【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』，此版叢書(shū)是“數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書(shū)共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書(shū)是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來(lái)自學(xué)。不過(guò)這套叢書(shū)卻很適合像我這樣已接受過(guò)基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫(xiě)的備注。

【山話嵓語(yǔ)】『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)』其實(shí)還有新版，即80年代的改開(kāi)版，改開(kāi)版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過(guò)我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語(yǔ)和計(jì)算模式的來(lái)由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開(kāi)版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒(méi)在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』上傳成文字版。? ?

第三章堿土金屬

§3-1堿土金屬的通性

【01】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Ⅲ主族的土金屬元素【周期表第Ⅲ類里的鋁、鈧、釔、鑭等無(wú)素，稱為土金屬元素，將在下一章里討論】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(guò)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。

堿土金屬的物理性質(zhì)

【02】堿土金屬主要的物理性質(zhì)，如表3·1所示：

【03】從上表可以看出，堿土金屬中除鈹呈鋼灰色外，其余都是銀白色，新切開(kāi)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(jiàn)，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)

【04】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：

【05】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?gòu)?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(lái)，堿土金屬的化學(xué)性還是比較活動(dòng)的。堿土金屬原子失去2個(gè)電子后，變成帶2個(gè)單位正電荷的陽(yáng)離子。堿土金屬在一切化合物里都顯示+2價(jià)。

【06】和堿金屬相似，堿土金屬的化學(xué)活動(dòng)性也隨著原子序數(shù)的增加而增強(qiáng)，也就是按著Be一Mg一Ca一Sr一Ba的順序而增強(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)。

【07】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；跟硫、氮?dú)庠诩訜岬臈l件下也能起反應(yīng)。它們跟堿金屬一樣，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)很劇烈，鈹和鎂跟冷水反應(yīng)則很緩慢（這是由于反應(yīng)時(shí)生成溶解度很小的氫氧化物覆蓋著表面，因此阻礙了反應(yīng)的順利進(jìn)行）。

【08】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)?），并放出大量的熱。堿土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械娜芙舛劝?strong>Be(OH)?一Mg(OH)?一Ca(OH)?一Sr(OH)?一Ba(OH)?的順序而逐漸增大。它們的水溶液都呈明顯的堿性，并也按同一順序而增強(qiáng)，氫氧化鋇是一種強(qiáng)堿。但它們的堿性比對(duì)應(yīng)的堿金屬氫氧化物要弱。

【09】由于堿土金屬的化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)活動(dòng)，因此在自然界里它們只以化合態(tài)存在，其中最主要的是碳酸鹽和硫酸鹽。堿土金屬的冶煉方法一般都用電解法。

習(xí)題3-1

1、試根據(jù)鈉、鎂、鉀和鈣四種元素的原子結(jié)構(gòu)，說(shuō)明它們的化學(xué)活動(dòng)性的順序。

2、試根據(jù)堿土金屬的原子結(jié)構(gòu)，說(shuō)明堿土金屬化學(xué)活動(dòng)性的遞變規(guī)律性。