飞行和潜水作业等。但同时在熔用于防毒面具、高空飞行和潜水作业等。但同时在熔用于防毒面具、高空飞行和潜水作业等。但同时在熔用于防毒面具、高空飞行和潜水作业等。但同时在熔融时几乎不分解，但遇到棉花、木炭或铝粉等还原性融时几乎不分解，但遇到棉花、木炭或铝粉等还原性融时几乎不分解，但遇到棉花、木炭或铝粉等还原性融时几乎不分解，但遇到棉花、木炭或铝粉等还原性物质时，就会发生爆炸，故使用时应注意安全。物质时，就会发生爆炸，故使用时应注意安全。物质时，就会发
13、生爆炸，故使用时应注意安全。物质时，就会发生爆炸，故使用时应注意安全。2.氢氧化物氢氧化物n n(1)(1)性质：性质：性质：性质：a.a.白色固体，易吸水溶解白色固体，易吸水溶解白色固体，易吸水溶解白色固体，易吸水溶解. .n nb.Be(OH)b.Be(OH)2 2,Mg(OH),Mg(OH)2 2难溶于水，其它在水中溶解度难溶于水，其它在水中溶解度难溶于水，其它在水中溶解度难溶于水，其它在水中溶解度较大。尤其较大。尤其较大。尤其较大。尤其MOHMOH易溶于水和醇中。易溶于水和醇中。易溶于水和醇中。易溶于水和醇中。n nc.Be(OH)c.Be(OH)2 2两性，其余为强碱，中强碱两性，其
14、余为强碱，中强碱两性，其余为强碱，中强碱两性，其余为强碱，中强碱 LiOH NaOH KOH RbOH CsOHLiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强中强 强强 强强 强强 强强 Be(OH) Be(OH)2 2 Mg(OH) Mg(OH)2 2 Ca(OH) Ca(OH)2 2 Sr(OH) Sr(OH)2 2 Ba(OH) Ba(OH)2 2 两性两性 中强中强 强强 强强 强强(箭头指向箭头指向) 溶解度增大溶解度增大, 碱性增强碱性增强3.重要的盐类及其性质（1）碱金属盐类n na.晶体类型：绝大多数是晶体类型：绝大多数是离子晶体离子晶体,只有只有Li+半径小，其卤化物，
15、具有一定程度的共价半径小，其卤化物，具有一定程度的共价性性n nb.颜色：一般无色或白色。颜色：一般无色或白色。n nc.溶解度：碱金属盐类一般易溶于水溶解度：碱金属盐类一般易溶于水;少数少数难溶盐难溶盐： NaSb(OH)6 6（2 2）碱土金属盐类）碱土金属盐类）碱土金属盐类）碱土金属盐类n na.a.晶型：晶型：晶型：晶型：多数为无色的离子晶体（除阴离子有多数为无色的离子晶体（除阴离子有多数为无色的离子晶体（除阴离子有多数为无色的离子晶体（除阴离子有色的盐）色的盐）色的盐）色的盐）n nb.b.溶解性：溶解性：溶解性：溶解性：大多数盐难溶，是区别于碱金属的大多数盐难溶，是区别于碱金属的大
16、多数盐难溶，是区别于碱金属的大多数盐难溶，是区别于碱金属的性质性质性质性质 之一。之一。之一。之一。可溶的：可溶的：可溶的：可溶的：NONO3 3-,ClO-,ClO3 3-,ClO-,ClO4 4-,-,卤化物（除氟化卤化物（除氟化卤化物（除氟化卤化物（除氟化物）物）物）物）难溶的：难溶的：难溶的：难溶的：MCOMCO3 3,M,M3 3(PO(PO4 4) )2 2,MC,MC2 2O O4 4 BeBe2 2+,Mg+,Mg2 2+ +盐易溶盐易溶盐易溶盐易溶; ;CaCa2 2+,Sr+,Sr2 2+,Ba+,Ba2 2+ +难溶且依次减小。难溶且依次减小。难溶且依次减小。难溶且依次减
17、小。（3）几种重要的碱金属和碱土金属的盐）几种重要的碱金属和碱土金属的盐 氯化钠（氯化钠（NaClNaCl） 俗名食盐，是人类赖以生存的物质，也是化学俗名食盐，是人类赖以生存的物质，也是化学工业的基础（是制造所有其他氯、钠的化合物工业的基础（是制造所有其他氯、钠的化合物的常用原料）。氯化钠广泛存在于自然界中，的常用原料）。氯化钠广泛存在于自然界中，由海水或盐湖中晒制而得到含有硫酸钙和硫酸由海水或盐湖中晒制而得到含有硫酸钙和硫酸镁等杂质的粗盐，把粗盐溶于水，加入适量的镁等杂质的粗盐，把粗盐溶于水，加入适量的氢氧化钠、碳酸钠和氯化钡，使溶液中的钙离氢氧化钠、碳酸钠和氯化钡，使溶液中的钙离子、镁离子
