十七章碱金属和碱土金属

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1、1 12/6/20232/6/2023第十七章第十七章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属一、碱金属和碱土金属的通性一、碱金属和碱土金属的通性二、碱金属和碱土金属的单质二、碱金属和碱土金属的单质三、化合物三、化合物四、离子晶体盐类的溶解性四、离子晶体盐类的溶解性2 22/6/20232/6/202317-1 17-1 碱金属碱金属和碱土金属的通性和碱土金属的通性AA：LiLi、NaNa、K K、RbRb、CsCs、(Fr)(Fr)A:BeA:Be、MgMg、CaCa、SrSr、BaBa、(Ra)(Ra)金属活性金属活性 碱金属碱金属 碱土金属碱土金属 化合物以离子型为主化合物以离子型为主,Li,

2、Li、BeBe、MgMg部分化合物有部分化合物有明显的共价性。明显的共价性。俗名：俗名：光卤石、石膏、菱镁矿、方解石、重晶石等光卤石、石膏、菱镁矿、方解石、重晶石等3 32/6/20232/6/2023碱金属和碱土金属元素的基本性质碱金属和碱土金属元素的基本性质元素符号元素符号LiLiNaNaK KRbRbCsCsI I1 1520520496496419419403403376376电负性电负性0.980.980.930.930.820.820.820.820.790.79/V/V-3.045-3.045-2.714-2.714-2.925-2.925-2.925-2.925-2.923-2

3、.923元素符号元素符号BeBeMgMgCaCaSrSrBaBaI I1 1900900738738590590550550503503电负性电负性1.571.571.311.311.001.000.950.950.890.89/V/V-1.85-1.85-2.36-2.36-2.87-2.87-2.87-2.87-2.91-2.914 42/6/20232/6/2023Li BeLi BeNa MgNa MgK CaK CaRb CsRb CsCs BaCs Ba原子半径增大原子半径增大金属性、还原性增金属性、还原性增强强电离能、电负性减电离能、电负性减小小原子半径减小原子半径减小金属性、还

4、原性减弱金属性、还原性减弱电离能、电负性增大电离能、电负性增大5 52/6/20232/6/202317-2 17-2 碱金属碱金属和碱土金属的单质和碱土金属的单质一、物理性质一、物理性质 通性通性 银白色光泽银白色光泽,熔沸点低，硬度小，密度小，导熔沸点低，硬度小，密度小，导电性好，延展性好。电性好，延展性好。1.1.储存：储存：Li(=0.534gLi(=0.534gcmcm-3-3)，最轻的金属，浸，最轻的金属，浸在液体石蜡或封存在固体石蜡中，其它金属一般放在液体石蜡或封存在固体石蜡中，其它金属一般放在煤油中。在煤油中。2.2.切割：除切割：除BeBe、MgMg外，余皆可用刀切割。最软外

5、，余皆可用刀切割。最软CsCs（硬度（硬度0.20.2）.6 62/6/20232/6/20233.3.光电效应：光电效应：CsCs（电子活性极高）（电子活性极高）4.4.液态合金：液态合金：K-Na;Na-HgK-Na;Na-Hg二、化学性质二、化学性质1.1.与水反应与水反应 （AA）2M+2H2M+2H2 2O=2MOH+HO=2MOH+H2 2 Li Na K Rb Cs Li Na K Rb Cs强强 现象：难熔现象：难熔 熔球熔球 H H2 2燃烧燃烧 爆炸爆炸 思考思考 Li Li的的最小，但与水的反应活性最弱最小，但与水的反应活性最弱 LiLi熔点高，生成的熔点高，生成的LiO

6、HLiOH难熔难熔7 72/6/20232/6/2023 Li Na K Li Na K8 82/6/20232/6/2023A M+2HA M+2H2 2O=M(OH)O=M(OH)2 2+H+H2 2 Be Mg Ca Sr Ba Be Mg Ca Sr Ba强强与水蒸气反应与水蒸气反应 与热水反应与热水反应 冷水中反应冷水中反应CaCa与水与水的反应的反应9 92/6/20232/6/20232.2.与其它非金属反应，空气中易氧化与其它非金属反应，空气中易氧化3.3.颜色反应颜色反应 CaCa、SrSr、BaBa及碱金属的挥发性化合物，在无及碱金属的挥发性化合物，在无色火焰中灼烧时，能使

