發(fā)布日期[2021/07/08]
一、元素綜述
元素周期系的IA族包括鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁6種元素，這些金屬的氫氧化物都是強(qiáng)堿，故稱該族元素為堿金屬。鈉和鉀為生命必需元素。
元素周期系的IIA族包括鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳6種元素，這些金屬又稱為堿土金屬，原因是鈣、鍶、鋇的氧化物性質(zhì)介于“堿性的”堿金屬氧化物和“土性的”氧化鋁之間。鎂和鈣都是生命必需元素。葉綠素中含有鎂，鎂對(duì)植物的光合作用至關(guān)重要；鎂是許多酶的激活劑，DNA的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成都需要鎂。鈣是組成動(dòng)物牙齒和骨骼的重要成分。
鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇在地殼中的含量豐富，鈣元素的豐度在地球上排第5位，鈉的豐度排第6位,鎂的豐度排第7位，鉀的豐度排第8位。鋰、鈹、銣、銫含量很低，屬于稀有金屬。第七周期的鈁和鐳屬于放射性元素，它們的性質(zhì)可以從其在周期表中的位置推知。
1.鋰的重要礦物為鋰輝石(LiAlSi2O6)和磷鋁石{LiAl(F，OH)PO4}。鋰在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0*10^-3%，由瑞典人阿爾費(fèi)德森(Arfvedson)于1817 年在斯德哥爾摩發(fā)現(xiàn)。鋰可用來制造低密度合金和鋰電池，Li2CO3可作為藥物治療狂躁型抑郁癥，有機(jī)鋰化合物是有機(jī)合成的重要試劑。
2.鈉大量存在于海水中，海水中氧化鈉的含量約為1.05%。鈉的礦物主要有鈉長石(NaAISi3O8)、巖鹽(NaCI)、硝石(NaNO3)等。鈉在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.3%。食鹽是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?，也是無機(jī)化學(xué)工業(yè)的重要原料。
3.鉀的礦物主要有光鹵石(KCI•MgCl2•6H2O)天然氯化鉀(KCl)、鉀長石(KAISi3O8)等。鉀在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1%。鉀是植物生長的必需元素，鉀鹽大部分用來作肥料。KNO3和KCIO4用于生產(chǎn)炸藥鈉和鉀由英國人戴維(Davy)于1807年在倫敦分別用電解熔融的氫氧化鈉和氫氧化鉀的方法分離出來。
4.銣與其他礦物共生，例如在生產(chǎn)鋰的某些副產(chǎn)物中含有銣。銣與鋰、鉀等元素混生，在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.0*10^-3%。
5.銫的主要存在形式為銫榴石{(Cs，Na)4Al4Si9O26•H2O}，生產(chǎn)鋰的副產(chǎn)物也是銫的主要來源。銫在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0*10^-4% 銣由德國人本生(Bunsen)和德國人基爾霍夫(Kirchhoff)于1861年在德國的海德堡大學(xué)發(fā)現(xiàn)，在此之前一年他們發(fā)現(xiàn)了他銫。這兩種元素都是借助他們發(fā)明的原子光譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)的。金屬銫由于其第一電離能極小，可用來制作光電管的陰極。
6.鈁為放射性元素。鈁是由法國女科學(xué)家佩里(Perey)于1939 年在法國的巴黎發(fā)現(xiàn)，元素鈁“Francium”是以她的祖國法國“France”而命名的。
7.鈹由法國人沃克蘭(Vauquelin)于1798 年發(fā)現(xiàn)，其最重要礦物是綠柱石(Be3Al2Si6O18)，若其中含有2%的Cr即為祖母綠——一種極名貴的寶石。鈹在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.6*10^-4% 鈹?shù)闹饕猛臼桥c銅和鎳形成高強(qiáng)度合金。
8.鎂在1808年由戴維首先分離出單質(zhì)。鎂在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.3%。鎂的礦物極其豐富，如白云石(MgCO3•CaCO3)、菱鎂礦(MgCO3)、瀉鹽( MgSO4•7H2O)、光鹵石(KCl•MgCl2•6H2O)等。鎂主要用作輕質(zhì)合金，鎂合金在航天器材、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、光學(xué)設(shè)備的生產(chǎn)制造等方面都有重要應(yīng)用；格氏試劑是有機(jī)合成中鎂的重要試劑。
9.鈣亦由戴維于1808年分離出來。（戴維閑的沒事就喜歡電東西??）鈣在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.1%。鈣的重要礦物有方解石(CaCO3)、石膏(CaSO4•2H2O)、螢石(CaF2)、磷灰石{Ca5(PO4)3F},珊瑚、貝殼和珍珠的主要成分也是CaCO3。
10.鍶由愛爾蘭人克勞福德(Crawford)于1790 年發(fā)現(xiàn)，1808年由戴維分離出來。鍶在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.7*10^-2%，其最重要的礦物是天青石(SrSO4)和菱鍶礦(SrCO3)。
11.鋇由戴維于1808年分離出來。鋇在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0*10^-2%。鋇的重要礦物有重晶石(BaSO4)和毒重石(BaCO3)。
12.居里夫婦于1898年發(fā)現(xiàn)具有強(qiáng)放射性的元素鐳，經(jīng)過處理若干噸瀝青鈾礦，1902年他們分離出極少量純RaCl2和金屬Ra。鐳是放射性元素，產(chǎn)生于鈾的衰變過程中，豐度極低，與鈾共生且在共生礦中含量也極低，處理10t礦石只能獲得1mg鐳。
13.這兩族元素的許多性質(zhì)變化都是很有規(guī)律的。例如，在同一族內(nèi)，從上到下原子半徑依次增大，電離能和電負(fù)性依次減小，從而金屬的活潑性從上到下依次增強(qiáng)。
其中，鋰和鈹?shù)脑影霃胶碗x子半徑很小，與同族其他元素相比，鋰和鈹具有一些特殊性。例如，它們?cè)谛纬苫衔飼r(shí)化學(xué)鍵的共價(jià)傾向比較顯著。
堿金屬和堿土金屬的價(jià)層電子構(gòu)型分別為ns1和ns2失去價(jià)電子后形成具有稀有氣體電子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定離子，因而都是極其活潑的金屬。堿金屬具有穩(wěn)定的+1氧化態(tài)，而堿土金屬則具有穩(wěn)定的+2 氧化態(tài)。
|
