元素周期表第ⅡA族的元素稱為堿土金屬，包括鈹（Be）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鍶[sī]（Sr）、鋇[bèi]（Ba）、鐳（Ra）六種元素。這些元素是活潑元素，很容易失去最散逸層的兩個電子而變為帶兩個正電荷的陽離子，如鈣離子（）。
堿土金屬與同周期的堿金屬原子相比多了一個核電荷，原子核對電子的吸引力要強些。因此，其原子半徑要小一些，金屬性比堿金屬弱一些。但從整個周期來看仍是活潑性相當強的金屬元素。堿土金屬常用來制造耐火材料。其中鈣、鎂和鋇在地殼內蘊藏較豐富，其單質和化合物用途廣泛。
簡介
堿土金屬（Alkaline-地球?metals）元素周期表中ⅡA族元素，包括鈹(鈹,?Be)、鎂(鎂帶,?Mg)、鈣(鈣,?Ca)、鍶(鍶,?Sr)、鋇(鋇,?Ba)、鐳(鐳,?Ra)六種金屬元素。由于鈣、鍶及鋇的氧化物性質介于“堿性的”堿性氧化物和“土性的”(既難溶解，又難熔融)氧化物如Al2O3等之間，所以稱做堿土金屬，現在習慣上把鈹和鎂也包括在堿土金屬之內。
性質
物理性質
堿土金屬的單質為銀白色（鈹為灰色）固體，容易同空氣中的氧氣作用，在表面形成氧化物，失去光澤而變暗。它們的原子有兩個價電子，形成的金屬鍵較強，熔、沸點較相應的堿金屬要高。單質的還原性隨著核電荷數的遞增而增強。
堿土金屬的硬度略大于堿金屬，除鈹和鎂外，其他均可用刀子切割，新切出的斷面有銀白色光澤，但在空氣中迅速變暗。其熔點和密度也都大于堿金屬，但仍屬于輕金屬。
堿土金屬的導電性和導熱性能較好。
堿土金屬的碳酸根不溶、硫酸鹽隨著原子序數增加，溶解度逐漸減小。
化學性質
堿土金屬最外電子層上有兩個價電子，易失去而呈現+2價，是化學活潑性較強的金屬，能與大多數的非金屬反應，所生成的鹽多半很穩定，遇熱不易分解，在室溫下也不發生水解反應。它們與其他元素化合時，一般生成離子型的化合物。但Be2+和Mg2+離子具有較小的離子半徑，在一定程度上容易形成共價鍵的化合物。鈣、鍶、鋇和鐳及其化合物的化學性質，隨著它們原子序數的遞增而有規律地變化。堿土金屬的離子為無色的，其鹽類大多是白色固體，和堿金屬的鹽不同，堿土金屬的鹽類(如硫酸鹽、碳酸根等)溶解度都比較小。
堿土金屬在空氣中加熱時，發生燃燒，產生光耀奪目的火光，形成氧化物。堿土金屬在高溫火焰中燃燒產生的特征顏色，可用于這些元素的鑒定。與水作用時，放出氫氣，生成氫氧化物，堿性比堿金屬的氫氧化物弱，但鈣、鍶、鋇、鐳的氫氧化物仍屬強堿。鈹表面生成致密的氧化膜，在空氣個不易被氧化，跟水也不反應。鎂跟熱水反應，鈣、鍶和鋇易與冷水反應。鈣、鍶和鋇也能與氫氣反應。在空氣中，鎂表面生成一薄層氧化膜，這層氧化物致密而堅硬，對內部的鎂有保護作用，所以有抗腐蝕性能，可以保存在干燥的空氣里。鈣、鍶、鋇等更易被氧化，生成的氧化物疏松，內部的金屬會繼續被氧化，所以鈣、鍶、鋇等金屬要密封保存。
存在