18、、硫酸根离子以沉淀的形式析出，子、镁离子、硫酸根离子以沉淀的形式析出，从而得到较为纯净的精盐。从而得到较为纯净的精盐。 氯化镁（氯化镁（MgClMgCl2 26H6H2 2O O） 是无色晶体，它可从光卤石是无色晶体，它可从光卤石KClMgClKClMgCl2 26H6H2 2O O或或海水中得到。无水氯化镁是生产单质镁的主要海水中得到。无水氯化镁是生产单质镁的主要原料，氯化镁的制备可通过将原料，氯化镁的制备可通过将MgClMgCl2 26H6H2 2O O在干在干燥的氯化氢气流中加热脱水得到。燥的氯化氢气流中加热脱水得到。无水氯化钙（无水氯化钙（CaClCaCl2 2） 具有很强的吸水性，是
19、一种廉价的干燥剂。但具有很强的吸水性，是一种廉价的干燥剂。但它不能干燥氨气，因为氯化钙能和氨生成加合它不能干燥氨气，因为氯化钙能和氨生成加合物，如物，如CaClCaCl2 28NH38NH3。CaClCaCl2 2还可用作致冷剂，还可用作致冷剂，如将如将CaClCaCl2 26H6H2 2O O与冰水按不同的比例混合可以与冰水按不同的比例混合可以得到不同程度的低温可达到得到不同程度的低温可达到-54.9-54.9。 碱金属碳酸盐中以碳酸钠最重要。碳酸钠又称碱金属碳酸盐中以碳酸钠最重要。碳酸钠又称苏打，俗称纯碱，是基本的化工产品之一。目苏打，俗称纯碱，是基本的化工产品之一。目前工业上常用联合制碱
20、法或氨碱法制备纯碱，前工业上常用联合制碱法或氨碱法制备纯碱，联碱法是用氨、二氧化碳和食盐水制碱，还可联碱法是用氨、二氧化碳和食盐水制碱，还可得副产品氯化铵。由于这种方法是由我国著名得副产品氯化铵。由于这种方法是由我国著名化学工程学家侯德榜发明的，因而也称为侯氏化学工程学家侯德榜发明的，因而也称为侯氏制碱法。制碱法。 碳酸钙（CaCO3）是生产重要建筑材料氧化钙的原料。碳酸钙难溶于水但可溶于稀酸中。 重要的碱金属和碱土金属的盐还有硫酸钠、硫酸重要的碱金属和碱土金属的盐还有硫酸钠、硫酸钙等。硫酸钠主要用于玻璃、纸张和染料等制造钙等。硫酸钠主要用于玻璃、纸张和染料等制造中。含中。含1010个结晶水的
21、硫酸钠称为芒硝，无水个结晶水的硫酸钠称为芒硝，无水NaNa2 2SOSO4 4被称元明粉。硫酸钙的二水合物被称元明粉。硫酸钙的二水合物CaSOCaSO4 42H2H2 20 0称为称为生石膏，加热到生石膏，加热到120120，失去部分的水后叫熟石膏。，失去部分的水后叫熟石膏。生石膏，可用作雕塑或外科造型。生石膏，可用作雕塑或外科造型。 BaCl2 2是重要的可溶性钡盐，由它开始可制备许多钡盐。可溶性钡盐有毒，0.8g致死。 用于消化道检查的钡餐是药用硫酸钡，因为它不溶于水和脂质，所以不会被胃肠道黏膜吸收，因此对人基本无毒性。钡餐造影即消化道钡剂造影，是指用硫酸钡作为造影剂，在X线照射下显示消化
22、道有无病变的一种检查方法。 10.3P区元素区元素p p区元素区元素在周期表中在周期表中的位置的位置P区元素分为金属元素（左下角）和非金属元素（右上角）两部分。一、物理性质一、物理性质 物理性质差异很大。一般地，同周期元素中，熔沸点从左到右逐渐减小，同族元素中，熔沸点从上到下逐渐增大。二、化学性质二、化学性质 p p区元素原子的价层电子结构特征是区元素原子的价层电子结构特征是ns2np1ns2np16 6，最外电子，最外电子层除有层除有2 2个个s s电子外还有电子外还有1 16 6个个p p电子（电子（HeHe只有只有2 2个个s s电子）。电子）。与与s s区元素相似，区元素相似，p p区
23、元素的同一族自上而下，原子半径逐区元素的同一族自上而下，原子半径逐渐增大，金属性逐渐增强，非金属性减弱。尤以渐增大，金属性逐渐增强，非金属性减弱。尤以A A、A A族从非金属过渡到金属的现象最明显。以氮族为例，半径族从非金属过渡到金属的现象最明显。以氮族为例，半径较小的较小的N N和和P P是典型的非金属，是典型的非金属，AsAs可称为半金属，可称为半金属，SbSb和和BiBi则则过渡为金属元素。由过渡为金属元素。由A AA A，同周期元素原子的有效核，同周期元素原子的有效核电荷增大，半径减小，金属性渐弱，非金属性渐强（稀有电荷增大，半径减小，金属性渐弱，非金属性渐强（稀有气体除外），故气体除
