S区元素的单质的物理性质和化学性质思维导图

几点疏雨

2023-02-21

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中药/药学基础

无机化学

1、物理性质碱金属和碱土金属都是具有金属光泽的银白色(铍为灰色)金属。它们理性质的主要特点是：轻、软、低熔点。碱金属的密度都小于2g·cm-3，其锂、钠、钾的密度均小于1g·cm-3(表12-3)，能浮在水面上；碱土金属的密度小于5。它们都是轻金属昼。

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思维导图大纲

1、物理性质

碱金属和碱土金属都是具有金属光泽的银白色(铍为灰色)金属。它们理性质的主要特点是：轻、软、低熔点。碱金属的密度都小于2g·cm-3，其锂、钠、钾的密度均小于1g·cm-3(表12-3)，能浮在水面上；碱土金属的密度小于5。它们都是轻金属昼。碱金属的密度小与它们的原子半径比较大、晶体结构为堆积密度比较小的体心立方以及摩尔质量比较小等因素有关；同样，可以从原子半径、晶体结构和摩尔质量的变化来了解碱土金属的密度比同周期碱金属的密度有所增大的事实。

碱金、属碱土金属的硬度很小，除铍、镁外，它们的硬度都小于2。碱金属和钙、锶、钡可以用刀子切割。碱金属原子半径较大，又只有1个价电子，所形成的金属键很弱，它们的熔点、沸点都较低。铯的熔点比人的体温还低。碱土金属原子半径比相应的碱金属小，具有2个价电子，所形成的金属键比碱金属的强，故它们的熔点、沸点比碱金属高。在碱金属、碱土金属的晶体中有活动性较强的自由电子，因而它们具有良好的导电性、导热性。钠的导电性比铜、铝还好。

s区元素的物理性质与它们在实际中的应用密切相关，如镁铅合金是大家熟悉的轻质合金。镁合金具有很好的机械强度和质轻的特点，是很重要的结构材料。航空工业应用了大量的镁合金，直升飞机需要极轻的材料，镁合金广泛地应用于直升飞机的制造上。镁合金也成为各种运输工具、军事器材(枪炮零件)、通讯器材等的重要结构材料。目前在空间轨道飞行器上所用的镁比任何其他金属都多。随着火箭、导弹、人造地球卫星和各种空间运载工具的发展，镁合金的用量将越来越多。

除镁之外，锂、铍的合金也有较多的应用。例如，锂铅合金0.4％Li，0.70％Cu，0．6％Na，其余为铅)使铅的硬度增大，可用来制造火车的机车轴承。锂铝合金也具有高强度和低密度的性能，锂合金也是制造航空、宇航产品所需要的材料。含2．6％Be的铍镍合金的强度与不锈钢相似。62％Be和38％A1的合金被称为"锁合金"，其弹性模数高，密度低，并容易成型。铍青铜是铍与铜的合金，少量的铍可以大大增加铜的硬度和导电性。铍作为最有效的中子减速剂和反射剂之一用于核反应堆。铍还可以用X射线管的窗口材料。

由于钠的低熔点、低粘度及低的中子吸收截面，并兼有异常高的热容量和导热率，在快增殖核反应堆中钠被用作热交换液体。钾钠合金和锂都可作为核反应堆中的热交换介质。在一定波长光的作用下，碱金属的电子可获得能量从金属表面逸出而产生光电效应。将碱金属的真空光电管安装在宾馆或会堂的自动开关的门上，当光照射时，由光电双应产生电流，通过一定装置形成电流，使门关上。当人走在自动门附近时，遮住了光，光电效应消失，电路断开，门就会自动托开。铷、铯主要用于制造光电管。

2、化学性质

碱金属和碱土金属是化学活泼性很强或较强的金属元素。它们能直接或间接地与电询性较大的非金属元素形成相应的化合物。碱金属和碱土金属的重要化学反应分别列于表12-6和表12-7中。

碱金属有很高的反应活性，在空气中极易形成M2CO3的覆盖层，因此要将它们保存相无水的煤油中。锂的密度很小，能浮在煤油上，所以将其保存在液体石蜡中。碱土金属的活泼性不如碱金属，铍和镁表面形成致密的氧化物保护膜。碱金属中的锂和碱土金属在空气中燃烧时，生成正常氧化物Li2O和MO。Li在生成氧化物的同时，还会生产氮化物，碱土金属在空气中燃烧生成氧化物的同时，也会生成氮化物。

碱金属的(M+／M)和碱土金属的正(M2+／M)都很小，相应金属的还原性强，都能与水反应，并生成氢气。例如，钠、钾与水反应很激烈，并能放出大的热，使钠、钾熔化，同时使H2燃烧。虽然锂的标准电极电势比铯的还小，但它与水反应时还不如钠激烈。这是因为锂的升华焓很大，不易活化，因而反应速率较小。另外，反应生成的氢氧化锂的溶解度较小，覆盖在金属表面上，从而也降低了反应速率。同周期的碱土金属与水反应不如碱金属激烈。铍、镁与冷水作用很慢，因为金属表面形成一层难溶的氢氧化物，阻止了金属与水的进一步作用。利用这些金属与水反应的性质，常将钠与钙作为某些有机溶剂的脱水剂，除去其中含有的极少量水。不能用钠脱除醇中的水，因为钠与醇反应能生成醇钠和氢气。

碱金属和碱土金属都能与稀酸反应。

铍能与碱溶液发生反应，反应方程式如下：

其他碱金属和碱土金属无此类反应。

钡、钙可以用作真空管中的脱气剂，除去其中少量的氮、氧等气体。镁在炼钢中作为除氧剂和脱硫剂。

钠、锂、镁、钙等常用作冶金、无机合成和有机合成中的还原剂。

一、研究内容思维导图