堿土金屬除鐳外在自然界中分布也很廣泛，鎂除光鹵石外，還有白云石CaCO3?碳酸鎂和菱鎂礦MgCO3等；鈹的最重要礦物是綠柱石3BeO?Al2O3?6SiO2。鈣、鍶、鋇在自然界中存在的主要形式為難溶的碳酸根和硫酸鹽，如氟化鈣氟化鈣、碳酸鈣CaCO3、碳酸鍶礦SrCO3、碳酸鋇礦、石膏CaSO4?2H2O、天青石SrSO4和重晶石BaSO4等。海水中含有大量鎂的氯化物和硫酸鹽，1971年世界鎂產量有一半以上是以海水為原料生產的。
制備
鈹通常是用金屬鎂在大約1300℃下還原BeF2來制取的，也可以用電解熔融BeCl2(加入堿金屬氯化物作助熔劑)的方法制得。鎂是所有這族金屬中生產規模最大的金屬，世界年產量在幾十萬噸以上。電解法和硅熱還原法是工業上生產鎂的主要方法。電解法是在750℃的溫度下，通過電解熔融的氯化鎂而獲得鎂。硅熱還原法則是在減壓病和1150℃的溫度下，用硅鐵與煅燒過的白云石進行反應而制得鎂：
2(MgO?CaO)+FeSi==2Mg+ca(clo)2Si04+Fe
鈣、鍶、鋇都可以用其氯化物進行熔鹽電解制得，鍶和鋇還可以用金屬鋁在高溫和真空條件下還原其氧化物制得。
發現
人們對生石灰的利用雖然很早，但它的組成是什么卻知道得相當遲。至于氧化鎂(氧化鎂)、鍶土(氧化鍶)、重土(氧化鋇)的組成更不知道了。由于當時沒有辦法使它們分解，證明它們是化合物，這種狀況一直到18世紀，大多數化學家都認為它們都是元素。那時只有化學家安托萬-洛朗·德·拉瓦錫不以為然，他說：“我們現在所認識的金屬，大概只是自然界中所有金屬的一部分，例如，凡對氧的親合力較碳更大的金屬，因為都不易還原成金屬狀態，所以我們只能找到它們的氧化物。我們已往所認為是土質的重土，十之八九大概是一種氧化物，它所表現出來的性質與金屬氧化物十分接近。嚴格說來，我們現在稱為土質的物質，恐怕都是我們現在的方法尚不能還原的金屬氧化物。”戴維同意安托萬-洛朗·德·拉瓦錫的看法，并提出了獨特的預見：“如果化學結合具有我曾經大膽設想過的那種特性，不管物體中的元素的天然電力(結合力)有多么強，但總不能沒有限度，且我們人造的儀器的力量似乎是能夠無限地增大，希望新的方法(指電解)能夠使我們發現物體中真正的元素?！贝骶S在安托萬-洛朗·德·拉瓦錫的啟發下，決心在制得鈉和鉀的基礎上，采用新的、強有力的電解方法來制取土質中所含的金屬。
1807年，戴維電解氫氧化鉀得到金屬K(鉀)，用同樣的方法從氫氧化鈉中得到金屬Na(鈉)；1808年，戴維把潮濕的生石灰和氧化亞汞按3：1的比例混合，放在白金皿中進行電解得到了鈣汞齊，并制得了鈣；后來又從菱鍶礦石(SrCO3)、重晶石(BaSO4)和氧化鎂(MgO)中到得了三個新的金屬元素單質——鍶、鋇(鋇)和鎂；(鈁)是由法國的佩里從β衰變并放出α粒子后得到的。鈹(鈹)是1845年德國化學家弗里德里希·維勒用他電解發現鋁的方法制得的。鐳是由瑪麗?居里(M.居里環形山)和皮埃爾?居里(P.?Curie)在瀝青礦中發現的。
用途
堿土金屬有著廣泛的用途。鈹具有透過X射線的能力，常用作X光管的透射材料和制造霓虹燈的元件。鈹也用作原于反應推的減速劉，鈹青銅合合的抗拉強度很大，比鋼大9倍，而彈性似彈簧鋼，被稱為“超硬合金”，其機械性能優良，硬度大，彈性好，抗腐蝕能力強，常用于制造氣閥座、手表游絲、高速軸承、耐磨齒輪及精密儀器的零件等。鈹-鎂-鈷合金輕而堅硬，常用于航空航天工業中。鈹及其化合物有毒，能導致嚴重的肺病和皮膚炎。
