第十章无机化学(课件).ppt

无机及分析化学第十章 第十章 元素化学 （Chemistry of Element） 10.1 元素概述 10.2 s区元素 10.3 p区元素 10.4 d区元素 10.5 ds区元素 10.6 f区元素 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 元素化学是研究元素所组成的单质和化合物的制备、性质及其变化规律的一门学科，它是各门化学学科的基础。元素及其化合物性质对工农业生产及人类生活产生着巨大的影响意义。本章仅对各区元素的性质作一概述，并对一些重要元素及其化合物作简单介绍。 10.1 元素概述 10.1.1 元素分布 迄今为止，人类已经发现的元素和人工合成的元素共112种，其中地球上天然存在的元素有92种。元素在地壳中的含量称为丰度，常用质量分数来表示。 地壳包括岩石圈、水圈、大气圈，约占地球总重量的0.7%。地壳中含量居前十位元素见表10-1。 表10-1 地壳中主要元素的质量百分数 10种元素占了地壳总质量的99.2%。而且轻元素含量较高，重元素含量较低。 海洋是元素资源的巨大宝库，人类一直在探索、开发海洋资源。 表11-2 海水中元素含量（未计水和溶解气体量） 除上表所列元素外，海水中尚含有微量的U、Zn、Cu、Mn、Ag、Au、Ra等，共约50余种元素。这些元素大多与其它元素结合成无机盐的形式存在于海水中。由于海水总体积（约1.4×109Km3）十分巨大，虽然某些元素的百分含量极低，但在海水中的总含量却十分惊人，如I2总量达7.0×1013Kg 。因此，海洋是一个巨大的物资库。 10.1.2.元素分类 根据研究目的的不同，元素的分类常见的有三种： 1．金属与非金属 根据元素的性质进行分类，分为金属与非金属。 在元素周期表中，以B—Si—As—Te—At和Al—Ge—Sb—Po两条对角线为界，处于对角线左下方元素的单质均为金属，包括s区、ds区、d区、f区及部分p区元素；处于对角线右上方元素的单质为非金属，仅为p区的部分元素；处于对角线上的元素称为准金属，其性质介于金属和非金属之间，大多数的准金属可作半导体。 2．普通元素和稀有元素 根据元素在自然界中的分布及应用情况，将元素分为普通元素和稀有元素。稀有元素一般指在自然界中含量少，或被人们发现的较晚，或对它们研究的较少，或提炼它们比较困难，以致在工业上应用也较晚的元素。前四周期（Li，Be，稀有气体除外），ds区元素为普通元素，其余为稀有元素。 通常稀有元素也可继续分为：轻稀有金属、高熔点稀有金属、分散稀有元素、稀有气体、稀土金属、放射性稀有元素等。 3．生命元素与非生命元素 根据元素的生物效应不同，又分为有生物活性的生命元素和非生命元素。 生命元素又可根据在人体中的含量及作用再进行细分，可分为人体必需元素（essential elements）（包括宏量元素和微量元素）和有毒元素（toxic elements）。 10.2 s区元素 10.2.1 s区元素的通性 s区元素位于元素周期表中的IA族和IIA族，分别称为碱金属和碱土金属。IA族除H外，有Li，Na，K，Rb，Cs，Fr共6个元素；IIA族有Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Ra共6个元素。其中Fr和Ra为放射性元素。 1．电子构型 s区元素（除H外）的价电子构型分别为ns1、ns2，在同周期中，它们具有较小的电离能、较大的原子半径，易失去外层电子，表现出金属性，其稳定氧化值为+1（IA）和+2（IIA）。它们的化合物（除Li、Be外）均为离子型化合物。 2．物理性质 s区元素（除H外）的单质均为金属，具有金属光泽。它们的金属键较弱，因此，具有熔点低、硬度小、密度小等特点。另外，s区元素还具有良好的导电性能和传热性质。 3．化学性质 s区元素（除H外）的电负性和电离能均较小，表现出典型的金属性。在同周期中，它们是最活泼的金属，在同族中，其金属活泼性从上到下依次增大，即还原性依次增强。它们可以与氧、卤素、氢、水和酸等多种物质发生反应，在反应中，它们均是强还原剂。 碱金属与具有相同电子层的碱土金属相比，碱金属的核电荷少，原子半径大，原子核吸引外层电子的能力弱，最外层电子更易失去，即碱金属的还原性比碱土金属的还原性强。 10.2.2 重要元素及其化合物 1.氧化物 碱金属和碱土