7、火焰呈现出一定颜色。色火焰中灼烧时，能使火焰呈现出一定颜色。Li:Li:红色红色Na:Na:黄色黄色10102/6/20232/6/2023K K、RbRb、CsCs：紫色（通过钴玻璃观察）：紫色（通过钴玻璃观察）CaCa：橙红：橙红SrSr：洋红：洋红Ba:Ba:绿绿11112/6/20232/6/2023利用焰色反应只可鉴定单个离子利用焰色反应只可鉴定单个离子4.4.与液氨作用与液氨作用 CaCa、SrSr、BaBa及碱金属等与液氨作用生成及碱金属等与液氨作用生成兰色溶液兰色溶液,放置时能缓慢释放放置时能缓慢释放H H2 2.2Na(s)+2NH 2Na(s)+2NH3 3(l)=2Na(

8、l)=2Na+2NH+2NH2 2-+H+H2 2(g)(g)12122/6/20232/6/2023三、制备三、制备1.1.熔盐电解法熔盐电解法熔盐熔盐:氯化物氯化物(熔点低）熔点低）+助熔剂助熔剂助熔剂助熔剂CaCICaCI2 2的作用的作用 降低电解质的熔点，防止钠挥发降低电解质的熔点，防止钠挥发.（熔点：（熔点：NaCINaCI，1073K;Na1073K;Na：熔点：熔点371K371K；沸；沸点点1156K;1156K;混合盐，混合盐，873K.873K.）2 2N Na aC CI I2 2N Na a+C CI I2 2电电解解C Ca aC CI I2 213132/6/20

9、232/6/2023 减小减小NaNa的分散性。的分散性。(混合物密度大，液混合物密度大，液NaNa可浮其上可浮其上)此法不适合制此法不适合制K(RbK(Rb、Cs)Cs)A A：K K易溶于熔融易溶于熔融KCIKCI中中B B：电解过程中产生的：电解过程中产生的KOKO2 2和和K K会发生爆炸反应会发生爆炸反应2.2.热还原法热还原法（用碳或碳化物做还原剂）（用碳或碳化物做还原剂）M Mg gO O(s s)+C C(s s)2 21 10 00 0K KM Mg g(g g)+C CO O(g g)2 2K KF F+C Ca aC C2 2C Ca aF F2 2+2 2C C+2 2

10、K K1 12 27 73 3-1 14 42 23 3K K14142/6/20232/6/20233.3.金属置换法金属置换法 主制主制K K、RbRb、Cs(Cs(高温、低压）高温、低压）K K C C I I+N N a a=N N a a C C I I+K K 2 2 R R b b C C I I+C C a a=C C a a C C I I2 2+2 2 R R b b 2 2 C C s s A A I I O O2 2+M M g g=M M g g A A I I2 2O O4 4+2 2 C C s s 思考思考 不活泼金属置换活泼金属，是不活泼金属置换活泼金属，是否

11、与金属活泼性顺序矛盾？否与金属活泼性顺序矛盾？15152/6/20232/6/202317-3 17-3 化合物化合物一、氧化物一、氧化物 普通氧化物普通氧化物 过氧化物过氧化物 超氧化物超氧化物 臭氧化物臭氧化物A NaA Na2 2O NaO Na2 2O O2 2 NaONaO2 2 KO KO3 3A CaO CaOA CaO CaO2 2 CaOCaO4 4普通氧化物普通氧化物(O(O2-2-)过氧化物过氧化物(O(O2 22-2-)超氧化物超氧化物(O(O2 2-)622p2s2s14242222222)()()()()(p*pps*sKK3242222222)()()()()(p

12、*pps*sKK16162/6/20232/6/20231.1.碱金属氧化物碱金属氧化物碱金属碱金属LiLiNaNaK Rb CsK Rb CsO O2 2LiLi2 2O ONaNa2 2O O2 2MOMO2 2N N2 2LiLi3 3N N-17172/6/20232/6/2023普通氧化物普通氧化物制制备备4Li+O4Li+O2 2=2Li=2Li2 2O ONaNa2 2O O2 2+2Na=2Na+2Na=2Na2 2O O2KNO2KNO3 3+10K=6K+10K=6K2 2O+NO+N2 2性质：性质：LiLi2 2O NaO Na2 2O O K K2 2O O RbRb

