第十章氢、碱金属和碱土金属 Chapter 10 Hydrogen\ Alkali and Alkali-earth Metals §10-1氢及其化合物 Hydrogen and its Compounds 氢在周期表中既能排IA,又能排ⅦA,这是由于第一周期的稀有气体电子构型为ls2 、单质氢( Simple substance of Hydrogen) 1.氢的同位素( The isotopes)“ Isotope”这个词是英国科学家索迪(F.Sody)于1911 年开始使用的,到了1919年另一位英国科学家阿斯顿( F W.Aston)制成了质谱仪(mass spectroscopy),该仪器可以用来分离不同质量的粒子并且测定其质量。他用质谱仪先 后从71种元素中陆续找到了202种同位素。最引人关注的是最轻的元素氢有没有同位 素,前后用了十几年时间,没有得到肯定的结果。到了1931年底美国哥伦比亚大学的 尤里(Urey)教授和他的助手把五升液氢在三相点(14K)下缓慢蒸发,在最后剩下的二 毫升液氢中,发现了质量数为2的重氢,称为氘。后来英、美科学家又发现了质量数 为3的氚。氘的发现是科学界在本世纪三十年代初的一件大事。尤里因该成果,获得 1934年的Nobe化学奖。 Protium Deuterium Tritium 氕 氘 氚 (2)存在:丰度:H(99.985%)、D(0.015%)、T(10-15%) 原子个数比H:D=6800:1H:T=1010:1 ()preparation: Ttum是半衰期( half-life)为126年的B放射性衰变体 江一→2He+B-通常只有核反应才能获得T 例如:Li+n→→th+r 1D可由重水(D2O)获得,重水的制备可利用 HDO!△EH,Ommo H2s+D2O=冷D2S+H2O的原理来制备重水 厂每生产一吨重水,必须加工四万五千吨水,循环使用十五万吨HS。浓 或纯的D2O不能维持动植物生命,重水对一般动植物的致死浓度为60% 这种分离的原理是轻的同位素的化学键比重的同位素的化学键更容易断 例如:HD(g)+HOg) H2(g)+hdo(g) (4)氢同位素形成的单质H2、D2、T2,在化学性质上完全相同,但物理性质上有差别。 如H2bp.=20.4K,D2bp.=23K,因为氘原子的质量比氢原子大一倍,H2O与 D2O沸点(1014℃)上的差别反映了重水中的氢键比普通水中的氢键更强些 (1) physical properties
153 第十章 氢、碱金属和碱土金属 Chapter 10 Hydrogen、Alkali and Alkali-earth Metals §10-1 氢及其化合物 Hydrogen and its Compounds 氢在周期表中既能排 IA，又能排ⅦA，这是由于第一周期的稀有气体电子构型为 1s2。 一、单质氢（Simple Substance of Hydrogen） 1．氢的同位素（The isotopes）“isotope”这个词是英国科学家索迪（F.Soddy）于 1911 年开始使用的，到了 1919 年另一位英国科学家阿斯顿（F.W.Aston）制成了质谱仪（mass spectroscopy），该仪器可以用来分离不同质量的粒子并且测定其质量。他用质谱仪先 后从 71 种元素中陆续找到了 202 种同位素。最引人关注的是最轻的元素氢有没有同位 素，前后用了十几年时间，没有得到肯定的结果。到了 1931 年底美国哥伦比亚大学的 尤里（Urey）教授和他的助手把五升液氢在三相点(14K)下缓慢蒸发，在最后剩下的二 毫升液氢中，发现了质量数为 2 的重氢，称为氘。后来英、美科学家又发现了质量数 为 3 的氚。氘的发现是科学界在本世纪三十年代初的一件大事。尤里因该成果，获得 1934 年的 Nobel 化学奖。 (1) p p+n p+2n Protium Deuterium Tritium 氕 氘 氚 (2) 存在：丰度：H（99.985%）、D（0.015%）、T（10−15%） 原子个数比 H : D = 6800 : 1 H : T = 1010 : 1 (3) preparation： Tritium 是半衰期（half-life）为 12.6 年的 β 放射性衰变体。 T He 3 2 3 1 − ⎯→ + 通常只有核反应才能获得 T 3 1 例如： Li n He T 3 1 4 2 1 0 6 3 + ⎯→ + N n C T 3 1 12 6 1 0 14 7 + ⎯→ + D 2 1 可由重水（D2O）获得，重水的制备可利用： H2S + D2O 热 冷 D2S + H2O 的原理来制备重水 工厂每生产一吨重水，必须加工四万五千吨水，循环使用十五万吨 H2S。