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天津大学无机化学课件第十章碱金属和碱土金属•碱金属和碱土金属的概述contents•碱金属和碱土金属的性质•碱金属和碱土金属的化合物目录•碱金属和碱土金属的应用•碱金属和碱土金属的未来发展与挑战01碱金属和碱土金属的概述定义与特性定义碱金属和碱土金属是元素周期表中的两类元素,位于ⅠA和ⅡA族特性碱金属具有活泼的化学性质,表现出较强的还原性,而碱土金属的化学性质相对较为稳定,表现出较弱的还原性碱金属和碱土金属在自然界中的存在形式碱金属主要存在于钠、钾、铷、铯等矿物中,其中钠和钾是最常见的碱金属元素,广泛存在于土壤、水和盐类矿物中碱土金属主要存在于钙、锶、钡等矿物中,其中钙是最常见的碱土金属元素,广泛存在于石灰石、大理石等岩石中碱金属和碱土金属的发现与历史碱金属的发现钠和钾是最早被人类发现的碱金属元素,可以追溯到公元前3世纪左右碱土金属的发现钙、锶、钡等碱土金属元素的发现可以追溯到18世纪末和19世纪初,当时科学家们开始研究石灰石和其他岩石的成分,并从中分离出了这些元素02碱金属和碱土金属的性质物理性质颜色与状态熔点与沸点密度与硬度碱金属和碱土金属的单质通常是碱金属的熔点和沸点较低,而碱碱金属和碱土金属的密度一般较银白色或灰色金属,具有金属光土金属的熔点和沸点较高例如,大,但硬度较小例如,钠的密泽在标准状况下,碱金属单质钠的熔点为
97.81°C,沸点为度为
0.97g/cm³,硬度较小;而呈液态,碱土金属单质呈固态
882.9°C;而钙的熔点为848°C,钙的密度为
1.55g/cm³,硬度也沸点为1484°C较小化学性质活泼性01碱金属和碱土金属的活泼性较高,容易与空气中的氧气、水等反应例如,钠可以与水剧烈反应,生成氢氧化钠和氢气;钙也可以与水反应,但反应速度较慢还原性02碱金属和碱土金属具有较强的还原性,容易失去电子成为正离子例如,钠原子容易失去一个电子成为钠离子,钙原子也容易失去两个电子成为钙离子配位性03碱金属和碱土金属具有较强的配位性,可以形成多种配合物例如,钠离子可以与氨分子形成配离子[NH4]+[NaNH36]2+;钙离子可以与氯离子形成配离子[CaCl4]2-等电离性质电离能碱金属和碱土金属的电离能较低,容易失去电子成为正离子例如,钠原子的第一电离能为
5.139电子伏特;钙原子的第一电离能为
6.79电子伏特电导率碱金属和碱土金属的电导率较高,是良好的导体例如,钠的电导率为
1.01×107西门子/米;钙的电导率也为
1.01×107西门子/米左右离子半径碱金属和碱土金属的正离子半径较小,容易在水中或其它溶剂中离解例如,钠离子的半径为
0.097埃;钙离子的半径为
0.102埃左右03碱金属和碱土金属的化合物氧化物010203氧化钠氧化钾氧化钙Na2O,白色固体,易吸K2O,白色固体,易吸湿,CaO,白色固体,与水反湿,与水反应生成氢氧化与水反应生成氢氧化钾应生成氢氧化钙钠氢氧化物氢氧化钾KOH,强碱,易溶于水,呈强碱性氢氧化钠NaOH,强碱,易溶于水,呈强碱性氢氧化钙CaOH2,微溶于水,呈弱碱性盐类化合物硫酸钠硫酸钾硫酸钙Na2SO4,白色晶体,易K2SO4,白色晶体,易溶CaSO4,白色晶体,微溶溶于水于水于水04碱金属和碱土金属的应用在工业上的应用碱金属和碱土金属在工业上广泛应用于化学反应的催化剂、氧化剂、还原剂等例如,钙、镁等碱土金属可以作为脱硫剂用于石油和天然气的净化处理碱金属和碱土金属的化合物在玻璃、陶瓷、颜料等传统工业中也有广泛应用,如碳酸钠、氢氧化钠等碱金属和碱土金属的化合物在电池制造中也有重要应用,如锂离子电池中的锂盐和钠离子电池中的钠盐在科学研究中的应用碱金属和碱土金属在科学研究碱金属和碱土金属的某些同位碱金属和碱土金属的某些化合中有广泛的应用,如合成新的素在核物理研究中也有重要应物在材料科学中也有重要应用,化合物、研究化学反应机理等用,如用于放射性示踪剂和核如钙钛矿太阳能电池等反应堆的燃料在日常生活中的应用碱金属和碱土金属在日常生活中也有某些碱金属和碱土金属的化合物在农广泛应用,如食盐(氯化钠)、小苏业中也有应用,如过磷酸钙、硫酸钾打(碳酸氢钠)、漂白粉(次氯酸钙)等肥料等某些碱金属和碱土金属的化合物在食品添加剂、化妆品、药品等领域也有广泛应用,如氯化镁、氧化钙等碱金属和碱土金05属的未来发展与挑战新的化合物与材料的开发总结词随着科技的不断进步,碱金属和碱土金属的新化合物与材料的开发已成为研究的热点详细描述科学家们正在探索利用碱金属和碱土金属与其他元素结合,形成具有特殊性质的新型化合物或复合材料这些新材料在能源、环保、医疗等领域具有广泛的应用前景,例如新型电池材料、高效催化剂、生物医用材料等对环境的影响与可持续发展总结词碱金属和碱土金属的开采、生产和应用过程中对环境的影响已引起关注,可持续发展成为重要议题详细描述随着碱金属和碱土金属的大量应用,如何减少其对环境的破坏和实现可持续发展已成为亟待解决的问题科研人员正在研究开发更环保的开采、生产和应用技术,以降低对环境的负面影响,同时寻求可再生和循环利用的解决方案,推动行业的可持续发展未来发展的挑战与机遇总结词碱金属和碱土金属的未来发展既面临挑战,也充满机遇详细描述随着科技的快速发展和新兴领域的涌现,碱金属和碱土金属的需求量将继续增长然而,资源的有限性和环境问题也为行业发展带来了挑战未来,科研人员需加强基础研究,探索新的应用领域,同时寻求环保和可持续发展的解决方案,以应对挑战并抓住机遇THANKS感谢观看。