13、2 2O O CsCs2 2O O 颜色颜色 白白 白白 淡黄淡黄 亮黄亮黄 橙红橙红稳定性稳定性 较稳定较稳定 熔点前即分解熔点前即分解减弱减弱与水反应与水反应 LiOH MOHLiOH MOH18182/6/20232/6/2023过氧化物过氧化物NaNa2 2O O2 2:2Na+O:2Na+O2 2=Na=Na2 2O O2 2(淡黄粉末）淡黄粉末）NaNa2 2O O2 2+2H+2H2 2O=2NaOH+HO=2NaOH+H2 2O O2 2(H(H2 2O+OO+O2 2）NaNa2 2O O2 2+H+H2 2SOSO4 4=Na=Na2 2SOSO4 4+H+H2 2O O2

14、 2(H(H2 2O+OO+O2 2）2Na2Na2 2O O2 2+2CO+2CO2 2=2Na=2Na2 2COCO3 3+O+O2 2 CrCr2 2O O3 3+3Na+3Na2 2O O2 2=2Na=2Na2 2CrOCrO4 4+Na+Na2 2O O 2NaCrO2NaCrO2 2+3Na+3Na2 2O O2 2+2H+2H2 2O=2NaO=2Na2 2CrOCrO4 4+4NaOH+4NaOH MnOMnO2 2+Na+Na2 2O O2 2=Na=Na2 2MnOMnO4 4 (熔矿剂熔矿剂)碱性条件下为强氧化剂，遇棉花、木炭等爆炸碱性条件下为强氧化剂，遇棉花、木炭等爆

15、炸.19192/6/20232/6/2023 超氧化物超氧化物K(RbK(Rb、Cs)+OCs)+O2 2MOMO2 2（红色）（红色）2KO2KO2 2+2H+2H2 2O=2KOH+HO=2KOH+H2 2O O2 2+O+O2 22KO2KO2 2+H+H2 2SOSO4 4=K=K2 2SOSO4 4+H+H2 2O O2 2+O+O2 24KO4KO2 2+2CO+2CO2 2=2K=2K2 2COCO3 3+3O+3O2 2 过氧化物、超氧化物广泛用做引火剂、供氧剂、过氧化物、超氧化物广泛用做引火剂、供氧剂、漂白剂。漂白剂。臭氧化物臭氧化物(KO(KO3 3、RbORbO3 3、C

16、sOCsO3 3)3KOH(s)+2O3KOH(s)+2O3 3(g)=2KO(g)=2KO3 3(s)+KOH(s)+KOHH H2 2O(s)+1/2OO(s)+1/2O2 2(g)(g)RORO3 3不稳定不稳定RORO2 2+O+O2 2 4MO 4MO3 3+2H+2H2 2O=4MOH+5OO=4MOH+5O2 220202/6/20232/6/20232.2.碱土金属氧化物碱土金属氧化物 *碱土金属在空气中充分燃烧碱土金属在空气中充分燃烧碱土金属碱土金属1 1BeBeMgMgCa Sr BaCa Sr BaO O2 2MOMOMO(MOMO(MO2 2 MO MO4 4)N N2

17、 2M M3 3N N2 2MM3 3N N2 2+6H+6H2 2O=3M(OH)O=3M(OH)2 2+2NH+2NH3 3MOMO均白色固体，较稳定。均白色固体，较稳定。21212/6/20232/6/2023镁带的燃烧镁带的燃烧22222/6/20232/6/2023二、氢氧化物二、氢氧化物1.1.碱金属氢氧化物碱金属氢氧化物 物理性质：物理性质：白色固体，除白色固体，除LiOHLiOH外，均易溶于外，均易溶于水并放出大量热。水并放出大量热。固体在空气中易吸湿潮解，固体在空气中易吸湿潮解，NaOHNaOH可用做干燥剂。可用做干燥剂。对纤维、皮肤及其它有机物对纤维、皮肤及其它有机物具有强