浓 或纯的 D2O 不能维持动植物生命，重水对一般动植物的致死浓度为 60%。 这种分离的原理是轻的同位素的化学键比重的同位素的化学键更容易断。 例如：HD(g) + H2O(g) H2(g) + HDO(g) (4) 氢同位素形成的单质 H2、D2、T2，在化学性质上完全相同，但物理性质上有差别。 如 H2 b.p. = 20.4K，D2 b.p. = 23.5K，因为氘原子的质量比氢原子大一倍，H2O 与 D2O 沸点（101.4℃）上的差别反映了重水中的氢键比普通水中的氢键更强些。 2．Properties： (1) physical properties： H2 HD H2O HDO 位 能 ΔEH2 /HD ΔEH 2O /HDO
H2极难溶于水和有机溶剂,可以贮存在金属(Pt、Pd)和合金(LaNi5)中。 固态氢又称为金属氢:在晶格质点上为质子,而电子为整个晶体共享,所以这样的 晶体具有导电性。固态氢是六方分子晶格( hexagonal molecular lattice) (2)chemical properties: a.成键特点:电子构型为ls,可以放在IA类,但第一电离势高于碱金属的第一 电离势:也可放在ⅦA类,即H+e→H b.化合反应: 与金属:2Na+H2 Ca+h 与非金属:H2+ 还原反应 Cuo+H2- Cu+HO WO3+3H2=W+3H2O (1)实验室:Zn+2H=Zn2++H2↑ (2)工业上: a.电解(在OH中)阴极2H2O+2e—→H2+2OH 阳极4OH-4e->O2+2H2O b.水煤气法:C+H2O=H2(g)+CO(g) c.烃裂解:CH4-C+H2 (3)在野外工作时,利用硅的两性与碱反应 Si+ 2NaOH + H20- Na2SiO3+2H t 用含硅百分比高的硅铁粉末与干燥的Ca(OH)2和NaOH的混和物点火焖烧能 剧烈反应,放出H2 优点:携带方便,比酸法耗金属少,且所需碱液浓度不高 二、氢化物( Hydride)放在以后各章元素的氢化物中讲解 §10-2碱金属元素及其化合物 Alkali Metals and their Compounds Lithium (Li) Sodium (Na) Potassium (K) Rubidium (Rb) Cesium (Cs) Francium (Fr) 它们之所以有碱金属元素之称,是由于它们的氢氧化物都易溶于水(除了LiOH的溶解度较 小之外)的强碱 、 General properties 1. Valence electron of alkali metals (1)其氧化数为+1,不会有其它正氧化态。因为碱金属的第二电离势特别大,有可能 出现-1氧化态。即M+e→M-。在无水、无氧条件下,可以制得低氧化态的非 寻常化合物,如钠化物。钠在乙二胺和甲胺中所形成的溶液具有导电性,可以观 察到Na的光谱带,说明主要的导电体应是钠电离出的Na+和Na^,即
154 H2 极难溶于水和有机溶剂，可以贮存在金属（Pt、Pd）和合金（LaNi5）中。 固态氢又称为金属氢：在晶格质点上为质子，而电子为整个晶体共享，所以这样的 晶体具有导电性。固态氢是六方分子晶格（hexagonal molecular lattice）。 (2) chemical properties： a．成键特点：电子构型为 1s1，可以放在 IA 类，但第一电离势高于碱金属的第一 电离势；也可放在ⅦA 类，即 ⎯→ − H + e H 。 b．化合反应： 与金属：2Na + H2 2NaH Ca + H2 CaH2 与非金属：H2 + F2 2HF c．还原反应： CuO + H2 Cu + H2O WO3 + 3H2 W + 3H2O 3．Preparation (1) 实验室：Zn + 2H+ Zn2+ + H2↑ (2) 工业上： a．电解（在 − OH 中）： 4OH 4e O 2H O 2H O 2e H 2OH 2 2 2 2 − ⎯→ + + ⎯→ + − − 阳极 阴极 b．水煤气法：C + H2O H2(g) + CO(g) c．烃裂解： CH4 ⎯→C + H2 (3) 在野外工作时，利用硅的两性与碱反应 Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2↑ 用含硅百分比高的硅铁粉末与干燥的 Ca(OH)2 和 NaOH 的混和物点火焖烧能 剧烈反应，放出 H2。 