碱土金属的普适性研究

碱土金属是周期表中ⅡA族元素，包括铍、镁、钙、锶、钡及镭六种金属元素，如图9－2所示。其中铍是稀有金属，镭是放射性元素，由于镭在地壳中含量极少，所以本章不作讨论。因为ⅡA族元素的氧化物兼有碱性和土性（化学上把难溶于水和难熔融的性质称为土性），所以把ⅡA族元素称为碱土金属。碱土金属元素的性质见表9－3。

图9－2　碱土金属元素

表9－3　碱土金属元素的性质

1.结构及成键特征

碱土金属和碱金属都属于s区元素，碱土金属为ⅡA族元素，价电子构型为比相邻的碱金属多一个核电荷，因而原子核对最外层两个s电子的作用增强，使碱土金属的原子半径较同周期的碱金属小，因此，碱土金属原子失去一个电子比相应的碱金属难，主要呈＋2价氧化态，在形成化合物时主要以离子键为主。其中铍的离子半径较小，电离能相对较高，形成共价键的倾向显著，所以在一定程度上表现出共价性。与碱金属的锂相似，铍也表现出与众不同的性质。碱土金属的原子半径从上至下依次增大，电离能和电负性同样依次序减小，金属活泼性也从上至下依次增强。但是从整个周期来看，碱土金属仍是活泼性相当强的金属元素，只是稍次于碱金属而已。它们都能与大多数非金属反应。例如，与氢、氧气反应，除了镁和铍外，它们都易溶于水，并与水反应形成稳定的氢氧化物，这些氢氧化物大多是强碱。

2.存在形式(www.xing528.com)

碱土金属在自然界均存在，前五种含量相对较多，镭为放射性元素，由玛丽·居里（M.Curie）和皮埃尔·居里（P.Cmrie）在沥青矿中发现。由于其碱土金属的活泼性较强，决定了碱土金属和碱金属同样不可能以单质的形式存在于自然界中，钙、锶、钡在自然界中的主要存在形式为难溶的碳酸盐和硫酸盐。例如：

Be：绿柱石3BeO·Al2O3·6SiO2。

Mg：白云石MgCO3·CaCO3、菱镁矿MgCO3、光卤石KCl·MgCl2·6H2O。

Ca：石灰石CaCO3、石膏CaSO4·2H2O、萤石CaF2、磷灰石Ca5（PO4）3F。

Sr：菱锶矿SrCO3、天青石SrSO4。

Ba：重晶石BaSO4、毒重石BaCO3。

其中Ca2＋、Mg2＋是生物体必需的元素，除了骨骼和牙齿外，体内钙主要存在于细胞外，参与血液凝固、激素释放、神经传导、肌肉收缩等生理过程。镁对DNA的复制和蛋白质的合成是必不可少的，且Mg2＋能激活多种酶，能催化十多个生物化学反应。