18、腐蚀性具有强腐蚀性-苛性碱（熔融或蒸浓苛性碱（熔融或蒸浓NaOHNaOH时，可用时，可用AgAg、NiNi或或FeFe制容器）。制容器）。LiOH NaOH KOH RbOH CsOHLiOH NaOH KOH RbOH CsOH碱性碱性 中强中强 强强 强强 强强 强强水溶性水溶性 难难 易易 易易 易易 易易23232/6/20232/6/2023化学性质：化学性质：与酸、酸性氧化物及盐等反应与酸、酸性氧化物及盐等反应 2NaOH+CO2NaOH+CO2 2=Na=Na2 2COCO3 3+H+H2 2O O 配不含配不含NaNa2 2COCO3 3溶液：先配饱和液，静置，溶液：先配饱和液

19、，静置，NaNa2 2COCO3 3，清液用煮沸冷却的蒸馏水冲稀。，清液用煮沸冷却的蒸馏水冲稀。NaOH+NHNaOH+NH4 4CI=NaCI+HCI=NaCI+H2 2O+NHO+NH3 3 实验室制实验室制NHNH3 3 6NaOH+Fe6NaOH+Fe2 2(SO(SO4 4)3 3=2Fe(OH)=2Fe(OH)3 3+3Na+3Na2 2SOSO4 4 除去溶液中的杂质除去溶液中的杂质FeFe3+3+24242/6/20232/6/2023与两性金属（与两性金属（ZnZn、AIAI）、某些非金属（）、某些非金属（B B、SiSi）及其氧化物反应）及其氧化物反应 2AI+2NaOH+

20、6H2AI+2NaOH+6H2 2O=2NaAI(OH)O=2NaAI(OH)4 4+3H+3H2 2 AI AI2 2O O3 3+2NaOH=2NaAIO+2NaOH=2NaAIO2 2+H+H2 2O O Si+2NaOH Si+2NaOH（浓）（浓）+H+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2 SiO SiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O（玻璃瓶用橡皮塞）（玻璃瓶用橡皮塞）25252/6/20232/6/2023与多变价非金属（与多变价非金属（CICI2 2、BrBr2 2、I I2 2、P P、S)S

21、)发发生歧化反应生歧化反应X X2 2+6OH+6OH-=5X=5X-+XO+XO3 3-+3H+3H2 2O O 3S+6NaOH=2Na3S+6NaOH=2Na2 2S+NaS+Na2 2SOSO3 3+3H+3H2 2O OP P4 4+3KOH+3H+3KOH+3H2 2O=3KHO=3KH2 2POPO2 2+PH+PH3 326262/6/20232/6/20232.2.碱土金属氢氧化物碱土金属氢氧化物 Be(OH)Be(OH)2 2 Mg(OH)Mg(OH)2 2 Ca(OH)Ca(OH)2 2 Sr(OH)Sr(OH)2 2 Ba(OH)Ba(OH)2 2 两性两性 中强中强

22、强强 强强 强强 难溶难溶 难溶难溶 微溶微溶 易溶易溶 易溶易溶*Be(OH)Be(OH)2 2+2H+2H+=Be=Be2+2+2H+2H2 2O O Be(OH)Be(OH)2 2+2OH+2OH-=Be(OH)=Be(OH)4 42-2-Ca(OH)Ca(OH)2 2：熟石灰、石灰水、消石灰；：熟石灰、石灰水、消石灰；CaOCaO：生石灰：生石灰 Ca(OH)Ca(OH)2 2+CO+CO2 2=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O O CaCO CaCO3 3+CO+CO2 2=Ca=Ca（HCOHCO3 3）2 227272/6/20232/6/2023判断主族金属氢氧化物的经

23、验公式判断主族金属氢氧化物的经验公式RORO-+H+H+ROHRROHR+OH+OH-酸酸性性两两性性碱碱性性2.32.32.22.2 m)10100.1:r(rZ 离离子子半半径径，单单位位 R R的的值越大，静电引力越强，值越大，静电引力越强，R R吸引氧原吸引氧原子电子云的能力越强，子电子云的能力越强，ROHROH的酸性越强。的酸性越强。28282/6/20232/6/2023三、盐类三、盐类1.1.晶体类型晶体类型 LiCILiCI、BeCIBeCI2 2、MgCIMgCI2 2等共价，余离子型等共价，余离子型.2.2.颜色颜色 M M+、M M2+2+无论晶体还是水溶液均无色无论晶体