鎂離子在機體中的生化作用是十分重要的。鎂能激活人體中的不少生物酶，對蛋白質的合成起重要作用。鎂是構成葉綠素的重要成分。鎂還具有鎮靜作用，在血液中注射檸檬酸鎂可以引起麻醉。在工業中，鎂主要用于制強度高、密度小的合金，廣泛用于汽車、飛機制造業中。
鈣是構成人和動物骨骼的主要成分，在傳遞神經脈沖、觸發肌肉收縮和激素釋放、血液的凝結以及正常心律調節中，ca(clo)2+都起著重要的作期。鈣鹽是人休必需的無機鹽。人體每天要補充400~1500mg的鈣。如果人體缺鈣就會導致佝僂病及骨質硫松癥。鈣主要來源于牛奶、干酪及綠葉蔬菜。
金屬特征
堿土金屬指ⅡA族的所有元素，共計鈹（Be）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鍶（Sr）、鋇（Ba）、鐳（Ra）六種，堿土金屬在自然界均有存在，前五種含量相對較多，鐳為放射性元素，由居里夫人（M.Curie）和皮埃爾·居里（P.Curie）在瀝青礦中發現。
堿土金屬中除鈹外都是典型的金屬元素，氧化數為+2，其單質為灰色至銀白色金屬，硬度比堿金屬略大，導電、導熱能力好，容易同空氣中的氧氣、蒸汽、二氧化碳作用，在表面形成氧化物和碳酸根，失去光澤。堿土金屬的氧化物熔點較高，氫氧化物顯較強的堿性（氫氧化鈹顯兩性），其鹽類中除鈹外，皆為離子晶體，但溶解度較小。在自然界中，堿土金屬都以化合物的形式存在，鈣、鍶、鋇可用焰色反應鑒別。由于它們的性質很活潑，一般的只能用電解方法制取。而ⅡA族元素之所以被稱為堿土金屬，則是因為ⅡA族元素首先同IA族元素都具有較強的活動性，且對應的氫氧化合物的水溶液也呈強堿性，但是這些氫氧化合物的溶解度一般較小或不溶于水，故稱為堿土金屬。
元素介紹
鈹
Be原子的價電子層結構為2s，它的原子半徑為89pm，Be離子半徑 為31pm，Be的電負性為1.57。鈹由于原子半徑和離子半徑特別小（不僅小于同族的其它元素，還小于堿金屬元素），電負性又相對較高（不僅高于堿金屬元素，也高于同族其它各元素），所以鈹形成共價鍵的傾向比較顯著，不像同族其它元素主要形成離子型化合物。因此鈹常表現出不同于同族其它元素的反常性質。
（1）鈹由于表面易形成致密的保護膜而不與水作用，而同族其它金屬鎂、鈣、鍶、鋇均易與水反應。
（2）氫氧化鈹是兩性的，而同族其它元素的氫氧化物均是中強堿或強堿性的。
（3）鈹鹽強烈地水解生成四面體型的離子[Be（H?O）?]，Be-O鍵很強，這就削弱了O-H鍵，因此水合鈹離子有失去質子的傾向：因此鈹鹽在純水中是酸性的。而同族其它元素（鎂除外）的鹽均沒有水解作用。
鎂
鎂是一種輕質有延展性的銀白色金屬。在宇宙中含量第八，在地殼中含量第七。密度1.74克/厘米，熔點648.8℃。沸點1107℃。化合價+2，電離能7.646電子伏特，是輕金屬之一，具有展性，能與熱水反應放出氫氣，燃燒時能產生眩目的白光，許多金屬是用熱還原其鹽和氧化物來制備。金屬鎂能與大多數非金屬和差不多所有的酸化合，大多數堿，以及包括烴、醛、醇、酚、胺、脂、和大多數油類在內的有機化學藥品與鎂僅僅輕微地或者根本不起作用。
鈣