24、外），故F F为最强的非金属元素。该区同族元素自为最强的非金属元素。该区同族元素自上而下，同周期元素自右而左，形成负氧化值的能力减弱，上而下，同周期元素自右而左，形成负氧化值的能力减弱，而形成正氧化值的能力渐强，这与元素金属性质的递变规而形成正氧化值的能力渐强，这与元素金属性质的递变规律是一致的。律是一致的。 三、重要元素及其化合物三、重要元素及其化合物 1 1、稀有气体（、稀有气体（0 0族）族） 将液态空气分级蒸馏，挥发除去大部分氮之后，将液态空气分级蒸馏，挥发除去大部分氮之后，剩下的液态氧中就富集了稀有气体并含有少量氮剩下的液态氧中就富集了稀有气体并含有少量氮气。继续分馏可以把稀有气体分
25、离出来。使这种气。继续分馏可以把稀有气体分离出来。使这种气体通过氢氧化钠塔除去气体通过氢氧化钠塔除去CO2CO2，再通过赤热的铜，再通过赤热的铜丝除去微量的氧，然后通过灼热的镁屑除去氮气丝除去微量的氧，然后通过灼热的镁屑除去氮气, ,剩下的气体便是以氢为主的稀有气体了。剩下的气体便是以氢为主的稀有气体了。 从混合稀有气体中分离各个组分最常用的方法从混合稀有气体中分离各个组分最常用的方法是低温选择性吸附或低温分馏。在低温下越容是低温选择性吸附或低温分馏。在低温下越容易液化的稀有气体越容易被活性炭吸附。而且易液化的稀有气体越容易被活性炭吸附。而且在不同的低温下活性炭对各气体的吸附也不同。在不同的低
26、温下活性炭对各气体的吸附也不同。例如在例如在-100-100 时，氩、氪和氙被吸附，而氦和时，氩、氪和氙被吸附，而氦和氖不被吸附。在液态空气的低温下氖不被吸附。在液态空气的低温下 （- -190190），氖被吸附而氦不被吸附。在不同的），氖被吸附而氦不被吸附。在不同的低温下使活性炭对混合稀有气体吸附和解吸，低温下使活性炭对混合稀有气体吸附和解吸，便能将稀有气体一一分离开来。便能将稀有气体一一分离开来。n nHe大型反应堆的冷却剂，大型反应堆的冷却剂，He-Ne-O2 2呼吸呼吸气可防气可防“气塞病气塞病”，飞船的飞升气体，保，飞船的飞升气体，保护气。护气。n nNe霓红灯，电子工业中的充气介质
27、，低温霓红灯，电子工业中的充气介质，低温冷冻剂。冷冻剂。n nAr、Kr灯泡填充气，保护气灯泡填充气，保护气n nXe深度麻醉剂，制造高压深度麻醉剂，制造高压“人造小太阳人造小太阳”n nRn“氡管氡管”用于治疗癌症和中子源用于治疗癌症和中子源稀有气体的用途：稀有气体的用途：2、铝与氧化铝（、铝与氧化铝（A族）族）（1）铝 高纯度的铝（99.950%）不与一般酸作用，只溶于王水。普通的铝能溶于稀盐酸或稀硫酸，被冷的浓硫酸或浓、稀硝酸所钝化 。 铝族金属虽然都很活泼，在空气、水或氧化性酸中却由于表面被一层牢固的氧化膜覆盖不被腐蚀（2）氧化铝）氧化铝n n三氧化二铝三氧化二铝n n - Al2 2
28、O3 3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱。 n n - Al2 2O3 3 ：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体。 有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色。红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+,Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+)3、碳的化合物（、碳的化合物（A族）族）（1）CO：一氧化碳是无色、无臭有毒的气体，微溶于水。血红蛋白具有在人体血液中输送O2 2的功能。CO和血红蛋白的结合能力是O2 2和血红蛋白结合能力的210倍。CO和血红蛋白结合就会破坏其输O2 2功能，当空气中CO的体积分数达0.1时，就会引起中毒。在可能有CO的场所，人们要特别当心。（2）CO2 2CO2是无
29、色、无臭、不助燃的气体，工业上一般可在5.3105 Pa、-56.6条件下气体CO2凝为干冰，而干冰在常压下于-78.5 时升华，故CO2常用作制冷剂。 4.N元素化合物（元素化合物（A族）族） (1)NO2 2的氧化性比HNO3 3强，红热的碳、硫、磷等能在NO2 2中起火燃烧，它和许多有机物的蒸气混合可形成爆炸性气体。 (2)NH3 3的化学性质很活泼，主要有三种反应类型： A A、氧化反应、氧化反应 B B、加合反应、加合反应C C、取代反应、取代反应（3）硝酸盐 硝酸盐在高温时容易放出氧气，所以他们和可燃性物质混合会极迅速地燃烧，根据这种性质，硝酸盐可用来制造烟火和黑火药。5、O与与S