24、还是水溶液均无色.若与之结合若与之结合的阴离子（不包括的阴离子（不包括X X-）无色，则盐无色或白色）无色，则盐无色或白色;若阴若阴离子有色，则化合物一般显阴离子的颜色，如离子有色，则化合物一般显阴离子的颜色，如BaCrOBaCrO4 4(黄色黄色),K),K2 2CrCr2 2O O7 7(橙红色橙红色)，KMnOKMnO4 4(紫红紫红）。）。29292/6/20232/6/20233.3.溶解性溶解性碱碱金金属属盐盐 大多易溶，部分大多易溶，部分锂盐锂盐及少数及少数大阴离子大阴离子组成的盐组成的盐微溶或难溶微溶或难溶Li:Li:LiF LiF、LiLi2 2COCO3 3、LiLi3 3

25、POPO4 4、LiKFeIOLiKFeIO6 6(高碘酸铁钾高碘酸铁钾锂锂 等难溶等难溶Na:Na:NaSb(OH)NaSb(OH)6 6 、NaZn(UONaZn(UO2 2)3 3(Ac)(Ac)9 96H6H2 2O O 六羟基合锑六羟基合锑()()酸钠酸钠 醋酸铀铣锌钠醋酸铀铣锌钠 K,Rb,Cs:K,Rb,Cs:M M3 3Co(NOCo(NO2 2)6 6 、MB(CMB(C6 6H H5 5)4 4、MCIOMCIO4 4、M M2 2PtCIPtCI6 6 等难溶等难溶30302/6/20232/6/2023碱土金属盐碱土金属盐:M(NOM(NO3 3)2 2、M(CIOM(

26、CIO3 3)2 2、M(CIOM(CIO4 4)2 2、M(Ac)M(Ac)2 2、MXMX2 2(X=CI,Br,I)(X=CI,Br,I)、BeFBeF2 2、BeSOBeSO4 4、BeCrOBeCrO4 4、MgSOMgSO4 4、MgCrOMgCrO4 4易溶易溶,余难溶余难溶.溶溶 解解 规规 律律1.Be1.Be盐多数易溶盐多数易溶,镁盐部分易溶镁盐部分易溶,Ca,Sr,Ba,Ca,Sr,Ba盐多盐多数难溶。数难溶。2.Ca2.Ca、SrSr、BaBa硫酸盐、铬酸盐的溶解度依次减硫酸盐、铬酸盐的溶解度依次减小；氟化物溶解度依次增大。小；氟化物溶解度依次增大。31312/6/20

27、232/6/2023碳酸盐易溶于过量碳酸盐易溶于过量COCO2 2溶液溶液 CaCOCaCO3 3+CO+CO2 2=Ca(HCO=Ca(HCO3 3)2 2硫酸盐易溶于浓硫酸硫酸盐易溶于浓硫酸 BaSOBaSO4 4+H+H2 2SOSO4 4=Ba(HSO=Ba(HSO4 4)2 23.3.草酸钙是所有钙盐中溶解度最小的草酸钙是所有钙盐中溶解度最小的.4.MCO4.MCO3 3、MCMC2 2O O4 4、MCrOMCrO4 4、M M3 3(PO(PO4 4)2 2等难溶于水等难溶于水,易易溶于强酸溶于强酸.CaC CaC2 2O O4 4+H+H+=Ca=Ca2+2+HC+HC2 2O

28、 O4 4-2BaCrO 2BaCrO4 4+2H+2H+=2Ba=2Ba2+2+Cr+Cr2 2O O7 72-2-+H+H2 2O O32322/6/20232/6/20234.4.稳定性稳定性碱金碱金属盐属盐1.1.卤化物：高温挥发不分解卤化物：高温挥发不分解2.2.硫酸盐：不挥发，难分解硫酸盐：不挥发，难分解3.3.碳酸盐：碳酸盐：LiLi2 2COCO3 3在在1543K1543K分解，余难分解分解，余难分解4.4.硝酸盐：硝酸盐：4LiNO4LiNO3 3=2Li=2Li2 2O+4NOO+4NO2 2+O+O2 2 2MNO 2MNO3 3=2NaNO=2NaNO2 2+O+O2