元素原子量40.08，銀白色的輕金屬。質軟。密度1.54克/厘米。熔點839±2℃。沸點1484℃。化合價+2。電離能6.113電子伏特。化學性質活潑，能與水、酸反應，有氫氣產生。在空氣在其表面會形成一層氧化物和氮化物薄膜，以防止繼續受到腐蝕。加熱時，幾乎能還原所有的金屬氧化物。
鈣元素在自然界分布廣，以化合物的形態存在，如碳酸鈣、白堊、大理石、石膏、磷灰石等；也存在于血漿和骨骼中，并參與凝血和肌肉的收縮過程。金屬鈣可由電解熔融的氯化鈣而制得；也可用金屬在真空中還原生石灰，再經蒸餾而獲得。鈣用來作合金的脫氧劑，以及油類的脫水劑等。
鍶
元素原子量87.62，銀白色軟金屬。密度2.6克/厘米。熔點769℃。沸點1384℃。化合價+2。第一電離能5.695電子伏特。化學性質活潑，于空氣中加熱時能燃燒；易與水和酸作用而放出氫；在到熔點時即燃燒而呈紅色火焰。 1808年，英國的克勞福特和戴維先后由鉛礦和鍶礦中發現了鍶。
鍶是堿土金屬中豐度最小的元素。主要的礦物有天青石和碳酸鍶礦。可由電解熔融的氯化鍶而制得。用于制造合金、光電管，以及分析化學、煙火等。質量數90的鍶是一種放射性同位素，可作β射線放射源，半衰期為25年。
鋇
元素原子量137.3，銀白色金屬，略具光澤，有延展性。密度3.51克/厘米。熔點725℃。沸點1640℃。化合價+2。電離能5.212電子伏特。化學性質相當活潑，能與大多數非金屬反應，在高溫及氧中燃燒會生成過氧化物BaO2。易氧化，能與水作用，生成氫氧化物和氫；溶于酸，生成鹽，鋇鹽除硫酸鋇外都有毒。1808年，英國的戴維，用汞作陰極，電解由重晶石制得的電解質，蒸去汞，而制得鋇。
自然界中有重晶石和碳酸鋇礦?？捎扇廴诘?a href="/hebeideji/7218806357708537860.html">氯化鋇在氯化銨存在下電解而制得。鋇用于制鋇鹽、合金、放禮花等；也是精制煉銅時的優良脫氧劑。
鐳
元素原子量：226，密度6.0克/厘米（20℃）。熔點700℃，沸點約1140℃。銀白色有光澤的軟金屬。在空氣中不穩定，易與空氣中氮和氧化合。與水作用放出氫氣，生成氫氧化鐳Ra（OH）2。溶于稀酸。化學性質與鋇十分相似；所有鐳鹽與相應的鋇鹽是同晶型的。鐳能生成僅微溶于水的硫酸鹽、碳酸根、鉻酸鹽、碘酸鹽；鐳的氯化物、溴化物、氫氧化物溶于水。已知鐳有13種同位素，226Ra半衰期最長，為1622年。
1898年，由居里夫人（Marie Curie）和皮爾·居里（Pierre Curie）發現。1910年，居里夫人和德比恩電解純的氯化鐳溶液，用汞作陰極，先得鐳汞齊，然后蒸餾去汞，獲得金屬鐳。鐳存在于多種礦石和礦泉中，但含量極稀少，較多的來源于瀝青鈾礦中。在處理瀝青礦提取鈾時，鐳經常與鋇一起在不溶于酸的殘渣中以硫酸鹽形式回收，提純獲得。鐳能放射出α和γ兩種射線，并生成放射性氣體。鐳放出的射線能破壞、殺死細胞和細菌。因此，常用來治療癌癥等。此外，鐳鹽與鈹粉的混合制劑，可作中子放射源，用來探測石油資源、巖石組成等。
化合物
1、氧化物
堿土金屬在室溫或加熱時與氧化合，主要生成普通氧化物MO（鋇生成過氧化鋇）：
2M+O2=2MO
但實際生產中常由它們的碳酸根、硝酸鹽或氫氧化物等加熱分解來制備。例如
