s区、d区、ds区重要元素及其化合物s区、d区、ds区重要元素及其化合物.doc

s区、d区、ds区重要元素及其化合物 (s Block, ds Block, d Block Elements and Compounds) 9.1 s区元素 s区元素中锂(Lithium)、钠(Sodium)、钾(Potassium)、铷(Rubidium)、铯(Cesium)、钫(Francium)六种元素被称为碱金属(alkali　Metals)元素。铍（Beryllium）、镁(Magnesium)、钙(Calcium)、锶(Strontium)、钡(Barium)、镭(Radium)六种元素被称为碱土金属(alkaline earth metals)元素。锂、铷、铯、铍是稀有金属元素，钫和镭是放射性元素。 碱金属和碱土金属原子的价层电子构型分别为ns1和ns2，它们的原子最外层有1～2个电子，是最活泼的金属元素。 9.1.1 通性 碱金属和碱土金属的基本性质分别列于表9-1和表9-2中。 表9-1碱金属的性质 锂 钠 钾 铷 铯 原子序数 3 11 19 37 55 价电子构型 2s1 3s1 4s1 5s1 6s1 原子半径/pm 155 190 255 248 267 沸点/℃ 1317 892 774 688 690 熔点/℃ 180 97.8 64 39 28.5 电负性( 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 电离能/kJ·mol－1 520 496 419 403 376 电极电势EΘ(M+/M)/V -3.045 -2.714 -2.925 -2.925 -2.923 氧化数 +1 +1 +1 +1 +1 碱金属原子最外层只有1个ns电子，而次外层是8电子结构(Li的次外层是2个电子)，它们的原子半径在同周期元素中(稀有气体除外)是最大的，而核电荷在同周期元素中是最小的，由于内层电子的屏蔽作用较显著，故这些元素很容易失去最外层的1个s电子，从而使碱金属的第一电离能在同周期元素中最低。因此，碱金属是同周期元素中金属性最强的元素。碱土金属的核电荷比碱金属大，原子半径比碱金属小，金属性比碱金属略差一些。 s区同族元素自上而下随着核电荷的增加，无论是原子半径、离子半径，还是电离能、电负性以及还原性等性质的变化总体来说是有规律的，但第二周期的元素表现出一定的特殊性。例如锂的EΘ(Li+/Li)反常地小。 表9-2碱土金属的性质 铍 镁 钙 锶 钡 原子序数 4 12 20 38 56 价电子构型 2s2 3s2 4s2 5s2 6s2 原子半径/pm 112 160 197 215 222 沸点/℃ 2970 1107 1487 1334 1140 熔点/℃ 1280 651 845 769 725 电负性( 1.5 1.2 1.0 1.0 0.9 第一电离能/kJ·mol－1 第二电离能/kJ·mol－1 899 1757 738 1451 590 1145 549 1064 503 965 电极电势EΘ(M+/M)/V -1.85 -2.37 -2.87 -2.89 -2.90 氧化数 +2 +2 +2 +2 +2 s区元素的一个重要特点是各族元素通常只有一种稳定的氧化态。碱金属的第一电离能较小，很容易失去一个电子，故氧化数为＋1。碱土金属的第一、第二电离能较小，容易失去2个电子，因此氧化数为＋2。 在物理性质方面，s区元素单质的主要特点是：轻、软、低熔点。密度最低的是锂（0.53g·cm-3），是最轻的金属，即使密度最大的镭，其密度也小于5（密度小于5的金属统称为轻金属）。碱金属、碱土金属的硬度除铍和镁外也很小，其中碱金属和钙、锶、钡可以用刀切，但铍较特殊，其硬度足以划破玻璃。从熔、沸点来看，碱金属的熔、沸点较低，而碱土金属由于原子半径较小，具有2个价电子，金属键的强度比碱金属的强，故熔、沸点相对较高。 s区元素是最活泼的金属元素，它们的单质都能与大多数非金属反应，例如极易在空气中燃烧。除了铍、镁外，都较易与水反应。s区元素形成稳定的氢氧化物，这些氢氧化物大多是强碱。 s区元素所形成的化合物大多是离子型的。第二周期的锂和铍的离子半径小，极化作用较强，形成的化合物基本上是共价型的，少数镁的化合物也是共价型的；也有一部分锂的化合物是离子型的。常温下s区元素的盐类在水溶液中大都不发生水解反应。 9.1.2 s区元素的重要化合物 (1)氧化物 (1.1)氧化物种类与制备 碱金属、碱土金属与氧能形成多种类型的氧化物：正常氧化物、过氧化物、超氧化物、臭氧化物（含有O3－）以及低氧化物，其中前三种的主要形成条件见表9-3。 表9-3 s区元素形成的氧化物 阴离子 直接形成 间接形成 正常氧化物 O2－ Li，Be，Mg，Ca，Sr，Ba s区所