30、的化合物的化合物（1）H2 2O2 2 纯的过氧化氢是近乎无色的粘稠液体，分子间有氢键，由于极性比水强，在固态和液态时分子缔合程度比水大，故其沸点可达150，远比水高，过氧化氢与水可以任意比例互溶，其水溶液俗称双氧水。过氧化氢既有氧化性，又有还原性；对热不稳定，呈弱酸性。 （2）H2 2S 硫化氢的分子结构与水分子相类似。硫化氢是一种有毒气体，空气中如果含0.1%的硫化氢就会迅速引起头疼晕眩等病症。吸入大量的硫化氢会造成昏迷甚至死亡。经常接触硫化氢则会引起慢性中毒，所以制备硫化氢的时候要注意通风。 硫与电负性比它小的元素所形成的化合物称为硫化物。金属硫化物在水中有不同的溶解性和特征颜色，这种特
31、性在分析化学上用来鉴别和分离不同金属。 （1）卤素 周期表第A族元素称为卤素，卤素希腊文原文为成盐元素的意思，它包括氟、氯、溴、碘和砹五种元素。6、卤素及卤化物、卤素及卤化物(A族族)卤素的一些重要性质 碘碘碘碘是是是是维维维维持持持持甲甲甲甲状状状状腺腺腺腺正正正正常常常常功功功功能能能能的的的的必必必必需需需需元元元元素素素素，碘碘碘碘化化化化物物物物可可可可防止和治疗甲状腺肿大。防止和治疗甲状腺肿大。防止和治疗甲状腺肿大。防止和治疗甲状腺肿大。 碘碘碘碘是是是是婴婴婴婴幼幼幼幼儿儿儿儿大大大大脑脑脑脑发发发发育育育育过过过过程程程程中中中中不不不不可可可可缺缺缺缺少少少少的的的的微微微微
32、量量量量元元元元素素素素，婴婴婴婴幼幼幼幼儿儿儿儿大大大大脑脑脑脑发发发发育育育育期期期期间间间间如如如如果果果果缺缺缺缺碘碘碘碘，平平平平均均均均智智智智力力力力損損損損伤伤伤伤将将将将达达达达到到到到1515至至至至2020，而而而而且且且且终终终终身身身身不不不不能能能能弥弥弥弥补补补补。我我我我国国国国目目目目前前前前还还还还有有有有近近近近1 1亿亿亿亿人人人人口口口口、约约约约1010的的的的地地地地区区区区受受受受到到到到碘碘碘碘缺缺缺缺乏乏乏乏的的的的危害，缺碘人群和地区主要分布在西部。危害，缺碘人群和地区主要分布在西部。危害，缺碘人群和地区主要分布在西部。危害，缺碘人群和地区
33、主要分布在西部。(2)卤化氢卤化氢 卤化氢均为无色有强烈刺激性臭味的无色气体，在卤化氢均为无色有强烈刺激性臭味的无色气体，在空气中易与水蒸气结合而形成白色酸雾。卤气是空气中易与水蒸气结合而形成白色酸雾。卤气是极性分子，极易溶于水，其水溶液称为氢卤酸。极性分子，极易溶于水，其水溶液称为氢卤酸。液态卤化氢不导电，这表明它们是共价型化合物。液态卤化氢不导电，这表明它们是共价型化合物。 在氢卤酸中，氢氯酸（盐酸）、氢溴酸和氢碘酸在氢卤酸中，氢氯酸（盐酸）、氢溴酸和氢碘酸均为强酸，并且酸性依次增强，只有氢氟酸为弱均为强酸，并且酸性依次增强，只有氢氟酸为弱酸。在较浓的氢氟酸溶液中，一部分酸。在较浓的氢氟酸
34、溶液中，一部分F-F-离子通过离子通过氢键与未离解的氢键与未离解的HFHF分子形成缔合离子，分子形成缔合离子，10.4d区、区、ds区元素区元素 一 .d区、ds区元素在周期表中的位置二.d区、ds区元素原子的价电子层构型 (n-1)d1-10ns1-2 (Pd(Pd为为为为ns0)ns0) 都具有未充满或刚刚充满的都具有未充满或刚刚充满的d轨道；轨道； 最外层仅有最外层仅有1-2个电子（个别除外）个电子（个别除外）最外两个电子层都是未满的，均属于不稳定电子构型，最外两个电子层都是未满的，均属于不稳定电子构型，最外两个电子层都是未满的，均属于不稳定电子构型，最外两个电子层都是未满的，均属于不稳
35、定电子构型，容易发生变化。容易发生变化。容易发生变化。容易发生变化。三.d区、ds区元素的原子半径n n过渡金属的原子半径一般较小，这是影响过渡金属的原子半径一般较小，这是影响单质的物理性质的主要因素之一。单质的物理性质的主要因素之一。n n同周期元素从左向右，随原子序数的增加，同周期元素从左向右，随原子序数的增加，原子半径缓慢地减小，直到第原子半径缓慢地减小，直到第VIII族元素后族元素后又稍增大。又稍增大。n n同族过渡元素从上到下原子半径增大，但同族过渡元素从上到下原子半径增大，但第五、六周期同族元素的原子半径十分接第五、六周期同族元素的原子半径十分接近，铪的原子半径甚至比锆还小。近，铪
