第八章 s区和p区元素（课件）-《无机化学》同步教学（国防大学出版社）

无机化学 第八章 s区和p区元素 第二节 s区元素 第三节 卤素及其化合物 第四节 氧族元素及其化合物 第一节 元素简介 第八章 s区和p区元素 第六节 碳族元素及其化合物 第七节 硼族元素及其化合物 第八节 稀有气体 第五节 氮族元素及其化合物 第九节 常见阴离子的鉴定 人类对化学元素的发现、认识和利用经历了漫长而曲折的过程。迄今为止，人类已发现和合成了一百多种元素，其中地球上天然存在的元素有90余种。这些元素所组成的单质和化合物的制备、性质及其变化规律是无机化学的主要研究内容。本章重点介绍s区和p区元素所组成的单质和化合物的制备、结构、性质及其变化规律，各区元素的划分可参见书后的元素周期表。 第八章 s区和p区元素 第一节 元 素 简 介 元素的发现与分类 一、 元素的发现与人类文明进步有着密切的关系。18世纪的工业革命促进了化学的变革，使化学从愚昧中解放出来，进入实验科学阶段，所以在这一百年间发现了19种元素，而在此前的千年内只发现了13种元素。19世纪科学技术迅速进步，使元素的发现不再受天然存在的局限。那些因半衰期短、在自然界无法长期存在的放射性元素也可以通过人工核反应制造。元素按其主要性质可分为金属、非金属、准金属和稀有气体四类。 元素在自然界的分布 二、 人类赖以生存的地球纵深约6470 km，依次由地核、地幔和地壳构成。地球的表面被岩石、水和大气所覆盖，其中大约分布有90余种元素。 元素在地壳中的含量称为丰度，通常以质量分数或原子的物质的量分数表示。表8-1列出了地壳中含量最高的10种元素，以质量百分数表示它们的丰度。 这10种元素占地壳总质量的99.2%。钛在地壳中丰度虽然不低，但它分布分散，难以提纯，直到20世纪40年代才被重视，并被归入稀有金属。 第一节 元 素 简 介 我国矿产资源的特点是“稀有元素不稀有，丰产元素不丰富”，如我国的钨、稀土、锑、锂、钒等稀有金属储量占世界首位， 其中钨的储量是世界其他各国已知总量的3倍多，稀土是其他各国总量的4倍多，锑占世界储量的44%，铜、锡、铅、锰、镍、钛、铌、钼等储量也名列世界前茅。 第一节 元 素 简 介 地表的上方有约100 km厚的大气层，占地球总质量的百万分之一。大气组成按体积百分数计，有氮气（78.09%）、氧气（20.95%）、稀有气体（0.94%）、CO2（0.0314.%）等十余种组分。其中除氮气、氧气和稀有气体组成比较固定外，其余组分随地域、环境的不同而异。尤其在三废治理不完备的大型工厂密集区，污染对大气的组成必然产生影响。大气也是一座天然宝库，世界各国每年要向大气索取大量的O2、N2和稀有气体。 第一节 元 素 简 介 第二节 s 区 元 素 s区金属 一、 s区元素的通性 1. s区金属又称为成碱金属，包括第Ⅰ A族的碱金属元素Li、Na、K、Rb、Cs、Fr和第Ⅱ A族的碱土金属元素Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra。它们以卤化物、硫酸盐、碳酸盐和硅酸盐存在于地壳中。Rb、Cs在自然界存在较少，是稀有金属；Fr和Ra是放射性金属，Fr放射性极强，半衰期极短，在天然放射性衰变和核反应中可形成微量的Fr，而Ra首先被玛丽·居里(Marie Curie)从沥青油矿中分离出来，其所有的同位素都具有放射性且寿命最长，如226Ra的半衰期为1602年。 成碱金属的基本性质列入表8-2中。成碱金属在物理性质方面表现出金属的外观和良好的导电性，但硬度、熔点和沸点与其他金属相比很低。这是因为成碱金属成键电子数少，金属键弱，反映在宏观性质上表现出低熔点、低沸点和低硬度的特点。第Ⅰ A和第Ⅱ A族元素的电子构型分别为ns1和ns2，它们能失去1个或2个电子形成氧化数为+1或+2的离子型化合物。同族中它们的有效核电荷相等，但自上而下，原子（离子）半径依次增大，电离能、电负性逐渐降低，金属活泼性增强。 第一节 元 素 简 介 第一节 元 素 简 介 第二节 s 区 元 素 从它们的电离能、电负性和电极电势看，它们都是活泼金属，几乎能与所有的非金属单质发生化学反应生成离子化合物。 从表8-2可见，成碱金属的电离能很小，标准电极电势均呈负数，且绝对值很大，表明不论是在水溶液还是在干态状态下都具有极强的还原性。 成碱金属的物理性质列于表8-3。 第二节 s 区 元 素 成碱金属能与水迅速反应放出氢气，所以不能在水溶液中用于还原任何物质，但可成为非水介质中有机化学反应的重要还原剂。同时也是高温条件下从氧化物或氯化物中制备稀有金属的重要还原剂。当然，这些反应必须在真空或稀有气体保护下进行。 对比锂和镁的性质，不难发现在它们