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碱土金属的理化特性

2022.5.16

物理性质

碱土金属的单质为银白色(铍为灰色)固体,容易同空气中的氧气作用,在表面形成氧化物,失去光泽而变暗。它们的原子有两个价电子,形成的金属键较强,熔、沸点较相应的碱金属要高。单质的还原性随着核电荷数的递增而增强。

碱土金属的硬度大于碱金属,锶、钙、钡可用刀子切割,新切出的断面有银白色光泽,但在空气中迅速变暗。其熔点和密度也都大于碱金属,但仍属于轻金属。

碱土金属的导电性和导热性能较好。

碱土金属的碳酸盐不溶、硫酸盐随着原子序数增加,溶解度逐渐减小。

化学性质

碱土金属最外电子层上有两个价电子,易失去而呈现+2价,是化学活泼性较强的金属,能与大多数的非金属反应,所生成的盐多半很稳定,遇热不易分解,在室温下也不发生水解反应。它们与其他元素化合时,一般生成离子型的化合物。但Be2+和Mg2+离子具有较小的离子半径,在一定程度上容易形成共价键的化合物。钙、锶、钡和镭及其化合物的化学性质,随着它们原子序数的递增而有规律地变化。碱土金属的离子为无色的,其盐类大多是白色固体,和碱金属的盐不同,碱土金属的盐类(如硫酸盐、碳酸盐等)溶解度都比较小。

碱土金属(铍除外)在空气中加热时,发生燃烧,产生光耀夺目的火光,形成氧化物(钡形成过氧化物)。碱土金属在高温火焰中燃烧产生的特征颜色,可用于这些元素的鉴定。与水作用时(铍不与水反应),放出氢气,生成氢氧化物,碱性比碱金属的氢氧化物弱,但钙、锶、钡、镭的氢氧化物仍属强碱。铍表面生成致密的氧化膜,在空气个不易被氧化,跟水也不反应。镁跟热水反应,钙、锶和钡易与冷水反应。钙、锶和钡也能与氢气反应。在空气中,镁表面生成一薄层氧化膜,这层氧化物致密而坚硬,对内部的镁有保护作用,所以有抗腐蚀性能,可以保存在干燥的空气里。钙、锶、钡等更易被氧化,生成的氧化物疏松,内部的金属会继续被氧化,所以钙、锶、钡等金属要密封保存。  

单质的主要反应

与氧气反应:M(s)+O₂(g)——→MO(s)

与卤素反应:M(s)+X₂——→MX₂(s)

与水反应:M(s)+2H2O(L)——→M(OH)₂(aq)+H₂↑(g)

与酸反应:2H+(aq)+M(s)——→M2+(aq)+H₂↑(g)

与不活泼金属的可溶盐反应:M(s)+Cu2+(aq)——→M2+(aq)+Cu(s)


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