36、的原子半径甚至比锆还小。四.物理性质d区元素的物理性质n n熔点、沸点高 熔点最高的单质：钨(W)n n硬度大 硬度最大的金属：铬(Cr)n n密度大 密度最大的单质：锇(Os)n n导电性，导热性，延展性好。ds区元素物理性质区元素物理性质 dsds区元素都具有特征的颜色。区元素都具有特征的颜色。 由于（由于（n-1n-1）d d轨道是全充满的稳定状态，不参与成轨道是全充满的稳定状态，不参与成键，单质内金属键比较弱，因此，与键，单质内金属键比较弱，因此，与d d区元素比较，区元素比较，dsds区元素又相对较低的熔、沸点。这种性质锌族区元素又相对较低的熔、沸点。这种性质锌族尤为突出，汞常温下唯
37、一的液态金属，气态汞是尤为突出，汞常温下唯一的液态金属，气态汞是单原子分子。单原子分子。 另外，另外，dsds区元素大多具有高的延展性，导热性和导区元素大多具有高的延展性，导热性和导电性。电性。 五五.化学性质化学性质总趋势：从左至右活泼性降低。d区、ds区元素的氧化态红色为常见的氧化态。配位性配位性 由于d区元素的原子或离子具有未充满的(n-1)d轨道，d区、ds区元素原子或离子都具有ns,np空轨道，并且有较大的有效核电荷；同时还具有较强的吸引配位体的能力。因而他们有很强的形成配合物的倾向。d区、ds区元素离子的颜色Mn () Fe() Co() Ni() Cu() Zn()六六.重要元素
38、及其化合物重要元素及其化合物1、钛及其合金 物理性质：钛是银白色金属，它有很高的机械强度和较小的密度，即耐高温，又耐低温，被广泛应用于航空和宇航工业。它还因为具有较好的抗腐蚀能力而被用于航海。另外，它还有许多其它性能，如亲生物性、（钛镍合金）的“记忆”能力，钛合金的吸氢能力等，被称为“第三金属”2 2、铬的化合物、铬的化合物洗液：K2Cr2O7饱和溶液+H2SO4（浓） 铬酐(暗红色，针状)重铬酸钾在酸性溶液中具有强氧化性，本身被还原为3价铬离子转变为绿色，是分析化学中常用的氧化剂之一。重铬酸钾不仅是常用的化学试剂，还大量用于鞣革、印染、电镀和医药等工业方面。3、锰的化合物、锰的化合物MnO2
39、 2黑色无定形粉末，不溶于水和稀酸热稳定性：二氧化锰是锰最稳定的氧化物。它是自然界中软锰矿的主要成分。KMnO4 4 (紫黑色晶体)不稳定性见光因此高锰酸钾固体或配好的溶液应保存在棕色瓶中。高锰酸钾在化学工业中用于生产维生素C、糖精等，在轻化工中用于纤维、油脂的漂白和脱色，医疗上用作杀菌消毒剂和防腐剂。在日常生活中可用于饮食用具、器皿、蔬菜、水果等消毒。4、铁系元素、铁系元素 铁系元素概述铁系元素概述铁系元素概述铁系元素概述 第第族过渡元素族过渡元素3d3d电子已超过电子已超过5 5个，全部个，全部d d电子参电子参与成键的可能性逐渐减小，所以铁系元素不像其与成键的可能性逐渐减小，所以铁系元素
40、不像其前面的过渡元素易形成前面的过渡元素易形成VO3-VO3-，CrOCrO4 42-,MnO2-,MnO4 4- -那样那样的含氧酸根离子。铁系元素中只有的含氧酸根离子。铁系元素中只有d d电子最少的铁，电子最少的铁，可以形成很不稳定的、氧化数为可以形成很不稳定的、氧化数为+6 (+6 (如高铁酸根如高铁酸根FeO42-)FeO42-)的化合物。一般条件下，铁的氧化数为的化合物。一般条件下，铁的氧化数为+2+2和和+3+3， 其中氧化数为其中氧化数为+3+3的化合物最稳定的化合物最稳定( (为什么为什么?)?)。钴的氧化数可为。钴的氧化数可为+2+2，+3+3。镍主要形成氧化数。镍主要形成氧
41、化数为为+2+2的化合物。的化合物。铁铁白色金属。磁性材料（1）磁性（2）生锈5、铜族元素、铜族元素铜族元素的单质铜族元素的单质铜族元素的单质铜族元素的单质单质：Cu, Ag, Au矿物：孔雀石：Cu2(OH)2CO3 辉银矿：Ag2S 碲金矿：AuTe2存在：物理性质物理性质n n特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄)n n熔点、沸点较其它过渡金属低n n导电性、导热性好，且AgCuAun n延展性好铜：n n铜是人类最早使用的金属。早在史前时代铜是人类最早使用的金属。早在史前时代, ,人们就开人们就开始采掘露天铜矿始采掘露天铜矿, ,并用获取的铜制造武器、式具和其并用获取的铜制造武
