s区第2（2A）族元素　碱土金属（Alkali earth metals）

Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra

碱土金属是元素周期表中第2列元素铍、镁、钙、锶、钡、镭的总称，核外价电子组态为ns2。因其氧化物兼具碱性（只有BeO为两性）和土性（熔点高）而得名。碱土金属性质活泼，除铍外，皆可生成典型离子型过氧化物。碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba以及碱金属Na、K都是英国化学家戴维（H.Davy，1778～1829）发现的。戴维在学习拉瓦锡《化学元素论》时，看到“盐的土质可能都含有氧，这些土质可能是某种金属的氧化物”，戴维思维敏捷，他利用当时刚刚发现的伏打电堆，提出“电解”和“化学亲和力”之间的关系，认为化学亲和力实质上是一种电力。他通过电解方法，克服种种困难，把土质中的金属和氧分开，发现了土质中的金属元素。

4号元素　Be铍

1798年，沃克兰（L.N.Vauquelin，法）在分析绿宝石的成分时发现了铍。铍矿石近30种，但很分散，主要为绿柱石（beryl）Be3Al2Si6O18，元素名称亦由此而来。

铍为浅灰色金属，有延展性，比铝轻1/3，导热性是钢的3倍、铝的2倍，为金属中的良导热体。铍的化学性质活泼与铝相似，在空气中能形成保护性的氧化层，在常温甚至在红热时皆稳定，氧化铍呈现出两性。金属铍用于制作导弹和火箭的部件；薄片能透过X射线用以制造X射线管窗口。铍铜合金硬度大，受撞击时不产生火花，用于制作油井和有可燃气体存在场所使用的工具。含铍的宝石有绿宝石（祖母绿）、海蓝宝，是美丽坚硬的晶体。

铍属剧毒物质，铍化合物皆有毒。空气中若含有1mg/m3的铍，便能使人立即得急性铍肺病，死亡率极高。铍也可致癌。

12号元素　Mg镁

1808年英国化学家戴维（H.Davy）用电解法从硫酸镁和氧化汞的混合物中得到了镁汞合金，蒸去汞后得到金属镁。镁的英文名称Magnesium源于蕴藏丰富镁矿的希腊地名“Magnesia”（马格尼西亚）。地壳中镁含量丰富，居第6位。主要矿物有菱镁矿（MgCO3）、白云石［CaMg（CO3）2］、光卤石（KMgCl3·6H2O）等。海水是镁的不竭之源。目前金属镁的制备方法主要是高温下电解MgCl2。

镁为银白色金属，质轻（密度为1.738g/cm3），硬度中等，富延展性，导热导电性强。镁的化学性质活泼，具有强还原性，在潮湿空气中表面会生成氧化物膜而变暗，也可与氮、硫、卤素等化合。镁能和铝、钒、钛等金属形成力学性能优良的合金，广泛用于航空、航天、车辆、建材等各个方面。在常见的结构金属材料中，镁的用量仅次于铁和铝，排在第三位。镁在冶金工业中用作还原剂，制备金属铍和钛等；在炼钢工业中可用镁作脱硫剂并使石墨球化而形成球墨铸铁，增强铁的延展性和抗裂性。镁粉易燃并放出极强的白光，富紫外线，对照相底片的感光力极大，镁光灯就是利用了这一特性。

镁是生物体的必需元素。在绿色植物的叶绿素中，镁离子居于中心位置，叶绿素中镁含量大约2％。镁主要以Mg2+的形式存在于人体中，70％分布在骨骼，其余在软组织和细胞内外液中。镁为骨细胞结构和功能所必需，保证其正常生长和坚固度。镁是多种酶系的辅助因子或激活剂，广泛参与体内各种代谢过程，参与细胞内的能量释放和转化。镁离子对钾离子的运输、钙离子通道的活化启动及神经信息的传导和心肌作用十分重要。缺镁会导致心律不齐和肌肉颤抖。成人每天需要200～400mg镁。

20号元素　Ca钙

1808年戴维（H.Davy，英）对石灰和氧化汞的混合物进行电解，得到钙汞齐，除去汞后制得钙，贝采里乌斯（J.J.Berzelius，瑞典）和蓬丁（M.M.Pontin，瑞典）也做出了贡献。钙的名称源于拉丁文“Calcis”，意为“石灰”。钙在地壳中的丰度排序为第5位。自然界中，钙化合物分布极广，有石灰石（CaCO3）、方解石（CaCO3）、白垩、大理石、石膏（CaSO4·2H2O）、磷灰石［Ca5（PO4）3（F,Cl,OH）］、白云石［CaMg（CO3）2］、萤石（CaF2）、珊瑚等。其中，石灰石是方解石和文石（CaCO3）的统称；白垩是富含碳酸钙的黏土；大理石是多种岩石形成的建筑材料的名称，主要成分仍为碳酸钙；珊瑚是由珊瑚虫分泌的石灰质骨骼聚结而成的，主要成分也是碳酸钙。

