s區第2（2A）族元素　堿土金屬（Alkali earth metals）

Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra

堿土金屬是元素周期表中第2列元素鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳的總稱，核外價電子組態為ns2。因其氧化物兼具堿性（只有BeO為兩性）和土性（熔點高）而得名。堿土金屬性質活潑，除鈹外，皆可生成典型離子型過氧化物。堿土金屬Mg、Ca、Sr、Ba以及堿金屬Na、K都是英國化學家戴維（H.Davy，1778～1829）發現的。戴維在學習拉瓦錫《化學元素論》時，看到“鹽的土質可能都含有氧，這些土質可能是某種金屬的氧化物”，戴維思維敏捷，他利用當時剛剛發現的伏打電堆，提出“電解”和“化學親和力”之間的關系，認為化學親和力實質上是一種電力。他通過電解方法，克服種種困難，把土質中的金屬和氧分開，發現了土質中的金屬元素。

4號元素　Be鈹

1798年，沃克蘭（L.N.Vauquelin，法）在分析綠寶石的成分時發現了鈹。鈹礦石近30種，但很分散，主要為綠柱石（beryl）Be3Al2Si6O18，元素名稱亦由此而來。

鈹為淺灰色金屬，有延展性，比鋁輕1/3，導熱性是鋼的3倍、鋁的2倍，為金屬中的良導熱體。鈹的化學性質活潑與鋁相似，在空氣中能形成保護性的氧化層，在常溫甚至在紅熱時皆穩定，氧化鈹呈現出兩性。金屬鈹用于制作導彈和火箭的部件；薄片能透過X射線用以制造X射線管窗口。鈹銅合金硬度大，受撞擊時不產生火花，用于制作油井和有可燃氣體存在場所使用的工具。含鈹的寶石有綠寶石（祖母綠）、海藍寶，是美麗堅硬的晶體。

鈹屬劇毒物質，鈹化合物皆有毒。空氣中若含有1mg/m3的鈹，便能使人立即得急性鈹肺病，死亡率極高。鈹也可致癌。

12號元素　Mg鎂

1808年英國化學家戴維（H.Davy）用電解法從硫酸鎂和氧化汞的混合物中得到了鎂汞合金，蒸去汞后得到金屬鎂。鎂的英文名稱Magnesium源于蘊藏豐富鎂礦的希臘地名“Magnesia”（馬格尼西亞）。地殼中鎂含量豐富，居第6位。主要礦物有菱鎂礦（MgCO3）、白云石［CaMg（CO3）2］、光鹵石（KMgCl3·6H2O）等。海水是鎂的不竭之源。目前金屬鎂的制備方法主要是高溫下電解MgCl2。

鎂為銀白色金屬，質輕（密度為1.738g/cm3），硬度中等，富延展性，導熱導電性強。鎂的化學性質活潑，具有強還原性，在潮濕空氣中表面會生成氧化物膜而變暗，也可與氮、硫、鹵素等化合。鎂能和鋁、釩、鈦等金屬形成力學性能優良的合金，廣泛用于航空、航天、車輛、建材等各個方面。在常見的結構金屬材料中，鎂的用量僅次于鐵和鋁，排在第三位。鎂在冶金工業中用作還原劑，制備金屬鈹和鈦等；在煉鋼工業中可用鎂作脫硫劑并使石墨球化而形成球墨鑄鐵，增強鐵的延展性和抗裂性。鎂粉易燃并放出極強的白光，富紫外線，對照相底片的感光力極大，鎂光燈就是利用了這一特性。

鎂是生物體的必需元素。在綠色植物的葉綠素中，鎂離子居于中心位置，葉綠素中鎂含量大約2％。鎂主要以Mg2+的形式存在于人體中，70％分布在骨骼，其余在軟組織和細胞內外液中。鎂為骨細胞結構和功能所必需，保證其正常生長和堅固度。鎂是多種酶系的輔助因子或激活劑，廣泛參與體內各種代謝過程，參與細胞內的能量釋放和轉化。鎂離子對鉀離子的運輸、鈣離子通道的活化啟動及神經信息的傳導和心肌作用十分重要。缺鎂會導致心律不齊和肌肉顫抖。成人每天需要200～400mg鎂。

20號元素　Ca鈣

1808年戴維（H.Davy，英）對石灰和氧化汞的混合物進行電解，得到鈣汞齊，除去汞后制得鈣，貝采里烏斯（J.J.Berzelius，瑞典）和蓬丁（M.M.Pontin，瑞典）也做出了貢獻。鈣的名稱源于拉丁文“Calcis”，意為“石灰”。鈣在地殼中的豐度排序為第5位。自然界中，鈣化合物分布極廣，有石灰石（CaCO3）、方解石（CaCO3）、白堊、大理石、石膏（CaSO4·2H2O）、磷灰石［Ca5（PO4）3（F,Cl,OH）］、白云石［CaMg（CO3）2］、螢石（CaF2）、珊瑚等。其中，石灰石是方解石和文石（CaCO3）的統稱；白堊是富含碳酸鈣的黏土；大理石是多種巖石形成的建筑材料的名稱，主要成分仍為碳酸鈣；珊瑚是由珊瑚蟲分泌的石灰質骨骼聚結而成的，主要成分也是碳酸鈣。