42、器、式具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。n n铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中的含量约为的含量约为0.010.01，在个别铜矿床中，铜的含量可，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到以达到3 35 5。n n自然界中的铜，多数以化合物即铜矿物存在。铜矿自然界中的铜，多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。铜的性能铜的性能 n n铜具有
43、良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和延展性铜具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和延展性等物理化学特性。导电性能和导热性能仅次于银，等物理化学特性。导电性能和导热性能仅次于银，纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。纯铜的纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。纯铜的新鲜断面是玫瑰红色的新鲜断面是玫瑰红色的, ,但表面形成氧化铜膜后但表面形成氧化铜膜后, ,外外观呈紫红色观呈紫红色, ,故常称紫铜。故常称紫铜。 n n铜除了纯铜外，铜可以与锡、锌、镍等金属化合成铜除了纯铜外，铜可以与锡、锌、镍等金属化合成具有不同特点的合金，即青铜、黄铜和白铜。在纯具有不同特点的合金，即青铜、黄铜和白铜。在纯铜（铜（99
44、.99%99.99%）中加入锌，则称黄铜，如含铜量）中加入锌，则称黄铜，如含铜量8080, ,含锌量含锌量20%20%的普通黄铜管用于发电厂的冷凝器和汽的普通黄铜管用于发电厂的冷凝器和汽车散热器上；加入镍称为白铜，剩下的都称为青铜，车散热器上；加入镍称为白铜，剩下的都称为青铜，除了锌和镍以外，加入其它金属元素的所有铜合金除了锌和镍以外，加入其它金属元素的所有铜合金均称做青铜，加入什么元素就称为什么元素，最主均称做青铜，加入什么元素就称为什么元素，最主要的青铜是锡磷青铜和铍青铜。要的青铜是锡磷青铜和铍青铜。 银：银： Ag Ag在地壳中的含量很少，仅占在地壳中的含量很少，仅占1 11010-5-
45、5% %，在自然界，在自然界中有单质的自然银存在，但主要以化合物状态产中有单质的自然银存在，但主要以化合物状态产出。出。 纯银为银白色，熔点纯银为银白色，熔点960.8960.8，沸点，沸点22102210，密，密度度10.4910.49克克/ /厘米厘米3 3。银是面心立方晶格，塑性良好，。银是面心立方晶格，塑性良好，延展性仅次于金，但当其中含有少量砷延展性仅次于金，但当其中含有少量砷AsAs、锑、锑SbSb、铋铋BiBi时，就变得很脆。时，就变得很脆。 银是导电性和导热性最高的金属；银的反光能力银是导电性和导热性最高的金属；银的反光能力特别强，经抛光后能反射特别强，经抛光后能反射95%95
46、%的可见光。的可见光。与与O2 2作用作用Au Ag不与O2发生反应，当有沉淀剂或配合剂存在时，可反应。O2所以不可用铜器盛氨水。银器年久变黑。 活泼性：CuAgAu与与X2 2作用作用常温下反应常温下反应较慢只能在加热条件下进行AgBr 卤化银都有感光分解的性质，可用于照相术。照相底片上涂有含溴化银胶体粒子的明胶凝胶，胶粒中的溴化银在光的作用下分解。将感光后的底片用有机还原剂处理使含有银粒的溴化银离子被还原为金属而变成黑色，最后在定影液作用下，使底片上未感光的溴化银溶去。AgI 碘化银在人工降雨中所起的作用在气象学上称作冷碘化银在人工降雨中所起的作用在气象学上称作冷云催化。碘化银只要受热后就