优点：携带方便，比酸法耗金属少，且所需碱液浓度不高。 二、氢化物（Hydride）放在以后各章元素的氢化物中讲解 §10-2 碱金属元素及其化合物 Alkali Metals and their Compounds Lithium (Li) Sodium (Na) Potassium (K) Rubidium (Rb) Cesium (Cs) Francium (Fr) 它们之所以有碱金属元素之称，是由于它们的氢氧化物都易溶于水（除了 LiOH 的溶解度较 小之外）的强碱。 一、General Properties 1．Valence electron of alkali metals: (1) 其氧化数为+1，不会有其它正氧化态。因为碱金属的第二电离势特别大，有可能 出现−1 氧化态。即 → − M + e M 。在无水、无氧条件下，可以制得低氧化态的非 寻常化合物，如钠化物。钠在乙二胺和甲胺中所形成的溶液具有导电性，可以观 察到 Na－的光谱带，说明主要的导电体应是钠电离出的 Na+ 和 Na－，即
2Na- en+CH:NHi,Na++Na 2Na(s)+C2oH3606-(Na(C2oH3606)*Na (2)由于价电子数少,所以碱金属原子之间的作用力比绝大多数其他金属原子之间的 作用力要小,因此碱金属很软,低熔、沸点,且半径大、密度小。Li的密度是所 有金属中最小的,它的密度比煤油还小,所以只能放在石蜡中保存。 2.在形成化合物时,碱金属元素以离子键结合为特征,也呈现一定程度的共价性。即使 最典型的离子化合物CsF也有共价性 (1)气态双原子分子Na(g)、Cs(g)以共价键结合,其半径称为共价半径,比其金属半 径小。 (2)Li的一些化合物中共价成份最大,从Li→Cs的化合物,共价倾向减小 (3)某些碱金属的有机物,有共价特征。例如Li4(CH3)甲基锂 3. M/M M+e→Mso M++e -2.74 *这是由于L离子的水合焓高( enthalpy of hydration,使得q;/tao2=-305V Born- Haber循环: M(s)pM(aq)+ e P=△Hm+l1+△1Hm 二、 Lithium and its Compounds l. General properties:Li的性质与碱金属有很大区别,但与碱土金属,特别是Mg的化学 性质相似,这种关系称为对角线关系( diagonal relationship) Li与碱金属元素(Na、K、Rb、Cs)的区别 (1)锂的硬度比其它碱金属都大,但与碱土金属相似。 (2)锂形成正常氧化物,而不形成O2、O2的化合物 (3)锂与氮气形成氮化物,其他碱金属不能与N2直接化合,而碱土金属与N2能直接 化合 (4)只有锂与碳反应生成LiC2(乙炔锂),碱土金属都能形成MC2 (5)三种锂盐(LiCO3、 LipO4和L)溶解度小,碱土金属这三种盐的溶解度也小。 (6)锂的有机金属化合物与镁的有机金属化合物相似 2Li(S)+ C4HgCl - LiC4Hg LiCI(s), C2HsBr+ Mg->C2Hs BrMg (7)许多锂的盐有高度的共价性,与镁相似
155 + + − 2Na ⎯⎯⎯⎯⎯→ Na + Na CH3NH2 en 2Na(s) + C20H36O6 [Na(C20H36O6)]+·Na－ (2) 由于价电子数少，所以碱金属原子之间的作用力比绝大多数其他金属原子之间的 作用力要小，因此碱金属很软，低熔、沸点，且半径大、密度小。Li 的密度是所 有金属中最小的，它的密度比煤油还小，所以只能放在石蜡中保存。 2．在形成化合物时，碱金属元素以离子键结合为特征，也呈现一定程度的共价性。即使 最典型的离子化合物 CsF 也有共价性。 (1) 气态双原子分子 Na2(g)、Cs2(g) 以共价键结合，其半径称为共价半径，比其金属半 径小。 (2) Li 的一些化合物中共价成份最大，从 Li → Cs 的化合物，共价倾向减小。 (3) 某些碱金属的有机物，有共价特征。例如 Li4(CH3)4 甲基锂 3． M + M Li Na K Rb Cs M+ + e− → M(sol) −3.05* −2.71 −2.92 −2.93 −2.92 M+ + e− → M(met) −2.1 −2.43 −2.61 −2.74 −2.91 * 这是由于 Li+离子的水合焓高(enthalpy of hydration)，使得 3.05 V Li Li(sol) + = − Born-Haber 循环： M(g) p I1 M(s) M (aq) + e + M (g) + e + ΔsHm ΔhHm P = + I ΔsHm 1 + ΔhHm 二、Lithium and its Compounds 1．