第十章 堿金屬和堿土金屬(.doc)

1、1第十章氫、堿金屬和堿土金屬Chapter10Hydrogen、AlkaliAlkaliearthMetals101氫及其化合物及其化合物Hydrogenitscompounds氫在周期表中既能排IA，又能排ⅦA，這是由于第一周期的稀有氣體電子構(gòu)型為1s。一、單質(zhì)氫（SimpleSubstanceofHydrogen）1氫的同位素（Theisotopes）“isotope”這個(gè)詞是英國(guó)科學(xué)家索迪（F.Soddy）于1911年開始使用的，

2、到了1919年另一位英國(guó)科學(xué)家阿斯頓（F.W.Aston）制成了質(zhì)譜儀（massspectroscopy）可以用來(lái)分離不同質(zhì)量的粒子并且測(cè)定其質(zhì)量。他用質(zhì)譜儀先后從71種元素中陸續(xù)找到了202種同位素。最引人關(guān)注的是最輕的元素氫有沒有同位素，前后用了十幾年時(shí)間，沒有得到肯定的結(jié)果。到了1931年底美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的尤里（Urey）教授和他的助手把四升液氫在三相點(diǎn)(14K)下緩慢蒸發(fā)，在最后剩下的幾立方毫米液氫中，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)為2的重氫，

3、稱為氘。后來(lái)英美科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)為3的氚。氘的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)界在本世紀(jì)三十年代初的一件大事。尤里因該成果，獲得1934年的Nobel化學(xué)獎(jiǎng)。(1)ppnp2nProtiumDeuteriumTritium氕氘氚(2)存在：H:D=6800:1(原子個(gè)數(shù))H:T=1010:1(3)制備（Preparation）Tritium是半衰期（halflife）為12.6年的β放射性衰變體。通常只有核反應(yīng)才能獲得HeT3231??????T31例如

4、：THenLi31421063?????TCnN3112610147?????可由重水（D2O）獲得，重水的制備可利用：D21H2SD2OD2SH2O的原理來(lái)制備重水熱冷工廠每生產(chǎn)一噸重水，必須加工四萬(wàn)五千噸水，循環(huán)使用十五萬(wàn)噸H2S。濃或純的D2O不能維持動(dòng)植物生命，重水對(duì)一般動(dòng)植物的致死濃度為60%。(4)氫同位素形成的單質(zhì)H2、D2、T2，在化學(xué)性質(zhì)上完全相同，但物理性質(zhì)上有差別。如H2b.p.=20.4K，D2b.p.=23.5

5、K，因?yàn)殡拥馁|(zhì)量比氫原子大一倍，H2O與D2O沸點(diǎn)上的差別反映了重水中的氫鍵比普通水中的氫鍵更強(qiáng)些。2Properties：(1)Physicalproperties:H2極難溶于水和有機(jī)溶劑，可以貯存在金屬（Pt、Pd）和合金（LaNi5）中固態(tài)氫又稱為金屬氫：在晶格質(zhì)點(diǎn)上為質(zhì)子，而電子為整個(gè)晶體共享，所以這樣的晶體具有導(dǎo)電性。固態(tài)氫是六方分子晶格（hexagonalmolecularlattice）。(2)Chemicalpro

6、perties：32在形成化合物時(shí)，堿金屬元素以離子鍵結(jié)合為特征，但也呈現(xiàn)一定程度的共價(jià)性。最典型的離子化合物CsF也有共價(jià)性。(1)氣態(tài)雙原子分子Na2(g)、Cs2(g)以共價(jià)鍵結(jié)合(2)Li的一些化合物中共價(jià)成份最大，從Li→Cs的化合物，共價(jià)傾向減小。(3)某些堿金屬的有機(jī)物，有共價(jià)特征。例如Li4(CH3)4甲基鋰3MM??LiNaKRbCsMe?→M(sol)?3.05?2.71?2.92?2.93?2.92Me?→M(me

7、t)?2.1?2.43?2.61?2.74?2.91這是由于Li離子的水合焓高(enthalpyofhydration)，使得V05.3Li(sol)Li????BnHaber循環(huán)：?hHmM(g)p?sHmI1M(s)M(aq)eM(g)eP=I1?sHm?hHm二、LithiumitsCompounds1Generalproperties:(1)在堿金屬中，鋰的第一電離能I1比其它堿金屬都大，原子半徑和離子半徑最小(2)其性質(zhì)相似于

8、鎂（magnesium），這稱為周期系中的對(duì)角線相似規(guī)則（diagonalresemblanceintheperiodicsystem）(3)有高的溶劑化能（energyofsolvation）(4)在有機(jī)化合物中呈共價(jià)鍵(5)由于Li在化合物中呈離子鍵特征，所以其配位數(shù)可以超過四，這是和其它第二周期元素不同之處2TheSimpleSubstance(1)Lithiumisasoftsilverywhitemetalm.p.171℃b.

9、p.1350℃density0.534gcm?3thelightestofallmetals.(2)Preparation：ax.paraffinwvaselineLiC)350KCl(m.p.LiCl?????(3)與非金屬反應(yīng)。加熱時(shí)，它直接與S、C、H2反應(yīng)(4)在空氣中被氧化，生成Li2O和Li3N；在CO2中加強(qiáng)熱，可以燃燒。(5)與金屬（Mg、Zn、Al等）反應(yīng)，生成金屬互化物（intermetalliccompounds）