钙为银白色金属，质软，新切断处呈现明亮的结晶面。钙的化学性质活泼，具有强还原性，易与卤素、氮、硫等化合。

钙的用途很广：（1）金属钙是强还原剂，冶金工业中用作脱硫剂、脱氧剂，用于制备稀土元素；（2）利用石灰石（碳酸钙，CaCO3）烧制石灰（CaO），它与水混合形成熟石灰Ca（OH）2，熟石灰在空气中吸收二氧化碳再变为碳酸钙，所以石灰用作建筑材料；（3）制石膏，生石膏（CaSO4·2H2O），熟石膏（CaSO4·H2O），用于建材、塑像、模型、医疗等；（4）制造电石（CaC2），电石与水反应生成乙炔气，可以作为化工原料；早期的纱灯即利用此过程生成的乙炔气燃烧照明；（5）氯化钙是重要化工原料，也是良好的融雪剂。

生物学作用　钙是人体中含量最多的金属元素，约占人体总质量的1.5％～2％。人体中钙90％以上分布在骨骼及牙齿中，其余的钙分布于体液及其他组织中。血液中的钙几乎全部存在于血浆中，一般成人血钙浓度为2.10～2.55mmol/L。Ca2+参与体内多种生理生化过程，在肌肉收缩、腺体的分泌及细胞生长等方面都起重要的作用。Ca2+还是许多酶的激活剂，如淀粉酶、脂肪酶。Ca2+能降低神经肌肉的兴奋性，血清中Ca2+浓度降低，肌肉兴奋性增加，导致抽搐。Ca2+有利于心肌收缩。缺钙儿童易患佝偻病，成人缺钙易患骨质疏松。含Ca2+的硬水会给生活和生产带来不少麻烦。

38号元素　Sr锶

1808年戴维（H.Davy，英）通过电解氧化锶与氧化汞的混合物，制得锶汞齐，进而发现了锶。名称源于英文“strontian”，乃苏格兰一城镇名，戴维所使用的氧化锶便产于该镇附近。主要矿物有天青石（SrSO4）和菱锶矿（SrCO3）。

锶是银白色金属，质软似蜡。锶的化学性质活泼，与水和酸作用猛烈！含锶的盐在无色火焰中呈红色，用于制焰火、光弹和光电管。

90Sr有放射性，半衰期28.5年，可用于医疗检测。作为核爆炸（铀核裂变）的副产物，90Sr从大气回降到地面后，污染环境，再经食草动物转入人体，蓄积致癌。

锶是人体非必需但有用的微量元素，以牙齿和骨骼内分布最多（牙釉质180mg/kg，牙本质90mg/kg，骨120mg/kg），其他组织较少。作为骨骼和牙齿的必需成分，锶与骨骼和牙齿的形成密切相关。随年龄增长，骨内的锶含量增多。临床上通过检测锶的浓聚程度来判断骨愈合程度。

56号元素　Ba钡

1808年戴维（H.Davy，英）电解氧化钡与氧化汞的混合物（重土），生成钡汞齐，并制得金属钡。名称源于希腊文“barys”，意为“重的”。主要矿物有重晶石（硫酸钡）和毒重石（碳酸钡）。

钡是银白色金属。钡粉遇潮气自燃，需储存于油中。钡用于合金（钡受热后极易放射电子）制造、焰火（绿色）、核反应堆等，也用于清洁真空系统中的杂质气体和精炼金属时的除氧剂。将氧化钡掺入玻璃中，可以增加折射率；由重晶石调制的泥浆常用以防止油井的井喷。

除难溶的硫酸钡外，一切钡盐皆有毒！对人的致死量为0.8g。钡餐是将硫酸钡粉末加入乳化剂分散在水中形成的浆液。因为钡元素吸收X射线能力强，用于X射线胃肠造影，根据它在胃肠中的分布，了解病灶的位置。

88号元素　Ra镭

1898年居里夫妇（P.Curie和M.S.Curie，法）在处理沥青铀矿时，发现了一种新的放射性元素，化学性质类似钡，其紫外光谱有一条特征的谱线，试样的放射性越强，这条谱线也越清晰。他们给这个元素起名“radium”，意为“赋予放射性的物质”。为了得到金属镭，从1899年到1902年底，他们经过45个月的努力，处理了8t铀矿渣，得到0.1g氯化镭。1911年居里夫人和德贝恩合作，通过电解得到了金属镭。

镭呈银白色，化学性质活泼。在空气中放置会变黑色，可能是形成氮化物所致。镭发射出α和γ射线。1g镭一年发射的能量约为4186kJ。镭的放射性可以用来治疗癌症及其他疾病。若镭进入人体，会以类似于钙的途径进入骨骼，发射的α粒子会使红细胞发生变化。过量的镭的射线照射，也会破坏红细胞，导致贫血症和白血病。居里夫人和她的女儿都死于血液病，这与她们长期从事镭的研究工作受到镭的辐射有关。镭及其衰变产物发射γ射线，可用作镭γ标准源和镭铍中子标准源，也可用于金属材料内部探伤。镭的研究促进了放射化学的发展。鉴于对镭和钋的重要发现及放射性研究的贡献，居里夫人两度获诺贝尔奖，1903年获诺贝尔物理学奖，1911年获诺贝尔化学奖。