元素周期表第II主族元素,有鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)和鐳(Ra)等六種,它們的性質(zhì)和第I主族的
堿金屬元素以及第m主族的土金屬元素①都有相似的地方,因此稱做堿土金屬元素,或簡(jiǎn)稱堿土金屬.這個(gè)族里最后一個(gè)元素鐳是放射性元素,我們?cè)诘诙?cè)第三章里已簡(jiǎn)單介紹過了。本章除介紹堿土金屬的一般通性外,著重研究鎂和鈣兩種元素.
堿土金屬元素的物理性質(zhì) 堿土金屬主要的物理性質(zhì),如表3.1所示
① 周期表第III類里的鋁、鈧、鑭等元素,稱為土金屬元素。
從上表可以看出,堿土金屬中除鈹星鋼灰色外,其余都是銀白色,新切開的表面都有金屬光澤.堿土金屬的硬度比堿金屬大,其中以鈹?shù)挠捕葹樽畲?,鋇最小(具體數(shù)據(jù)缺).它們的比重雖比堿金屬大些,但仍都小于5,因此也都是輕金屬;
其中鋇的比重最大,鈣最小,它們的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都比堿金屬高;鈹?shù)娜埸c(diǎn)和沸點(diǎn)最高,鎂則最低.由此可見,堿土金屬的比重,熔點(diǎn)和沸點(diǎn),并 不隨著原子序數(shù)的增加而作規(guī)律性的遞變.
堿土金屬的原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì) 堿土金屬的原子序數(shù)、原子量和電子層結(jié)構(gòu)如表3.2所示:
從上表可以看出,堿土金屬原子最外電子層上都有2個(gè)電子(比堿金屬多1個(gè)),次外電子層上都有8個(gè)電子(和堿金屬相同).在化學(xué)反應(yīng)里,它們失去電子的傾向性比同周期里的堿金屬原子要弱得多。因此,堿土金屬的化學(xué)活動(dòng)性不如堿金屬強(qiáng)。但由于堿土金屬原子最外層的電子數(shù)畢竟還是比較少的,因此比起其他金屬來,堿土金屬的化學(xué)性還是比較活動(dòng)的,球土金屬原子失去2個(gè)電子后,變成帶2個(gè)單位正電荷的陽離子。堿土金屬在一切化合物里都顯示+2價(jià),和破金屬相似,破士金屬的化學(xué)活動(dòng)性也隨著原子序費(fèi)的增加而增強(qiáng),也就是按著Be-Mg Ca-Sr-Ba 的順序商增強(qiáng)。這是因?yàn)楫?dāng)原子序數(shù)增大時(shí),原子核外電子層數(shù)增多,最外層電子和核的距離漸次增大,受到核的引力則漸次減弱,因此在化學(xué)反應(yīng)里失去電子的傾向性依次增大,化學(xué)活動(dòng)性依次增強(qiáng)。
堿土金屬在空氣里加熱時(shí)會(huì)燃燒,并放出大量的熱;在常溫下,亦會(huì)逐漸氧化而生成氧化物(分子式的通式為RO).堿土金屬跟鹵族元素能直接反應(yīng),生成穩(wěn)定的化合物;跟碗、氮?dú)庠诩訜岬臈l件下也能起反應(yīng),它們跟賊金屬一樣,不僅能置換酸里的氫,還能置換水里的氫,例如鈣、鍶和鋇跟冷水反應(yīng)很制烈,鐵和鎮(zhèn)康冷水反應(yīng)則很發(fā)慢(這是由于反應(yīng)時(shí)生成進(jìn)行)。
堿土金屬的氧化物都能跟水起反應(yīng),生成氫氧化物分子式的通式為R(OH)2],并放出大量的熱,堿士金屬氫氧化物較難溶解于水(和堿金屬氫氧化物不同),它們?cè)谒械娜芙饨饘冁V就能跟空度按Be(OH)2-Mg(OH)2- Ca(OH)2 Sr(OH)2- Ba(OH)2蔣層錢的氧化牛的順序而逐漸增大。它們的水溶液都呈明顯的堿性,并也按會(huì)發(fā)暗,失去同一順序而增強(qiáng),氫氧化鋇是一種強(qiáng)堿,但它們的堿性比對(duì)物薄層的結(jié)格應(yīng)的破金屬氫氧化物要弱.
再繼續(xù)氧化,由于堿士金屬的化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)活動(dòng),因此在自然界里它只能以化合態(tài)存在,其中最主要的是碳酸鹽和硫酸鹽;堿土
金屬的治煉方法一般都用電解法,