鈣為銀白色金屬，質軟，新切斷處呈現明亮的結晶面。鈣的化學性質活潑，具有強還原性，易與鹵素、氮、硫等化合。

鈣的用途很廣：（1）金屬鈣是強還原劑，冶金工業中用作脫硫劑、脫氧劑，用于制備稀土元素；（2）利用石灰石（碳酸鈣，CaCO3）燒制石灰（CaO），它與水混合形成熟石灰Ca（OH）2，熟石灰在空氣中吸收二氧化碳再變為碳酸鈣，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、醫療等；（4）制造電石（CaC2），電石與水反應生成乙炔氣，可以作為化工原料；早期的紗燈即利用此過程生成的乙炔氣燃燒照明；（5）氯化鈣是重要化工原料，也是良好的融雪劑。

生物學作用　鈣是人體中含量最多的金屬元素，約占人體總質量的1.5％～2％。人體中鈣90％以上分布在骨骼及牙齒中，其余的鈣分布于體液及其他組織中。血液中的鈣幾乎全部存在于血漿中，一般成人血鈣濃度為2.10～2.55mmol/L。Ca2+參與體內多種生理生化過程，在肌肉收縮、腺體的分泌及細胞生長等方面都起重要的作用。Ca2+還是許多酶的激活劑，如淀粉酶、脂肪酶。Ca2+能降低神經肌肉的興奮性，血清中Ca2+濃度降低，肌肉興奮性增加，導致抽搐。Ca2+有利于心肌收縮。缺鈣兒童易患佝僂病，成人缺鈣易患骨質疏松。含Ca2+的硬水會給生活和生產帶來不少麻煩。

38號元素　Sr鍶

1808年戴維（H.Davy，英）通過電解氧化鍶與氧化汞的混合物，制得鍶汞齊，進而發現了鍶。名稱源于英文“strontian”，乃蘇格蘭一城鎮名，戴維所使用的氧化鍶便產于該鎮附近。主要礦物有天青石（SrSO4）和菱鍶礦（SrCO3）。

鍶是銀白色金屬，質軟似蠟。鍶的化學性質活潑，與水和酸作用猛烈！含鍶的鹽在無色火焰中呈紅色，用于制焰火、光彈和光電管。

90Sr有放射性，半衰期28.5年，可用于醫療檢測。作為核爆炸（鈾核裂變）的副產物，90Sr從大氣回降到地面后，污染環境，再經食草動物轉入人體，蓄積致癌。

鍶是人體非必需但有用的微量元素，以牙齒和骨骼內分布最多（牙釉質180mg/kg，牙本質90mg/kg，骨120mg/kg），其他組織較少。作為骨骼和牙齒的必需成分，鍶與骨骼和牙齒的形成密切相關。隨年齡增長，骨內的鍶含量增多。臨床上通過檢測鍶的濃聚程度來判斷骨愈合程度。

56號元素　Ba鋇

1808年戴維（H.Davy，英）電解氧化鋇與氧化汞的混合物（重土），生成鋇汞齊，并制得金屬鋇。名稱源于希臘文“barys”，意為“重的”。主要礦物有重晶石（硫酸鋇）和毒重石（碳酸鋇）。

鋇是銀白色金屬。鋇粉遇潮氣自燃，需儲存于油中。鋇用于合金（鋇受熱后極易放射電子）制造、焰火（綠色）、核反應堆等，也用于清潔真空系統中的雜質氣體和精煉金屬時的除氧劑。將氧化鋇摻入玻璃中，可以增加折射率；由重晶石調制的泥漿常用以防止油井的井噴。

除難溶的硫酸鋇外，一切鋇鹽皆有毒！對人的致死量為0.8g。鋇餐是將硫酸鋇粉末加入乳化劑分散在水中形成的漿液。因為鋇元素吸收X射線能力強，用于X射線胃腸造影，根據它在胃腸中的分布，了解病灶的位置。

88號元素　Ra鐳

1898年居里夫婦（P.Curie和M.S.Curie，法）在處理瀝青鈾礦時，發現了一種新的放射性元素，化學性質類似鋇，其紫外光譜有一條特征的譜線，試樣的放射性越強，這條譜線也越清晰。他們給這個元素起名“radium”，意為“賦予放射性的物質”。為了得到金屬鐳，從1899年到1902年底，他們經過45個月的努力，處理了8t鈾礦渣，得到0.1g氯化鐳。1911年居里夫人和德貝恩合作，通過電解得到了金屬鐳。

鐳呈銀白色，化學性質活潑。在空氣中放置會變黑色，可能是形成氮化物所致。鐳發射出α和γ射線。1g鐳一年發射的能量約為4186kJ。鐳的放射性可以用來治療癌癥及其他疾病。若鐳進入人體，會以類似于鈣的途徑進入骨骼，發射的α粒子會使紅細胞發生變化。過量的鐳的射線照射，也會破壞紅細胞，導致貧血癥和白血病。居里夫人和她的女兒都死于血液病，這與她們長期從事鐳的研究工作受到鐳的輻射有關。鐳及其衰變產物發射γ射線，可用作鐳γ標準源和鐳鈹中子標準源，也可用于金屬材料內部探傷。鐳的研究促進了放射化學的發展。鑒于對鐳和釙的重要發現及放射性研究的貢獻，居里夫人兩度獲諾貝爾獎，1903年獲諾貝爾物理學獎，1911年獲諾貝爾化學獎。