碱土金属指ⅡA族的所有元素,共计铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)、*(ubn)七种,碱土金属在自然界均有存在,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.Curie)在沥青矿中发现。
碱土金属中除铍外都是典型的金属元素,氧化态为+2,其单质为灰色至银白色金属,硬度比碱金属略大,导电、导热能力好,容易同空气中的氧气、水蒸气、二氧化碳作用,在表面形成氧化物和碳酸盐,失去光泽。碱土金属的氧化物熔点较高,氢氧化物显较强的碱性(氢氧化铍显两性),其盐类中除铍外,皆为离子晶体,但溶解度较小。在自然界中,碱土金属都以化合物的形式存在,钙、锶、钡可用焰色反应鉴别。由于它们的性质很活泼,一般的只能用电解方法制取。而ⅡA族元素之所以被称为碱土金属,则是因为ⅡA族元素首先同IA族元素都具有较强的活动性,且对应的氢氧化合物的水溶液也呈强碱性,但是这些氢氧化合物的溶解度一般较小或不溶于水,故称为碱土金属。
大多数碱土金属盐类为无色的离子晶体。在碱土金属盐类中,有一部分难溶于水,这是它们区别于碱金属盐类的特点之一。
碱土金属的硝酸盐、氯酸盐、髙氯酸盐和醋酸盐等易溶于水;碱土金属的卤化物(除氟化物外)也易溶于水;碱土金属的碳酸盐、磷酸盐和草酸盐等都难溶于水。碱土金属的硫酸盐和铬酸盐的溶解度差别较大,硫酸钡和铬酸钡难溶于水,而硫酸镁,铬酸镁等易溶于水。钙 、锶 、钡的硫酸盐在浓硫酸中发生反应而使溶解度增大。 因此,在浓硫酸溶液中不能使钙离子、锶离子和钡离子沉淀完全。向难溶于水的碱土金属碳酸盐的悬浮液中通入过量的二氧化碳,碱土金属碳酸盐形成可溶性的碳酸氢盐而溶解。碱土金属的碳酸盐、草酸盐、铬酸盐、磷酸盐等,均能溶于强酸溶液(如盐酸)中。因此,要使这些难溶碱土金属盐沉淀完全,应控制溶液pH为中性或微碱性。
除碳酸铍外,碱土金属的碳酸盐在常温下是稳定的,只有在强热的条件下,才能分解为相应的氧化物和二氧化碳。碱土金属的碳酸盐按碳酸铍、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡顺序,热稳定性依次递增,这是由于碱土金属离子的半径按铍、镁、 钙、锶、钡顺序逐渐增大的缘故。碱土金属的卤化物除了氟化物外,一般易溶于水。它们的水合物,如水合氯化铍和水合氯化镁加热时发生分解。 所以要使六水和氯化镁脱水而不水解,需要在温度低于773K 和 HCI气流的保护下加热。
氯化钙可用作制冷剂,按质量比7:5 将六水和氯化钙与冰水混合,可获得218 K 的低温。无水氯化钙是工业生产和实验室中常用的干燥剂之一。氯化钡是最重要的可溶性钡盐,是制备各种钡盐的原料。可溶性钡盐对人、畜皆有毒,对人的致死剂量为0.8 g,使用时切忌人口。
七水合硫酸镁为无色晶体,无臭,味苦咸,在空气中风化 ,易溶于水,难溶于乙醇。硫酸镁用作泻药和利胆药,内服作为泻剂,注射时用作抗惊厥药。硫酸镁制剂为硫酸镁注射液。
二水合氧化钙为白色晶体,无臭,味微苦,极易潮解,极易溶于水,易溶于乙醇。氯化钙为补钙药,可用于治疗钙缺乏症,如抽搐、佝偻病、骨骼和牙齿发育不良等,也用作抗过敏性药和消炎药。本品刺激性大,不作口服,常用于静脉注射,不可皮下或肌肉注射,以免引起组织坏死。氯化钙制剂为氯化钙注射液。
干燥硫酸钙为白色细粒,能缓慢吸收水分成细小颗粒,并失去固结性,无臭,无味,微溶于水,不溶于乙醇,溶于稀盐酸。干燥硫酸钙为骨科用固定剂,可用作石奔绷带,还可用作撒布剂和脱水剂。
硫酸钡为白色疏松的细粉,无臭,无味,不溶于水和有机溶剂,也不溶于稀酸和稀碱溶液。硫酸钡为诊断用药,主要作肠胃道的X射线造影剂。硫酸钡制剂有硫酸钡(I 型)干混悬剂和硫酸钡(D 型)干混悬剂。