General properties：Li 的性质与碱金属有很大区别，但与碱土金属，特别是 Mg 的化学 性质相似，这种关系称为对角线关系（diagonal relationship）。 Li 与碱金属元素（Na、K、Rb、Cs）的区别： (1) 锂的硬度比其它碱金属都大，但与碱土金属相似。 (2) 锂形成正常氧化物，而不形成 2 O2 − 、O2 − 的化合物。 (3) 锂与氮气形成氮化物，其他碱金属不能与 N2 直接化合，而碱土金属与 N2 能直接 化合。 (4) 只有锂与碳反应生成 Li2C2（乙炔锂），碱土金属都能形成 MC2。 (5) 三种锂盐（Li2CO3、Li3PO4 和 LiF）溶解度小，碱土金属这三种盐的溶解度也小。 (6) 锂的有机金属化合物与镁的有机金属化合物相似 2Li(s) + C4HgCl ⎯⎯⎯→ C H6 12 LiC4Hg + LiCl(s), C2H5Br+ Mg ⎯⎯⎯→ ether C2H5BrMg (7) 许多锂的盐有高度的共价性，与镁相似
(8)锂的氢氧化物、碳酸盐加热(与Mg相似)分解:2LiOH=LiO LiCO3=△LioO+CO,其他碱金属的氢氧化物、碳酸盐加热难分解,而氢化锂 加热不分解,氢化钠加热分解:2NaH=Na(g)+H2↑ netal, m p. 171C, b.p. 1350C de the lightest of all metals LICl-KCl (3)与非金属反应加热时,它直接与S、C、H2反应 (4)在空气中被氧化,生成LiO和LiN;在CO2中加强热,可以燃烧。 (5)与金属(Mg、Zn、A等)反应,生成金属互化物( intermetallic compounds),生 成固溶体( solid solution):某些成份相互溶解达到某一程度。 (6)与H2O、H剧烈反应,但在水中反应会减慢,这是由于LiOH溶解度小,生成的 LOH阻碍金属锂与H2O或H进一步反应。 (7它是Ttim的来源:Li+n→H+He。因为它能捕获中子,所以可以作为反应 堆的冷却剂( coolant) 3. The compounds (1)Li的二元化合物的化学性质、溶解度和水解性与相应的Mg、Ca化合物相似 (2)LiF、Li2CO3、Li3PO4溶解度小 (3)LOH的Kb=675×10-,LOH=Li2O+H2O这与其它碱不同,LOH可以作 为蓄电池的电解质。 (4)锂盐与相类似的其他碱金属盐形成 a.低共熔混合物( (eutectic mixtures) LiON3-KNO3(m p 132C) LiNO3-NaNO3-KNO,(m.p. 120C) b.复盐( complex salts) MLISO4、NaL(SO4)26H2O (5)过氧化物 peroxide)不是L的特征,仅有Li2O2、LinS2( persulfide)、Li2C( percarbide) (6)Li的某些矿物:锂辉石( spodumene):LiAl(SiO3)、磷铝石( amblygonite):LiAl(POF 红云母( lepidolite:LiAl2(SiO)(FOH2和人造化合物可用来制备珐琅,可以制备 特殊玻璃,透过紫外光。 三、 Sodium and its Compound 1. Existence:Na在人体血液中占0.32%,在骨头中占0.6%,在肌肉中占0.6%到15%。 在自然界中,Na存在岩盐( rock salt):NaCl,芒硝( mirabilite):Na2SO410H2O 冰晶石( cryolite):NaAF6等矿物( minerals)中存在 2. The simple substance (1)与O2反应 般2Na+O2=Na2O2要得到Na2O需要Na2O2+2Na=2NaO (2)熔融的钠与S反应,生成多硫化钠 2Na()+xS(s) 2→5 (3)钠与熔融中的NaOH)反应,生成氧化钠和氢化钠 2Na+ NaoH(D Na,O+ NaH (4)金属钠在低温下能溶于液氨,生成蓝色溶液