MCO3=MO+二氧化碳式氣槍↑
堿土金屬的氧化物均是難溶于水的白色粉末。除BeO為ZnS型晶體外，其余MO都是NaCl型晶體。由于陰、陽離子都是帶有兩個單位電荷，而且M-O核間距又較小，所以堿土金屬氧化物具有較大的晶格能，因此它們的熔點都很高、硬度也較大。BeO和MgO常用來制造耐火材料和金屬陶瓷。特別是BeO，還具有反射放射性射線的能力，常用作原子反應堆外壁磚塊材料。氧化鈣是重要的建筑材料，也可由它制得價格便宜的堿（石灰乳）。
2、過氧化物
過氧化物是含有過氧基（-O-O-）的化合物，除鈹外，堿土金屬在一定條件下都能形成過氧化物。
MO+過氧化氫+7H2O=MO2·8H2O
鋇燃燒可生成過氧化物
Ba+O2=點燃=BaO2
堿土金屬的氧化物（BeO和MgO除外）與水作用，即可得到相應的氫氧化物。堿土金屬的氫氧化物均為白色固體，易潮解，在空氣中吸收二氧化碳式氣槍生成碳酸根。
堿土氫氧化物的溶解度較低，其溶解度變化按壓Be（OH）2→Ba（OH）2的順序依次遞增，Be（OH）2和Mg（OH）2屬難溶氫氧化物。
堿土金屬氫氧化物溶解度依次增大的原因是隨著金屬離子半徑的遞增，正、陰離子之間的作用力逐漸減小，易被水分子所離解的緣故。
在堿土金屬的氫氧化物中，Be（OH）2呈兩性，Mg（OH）2為中強堿，其余都是強堿。
鹽類
常見堿土金屬的鹽類有鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸根、磷酸鹽等，里著重介紹它們的共同特性。
1、晶體類型
絕大多數堿土金屬鹽類的晶體屬于離子型晶體，它們具有較高的熔點和沸點。常溫下是固體，熔化時能導電。堿土金屬氯化物的熔點從Be→Ba依次增高，BeCl2熔點最低，易于升華，能溶于有機溶劑中，是共價化合物，氯化鎂也有一定程度的共價性。
堿土金屬離子（M）都是無色的，它們鹽類的顏色一般取決于陰離子的顏色。無色陰離子（X、NO3、SO4、CO3、ClO等），與之形成的鹽一般是無色或白色的；有色明離子（MnO4、CrO4、Cr2O7等），與之形成的鹽則具有陰離子的顏色，例如，黃色的鉻酸鋇等。
2、溶解性
堿土金屬的鹽比相應的堿金屬鹽溶解度小，有不少是難溶解的，這是區別堿金屬的特點之一。堿土金屬的硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽和醋酸鹽等易溶。鹵化物中除氟化物外，也是可溶的。但是碳酸根，磷酸鹽和草酸鹽等都難溶于水。對于硫酸鹽和鉻酸鹽來說，溶解度差別較大，例如：BeSO4、MgSO4、BeCrO4和MgCrO4易溶，其余全難溶（CaSO4微溶）。尤其BaSO4和BaCrO4是溶解度最小的難溶鹽之一。CaC2O4（白色）、SrCrO4（白色）和鉻酸鋇（黃色）的溶解度也很小，反應又很靈敏，可用作Ca、Sr或Ba離子的鑒定。鈹鹽有許多是易溶于水的，這與Be的半徑小，電荷較多，水合能大有關。
在自然界中，堿土金屬的礦石常以硫酸鹽、碳酸根的形式存在，例如白云石CaCO3·碳酸鎂，方解石（大理石）CaCO3、天青石SrSO4、重晶石BaSO4等等。
參考資料 >