29、 2(M=Na,K,Rb,Cs)(M=Na,K,Rb,Cs)33332/6/20232/6/2023碱土碱土金属金属盐盐1.1.卤化物、硫酸盐稳定卤化物、硫酸盐稳定2.2.碳酸盐碳酸盐高温分解高温分解 BeCO BeCO3 3 CaCO CaCO3 3 BaCO BaCO3 3 373K 1173K 1633K 373K 1173K 1633K3.3.硝酸盐硝酸盐易分解易分解2M(NO2M(NO3 3)2 2=2MO+4NO=2MO+4NO2 2+O+O2 2(M=Be,Mg)(M=Be,Mg)M(NOM(NO3 3)2 2=M(NO=M(NO2 2)2 2+O+O2 2(M=Ca,Sr,Ba

30、)(M=Ca,Sr,Ba)M(NOM(NO3 3)2 2=MO+NO=MO+NO2 2+NO(+NO(高温）高温）4.4.稳定性稳定性34342/6/20232/6/20235.5.形成结晶水合物的倾向形成结晶水合物的倾向碱金属碱金属 Li Na K Rb CsLi Na K Rb Cs减小减小 M M+离子半径越小，作用于水分子的电场越强，水离子半径越小，作用于水分子的电场越强，水合热越大，水合物越稳定。合热越大，水合物越稳定。碱土金属规律不明显。碱土金属规律不明显。6.6.水解性水解性碱金属弱酸盐均水解碱金属弱酸盐均水解-碱性碱性碱土金属：碱土金属：BeCIBeCI2 24H4H2 2O=

31、BeO+2HCI+3HO=BeO+2HCI+3H2 2O O MgCI MgCI2 26H6H2 2OMg(OH)CIMgOOMg(OH)CIMgO35352/6/20232/6/20237.7.形成复盐的能力形成复盐的能力光卤石类：光卤石类：MCIMCIMgCIMgCI2 26H6H2 2O M=KO M=K+、RbRb+、CsCs+矾类矾类M M2 2SOSO4 4 MSO MSO4 46H6H2 2O O M M2 2SOSO4 4 M M2 2(SO(SO4 4)3 324H24H2 2O OM()=NHM()=NH4 4+、NaNa+、K K+、RbRb+、CsCs+M()=M()=

32、FeFe2+2+、CoCo2+2+、NiNi2+2+、ZnZn2+2+、CuCu2+2+、HgHg2+2+M()=FeM()=Fe3+3+、CrCr3+3+、AIAI3+3+36362/6/20232/6/2023习题解答：习题解答：4 4：3Na3Na2 2O O2 2+2NaCrO+2NaCrO2 2+2H+2H2 2O=2NaO=2Na2 2CrOCrO4 4+4NaOH+4NaOH 2Na 2Na2 2O O2 2+2CO+2CO2 2=2Na=2Na2 2COCO3 3+O+O2 2 Na Na2 2O O2 2+2H+2H2 2O=2NaOH+HO=2NaOH+H2 2O O2 2

33、 Na Na2 2O O2 2+H+H2 2SOSO4 4=Na=Na2 2SOSO4 4+H+H2 2O O2 210:Be(OH)10:Be(OH)2 2与与Mg(OH)Mg(OH)2 2 酸碱性不同酸碱性不同 BeCOBeCO3 3与与MgCOMgCO3 3 热稳定性不同热稳定性不同 BeFBeF2 2与与MgFMgF2 2 水溶性不同水溶性不同37372/6/20232/6/2023MgCOMgCO3 3 BaCO BaCO3 3 Na Na2 2COCO3 3 CaCICaCI2 2 NaNa2 2SOSO4 4H H2 2O OMgCOMgCO3 3 BaCO BaCO3 3NaNa2 2COCO3 3 CaCICaCI2 2 NaNa2 2SOSO4 4H H2 2SOSO4 4COCO2 2(MgCO(MgCO3 3)BaSOBaSO4 4+CO+CO2 2(BaCO(BaCO3 3)BaCIBaCI2 2 BaCOBaCO3 3 BaSOBaSO4 4HCIHCI CaCICaCI2 2（NaNa2 2SOSO4 4)COCO2 2（NaNa2 2COCO3 3)