156 (8) 锂的氢氧化物、碳酸盐加热（与 Mg 相似）分解：2LiOH 红热 Li2O + H2O， Li2CO3 Li2O + CO2，其他碱金属的氢氧化物、碳酸盐加热难分解; 而氢化锂 加热不分解，氢化钠加热分解：2NaH Na2(g) + H2↑。 2．The simple substance (1) Lithium is a soft, silvery white metal, m.p.171℃ , b.p.1350℃ ,density 0.534g·cm−3 , the lightest of all metals. (2) preparation： LiCl - KCl (m.p.350 C) Li 贮存在vaseline or paraffin wax. ⎯电解⎯→ (3) 与非金属反应 加热时，它直接与 S、C、H2 反应 (4) 在空气中被氧化，生成 Li2O 和 Li3N；在 CO2 中加强热，可以燃烧。 (5) 与金属（Mg、Zn、Al 等）反应，生成金属互化物（intermetallic compounds），生 成固溶体（solid solution）：某些成份相互溶解达到某一程度。 (6) 与 H2O、H+剧烈反应，但在水中反应会减慢，这是由于 LiOH 溶解度小，生成的 LiOH 阻碍金属锂与 H2O 或 H+进一步反应。 (7) 它是 Tritium 的来源： Li n H He 4 2 3 1 1 0 6 3 + → + 。因为它能捕获中子，所以可以作为反应 堆的冷却剂(coolant)。 3．The compounds (1) Li 的二元化合物的化学性质、溶解度和水解性与相应的 Mg、Ca 化合物相似 (2) LiF、Li2CO3、Li3PO4 溶解度小 (3) LiOH 的 Kb = 6.7510−1，LiOH Li2O + H2O 这与其它碱不同，LiOH 可以作 为蓄电池的电解质。 (4) 锂盐与相类似的其他碱金属盐形成 a．低共熔混合物(eutectic mixtures) LiON3－KNO3（m.p. 132℃） LiNO3－NaNO3－KNO3（m.p. 120℃） b．复盐（complex salts）M+LiSO4、Na3Li(SO4)2·6H2O (5) 过氧化物(peroxide)不是 Li 的特征，仅有 Li2O2、Li2S2(persulfide)、Li2C2(percarbide) (6) Li 的某些矿物：锂辉石(spodumene)：LiAl(SiO3)2、磷铝石(amblygonite)：LiAl(PO4)F、 红云母(lepidolite)：Li2Al2(SiO3)3(F,OH)2 和人造化合物可用来制备珐琅，可以制备 特殊玻璃，透过紫外光。 三、Sodium and its Compounds 1．Existence：Na+在人体血液中占 0.32%，在骨头中占 0.6%，在肌肉中占 0.6%到 1.5%。 在自然界中，Na 存在岩盐（rock salt）：NaCl，芒硝（mirabilite）：Na2SO4·10H2O、 冰晶石（cryolite）：Na3AlF6 等矿物（minerals）中存在。 2．The simple substance (1) 与 O2 反应： 一般 2Na + O2 Na2O2 要得到 Na2O 需要 Na2O2 + 2Na 2Na2O (2) 熔融的钠与 S 反应，生成多硫化钠 2Na(l) + xS(s) Na2Sx x = 2 → 5 (3) 钠与熔融中的 NaOH(l) 反应，生成氧化钠和氢化钠 2Na + NaOH(l) Na2O + NaH (4) 金属钠在低温下能溶于液氨，生成蓝色溶液
Na(s)+(x+ y)NH3() Na(NH3 )+e(NH3 )y e(NH3)>e(NH1)(蓝色 该溶液有顺磁性、导电性和强还原性。对于浓的钠氨溶液,由于氨合电子的增加, 形成电子对,表现出顺磁性降低。当钠氨溶液蒸发时,溶液变成赤褐色,表现为液态 金属。长时间放置或有过渡金属催化剂存在,溶液分解成: 2Na (NH3)x+ 2NH3 (1)+ 2e 2NaNH2(NH3)x+ H2(g) The compounds (1) Nahco3的溶解度小于Na(CO3的溶解度,可以用氨一氯法( ammonia-chloride process 来制备:NaCl+NH4HCO NaHCO3 +NH4Cl Na[Sb(OH6]的溶解度小, Nan(uc)(Ac)96HO(醋酸铀酰锌钠)也难溶于水 (2)Na2CO3的制备:Na2SO4(s)+2C+CaCO3(s)=CaS(s)+Na2CO3(s)+2CO2(g) 3NaS可溶解单质S形成NS,溶液呈现黄色NaS+(x-1)宽沸Na2S (4)organometallic compoun 3C5H6+ 2Na 2NaCsH5 C5H8, 2Na+ph2 C=Cph2-> ph2C-Cph2 四、钾族元素( Potassium Subgroup) 1.K、Rb、Cs是最典型的金属,形成化合物时离子键特征最显著,而配合物、晶体水合 物不是钾族元素的特征,例如:KASO412H2O,A3+配位了六个水分子,[A(H2Ob 其余六个水分子是结晶水。 