47、会在空气中形成极云催化。碘化银只要受热后就会在空气中形成极多极细（只有头发直径的百分之一到千分之一）多极细（只有头发直径的百分之一到千分之一）的碘化银粒子。的碘化银粒子。1g1g碘化银可以形成几十万亿个微碘化银可以形成几十万亿个微粒。这些微粒会随气流运动进入云中，在冷云中粒。这些微粒会随气流运动进入云中，在冷云中产生几万亿到上百亿个冰晶。因此，用碘化银催产生几万亿到上百亿个冰晶。因此，用碘化银催化降雨不需飞机，设备简单、用化降雨不需飞机，设备简单、用 量很少，费用低量很少，费用低廉，可以大面积推广。廉，可以大面积推广。 除了人工降水（雨、雪）除了人工降水（雨、雪）外，碘化银还可以用于人工消云雾
48、、消闪电、削外，碘化银还可以用于人工消云雾、消闪电、削弱台弱台 风、抑制冰雹等。风、抑制冰雹等。 6、锌族元素的重要化合物、锌族元素的重要化合物ZnCl2 2 氯化锌的浓溶液通常称为焊药水，在焊接金属时用它溶解、清除金属表面的氧化物而不损害金属表面，便于焊接。氯化锌水溶液还可作木料防腐剂，浓的氯化锌水溶液能溶解淀粉、丝绸和纤维素，因此不能用纸过滤。ZnCl2 2H2 2O的糊状物，由于生成Zn(OH)Cl而迅速硬化，所以可用作牙科粘合剂。氯化汞和氯化亚汞氯化汞和氯化亚汞氯化汞为针状晶体，可溶于水，有剧毒。氯化汞为共价型分子。熔融时不导电，熔点很低易升华，俗称升汞。氯化亚汞是不溶于水的白色固体，
49、无毒，因味略甜俗称甘汞，医药上用作轻泻剂、利尿剂；化工上常用作甘汞电极。10.6f区元素区元素f 区元素在周期表中的位置 有关有关f 区元素定义的争论仍在继续：区元素定义的争论仍在继续：一种意见将镧系和锕系分别界定为一种意见将镧系和锕系分别界定为一种意见将镧系和锕系分别界定为一种意见将镧系和锕系分别界定为LaLa之后的之后的之后的之后的1414种元种元种元种元素和素和素和素和AcAc之后的之后的之后的之后的1414种元素，结果是镧系不包括种元素，结果是镧系不包括种元素，结果是镧系不包括种元素，结果是镧系不包括LaLa而锕系而锕系而锕系而锕系不包括不包括不包括不包括AcAc；另一种意见是镧系应包
50、括另一种意见是镧系应包括另一种意见是镧系应包括另一种意见是镧系应包括LaLa而锕系应包括而锕系应包括而锕系应包括而锕系应包括Ac,Ac,各有各有各有各有 1515个元素个元素个元素个元素. .这都与这都与这都与这都与 f f 电子的填充有关电子的填充有关电子的填充有关电子的填充有关. .“ “稀土稀土稀土稀土”别致有趣的名字：别致有趣的名字：别致有趣的名字：别致有趣的名字：1818世纪得名，世纪得名，世纪得名，世纪得名，“ “稀稀稀稀” ”原指稀贵，原指稀贵，原指稀贵，原指稀贵，“ “土土土土” ”是是是是指其氧化物难溶于水的指其氧化物难溶于水的指其氧化物难溶于水的指其氧化物难溶于水的“ “土
51、土土土”性性性性. .其实稀土其实稀土其实稀土其实稀土元素在地壳中的含量并不稀少，性质也不象土，元素在地壳中的含量并不稀少，性质也不象土，元素在地壳中的含量并不稀少，性质也不象土，元素在地壳中的含量并不稀少，性质也不象土，而是一组活泼金属，而是一组活泼金属，而是一组活泼金属，而是一组活泼金属，“ “稀土稀土稀土稀土” ”之称只是一种之称只是一种之称只是一种之称只是一种历史的习惯历史的习惯历史的习惯历史的习惯. .根据根据根据根据IUPACIUPAC推荐，把推荐，把推荐，把推荐，把5757至至至至7171的的的的1515个元个元个元个元素称为镧系元素，用素称为镧系元素，用素称为镧系元素，用素称为
52、镧系元素，用LnLn表示表示表示表示 ，它们再加上，它们再加上，它们再加上，它们再加上2121号的号的号的号的 钪钪钪钪 和和和和3939号的号的号的号的 钇钇钇钇 称为稀土元素，用称为稀土元素，用称为稀土元素，用称为稀土元素，用RERE表表表表示示示示. .镧系收缩定定定定义义义义 指镧系元素的离子半径随原子序数的增加而依次减指镧系元素的离子半径随原子序数的增加而依次减指镧系元素的离子半径随原子序数的增加而依次减指镧系元素的离子半径随原子序数的增加而依次减小的现象小的现象小的现象小的现象. .有人也把这叫做有人也把这叫做有人也把这叫做有人也把这叫做“ “单向变化单向变化单向变化单向变化”.