重要的矿物:光卤石( Carnallite): KCl. MeCh26HO,钾盐镁矾( Kainite): KCl MeSO3HO 铷和铯存在于钾矿中,钫(Fr)1939年发现,有放射性,不稳定。 (1)除了Cs是 golden yellow外,其它都是 lustrous, silvery-- white,软,密度低,K 比水轻,存放在煤油中 (2)与非金属反应 a.与S反应:用过量的S与碱金属硫化物煮沸或熔融的硫化物与S反应, K、Rb、Csn→6 形成M2Sn N n→5(稳定性K→Cs增强) n b.与氧反应 (1)与O反应:M+O2==MO2( ( superoxide)(M=K、Rb、Cs) 在液氨中MO2是红色晶体 M2O、M2O2只能用间接方法获得:M+O2=MO2 MO+3M- 2M2O (i)与O3反应:MO34KOH+403=4KO3+O2+H2O (i)它们都不稳定 2KO2+2H+=2K++H2O2+O KO3在水中迅速分解 4KO3+2H2O=4K++4OH+5O2
157 Na(s) + (x + y)NH3(l) Na NH e NH 3 3 ( ) ( ) x y + − + 3 e NH ( ) y − ⎯⎯→h * 3 e NH ( ) y −（蓝色） 该溶液有顺磁性、导电性和强还原性。对于浓的钠氨溶液，由于氨合电子的增加， 形成电子对，表现出顺磁性降低。当钠氨溶液蒸发时，溶液变成赤褐色，表现为液态 金属。长时间放置或有过渡金属催化剂存在，溶液分解成： 2Na+ (NH3)x + 2NH3(l) + 2e− 2NaNH2(NH3)x + H2(g) 3．The compounds (1) NaHCO3 的溶解度小于Na2CO3 的溶解度，可以用氨—氯法(ammonia-chloride process) 来制备：NaCl + NH4HCO3 NaHCO3 + NH4Cl Na[Sb(OH)6]的溶解度小，NaZn(UO2)3(Ac)9·6H2O（醋酸铀酰锌钠）也难溶于水 (2) Na2CO3 的制备：Na2SO4(s) + 2C 石墨 + CaCO3(s) CaS(s) + Na2CO3(s) + 2CO2(g) (3) Na2S 可溶解单质 S 形成 Na2Sx，溶液呈现黄色 Na2S + (x − 1)S 煮沸 Na2Sx (4) organometallic compounds 3C5H6 + 2Na 2NaC5H5 + C5H8，2Na + ph2C＝Cph2 ⎯⎯→ ph2C Cph2 Na Na 四、钾族元素（Potassium Subgroup） 1．K、Rb、Cs 是最典型的金属，形成化合物时离子键特征最显著，而配合物、晶体水合 物不是钾族元素的特征，例如：KAlSO4·12H2O，Al3+配位了六个水分子，[Al(H2O)6] 3+， 其余六个水分子是结晶水。 重要的矿物：光卤石(Carnallite)：KCl·MgCl2·6H2O，钾盐镁矾(Kainite)：KCl·MgSO4·3H2O 铷和铯存在于钾矿中，钫（Fr）1939 年发现，有放射性，不稳定。 2．The simple substances (1) 除了 Cs 是 golden yellow 外，其它都是 lustrous，silvery—white，软，密度低，K 比水轻，存放在煤油中。 (2) 与非金属反应 a．与 S 反应：用过量的 S 与碱金属硫化物煮沸或熔融的硫化物与 S 反应， K、Rb、Cs n → 6 形成 M2Sn Na n → 5 (稳定性 K → Cs 增强) Li n → 2 b．与氧反应 (i) 与 O2 反应： M + O2 MO2 (superoxide) (M = K、Rb、Cs) 在液氨中 MO2 是红色晶体 M2O、M2O2 只能用间接方法获得：M + O2 MO2 MO2 + 3M 2M2O (ii) 与 O3 反应：MO3 4KOH + 4O3 4KO3 + O2 + H2O (iii) 它们都不稳定 2KO2 + 2H+ 2K+ + H2O2 + O2 2KO3 2KO2 + O2 KO3 在水中迅速分解 4KO3 + 2H2O 4K+ + 4OH－ + 5O2