53、”.产生原因产生原因产生原因产生原因 随原子序数增大，电子填入随原子序数增大，电子填入随原子序数增大，电子填入随原子序数增大，电子填入44f f 层，层，层，层，f f 电子云较分电子云较分电子云较分电子云较分散，对散，对散，对散，对5 5d d 和和和和66s s 电子屏蔽不完全，电子屏蔽不完全，电子屏蔽不完全，电子屏蔽不完全，Z*Z*增大，对外层电子增大，对外层电子增大，对外层电子增大，对外层电子吸引力增大吸引力增大吸引力增大吸引力增大 ，使电子云更靠近核，使电子云更靠近核，使电子云更靠近核，使电子云更靠近核 ，造成了半径逐渐减小，造成了半径逐渐减小，造成了半径逐渐减小，造成了半径逐渐减小
54、而产生了所谓而产生了所谓而产生了所谓而产生了所谓“ “镧系收镧系收镧系收镧系收 缩效应缩效应缩效应缩效应”. ”.产生影响产生影响1.1.收缩缓慢是指相邻两个元素而言，两两之间的减小幅度不收缩缓慢是指相邻两个元素而言，两两之间的减小幅度不收缩缓慢是指相邻两个元素而言，两两之间的减小幅度不收缩缓慢是指相邻两个元素而言，两两之间的减小幅度不如其他过渡元素两两之间的减小幅度大，使镧系元素内部如其他过渡元素两两之间的减小幅度大，使镧系元素内部如其他过渡元素两两之间的减小幅度大，使镧系元素内部如其他过渡元素两两之间的减小幅度大，使镧系元素内部性质太相似，增加了分离困难性质太相似，增加了分离困难性质太相似
55、，增加了分离困难性质太相似，增加了分离困难 2.2. 也使镧系元素后的第三过渡系的离子半径接近于第二过渡也使镧系元素后的第三过渡系的离子半径接近于第二过渡也使镧系元素后的第三过渡系的离子半径接近于第二过渡也使镧系元素后的第三过渡系的离子半径接近于第二过渡系同族。使其化学性质相似，在矿物中共生，分离困难；系同族。使其化学性质相似，在矿物中共生，分离困难；系同族。使其化学性质相似，在矿物中共生，分离困难；系同族。使其化学性质相似，在矿物中共生，分离困难；3.3.使使使使YY的原子半径处于的原子半径处于的原子半径处于的原子半径处于HoHo（钬）（钬）（钬）（钬） 和和和和ErEr（铒）之间，使其化（
56、铒）之间，使其化（铒）之间，使其化（铒）之间，使其化学性质与镧系元素非常相似，在矿物中共生，分离困难故学性质与镧系元素非常相似，在矿物中共生，分离困难故学性质与镧系元素非常相似，在矿物中共生，分离困难故学性质与镧系元素非常相似，在矿物中共生，分离困难故在稀土元素分离中将其归于重稀土一组在稀土元素分离中将其归于重稀土一组在稀土元素分离中将其归于重稀土一组在稀土元素分离中将其归于重稀土一组. .锕系元素简介锕系元素都具放射锕系元素都具放射锕系元素都具放射锕系元素都具放射 玛玛玛玛 丽丽丽丽 居居居居 里里里里 (Marie(MarieS.Curie)S.Curie)法法法法 籍籍籍籍 波波波波 兰
57、兰兰兰 人人人人 （ 1867-1934)1867-1934) 玛玛玛玛丽丽丽丽居居居居里里里里是是是是举举举举世世世世闻闻闻闻名名名名的的的的女女女女科科科科学学学学家家家家、两两两两次次次次 诺诺诺诺贝贝贝贝尔尔尔尔奖奖奖奖金金金金获获获获得得得得者者者者. .她她她她在在在在科科科科学学学学上上上上的的的的巨巨巨巨大大大大成成成成就就就就和和和和她她她她那那那那崇崇崇崇高高高高的的的的思思思思想想想想品品品品质质质质；赢赢赢赢得得得得了了了了世世世世界界界界人人人人民民民民的的的的普普普普遍遍遍遍赞赞赞赞誉誉誉誉. .玛玛玛玛丽丽丽丽 居居居居里里里里顽顽顽顽强强强强地地地地战战战战斗斗
58、斗斗了了了了一一一一年年年年又又又又一一一一年年年年，头头头头上上上上的的的的白白白白发发发发一一一一天天天天天天天天增增增增多多多多了了了了，本本本本来来来来就就就就消消消消瘦瘦瘦瘦的的的的面面面面容容容容更更更更清清清清瘦瘦瘦瘦了了了了，可可可可她她她她却却却却乐乐乐乐此此此此不不不不疲疲疲疲，决决决决心心心心 “ “不不不不虚虚虚虚度度度度一一一一生生生生.” .”她她她她写写写写了了了了许许许许多多多多著著著著名名名名论论论论文文文文，完完完完成成成成了了了了由由由由镭镭镭镭盐盐盐盐分分分分析析析析出出出出金金金金属属属属镭镭镭镭 的的的的精精精精细细细细实实实实验验验验. .一一一一
59、九九九九O O七七七七年年年年，她她她她提提提提炼炼炼炼出出出出纯纯纯纯氯氯氯氯化化化化镭镭镭镭，精精精精确确确确地地地地测测测测定定定定了了了了它它它它 的的的的原原原原子子子子量量量量。一一一一九九九九一一一一O O年年年年，她她她她提提提提炼炼炼炼出出出出纯纯纯纯镭镭镭镭元元元元素素素素，并并并并测测测测出出出出锗锗锗锗元元元元素素素素的的的的各各各各 种种种种特特特特性性性性，完完完完成成成成了了了了她她她她的的的的名名名名著著著著论论论论放放放放射射射射性性性性一一一一书书书书. .正正正正是是是是由由由由于于于于这这这这些些些些杰杰杰杰出出出出的的的的 贡贡贡贡献献献献，一一一一九九九九一一一一一一一一年年年年，她她她她再再再再次次次次荣获了诺贝尔化学奖荣获了诺贝尔化学奖荣获了诺贝尔化学奖荣获了诺贝尔化学奖. .
