堿土元素家譜

明香

我們喜歡看姹紫嫣紅的煙火表演;當(dāng)我們?cè)诤＠镉斡緯r(shí)，如果不小心喝了一口海水，不僅有咸味，還有苦味;很多建筑物的外表，都貼著一層漂亮的大理石瓷磚……這些我們?cè)谏钪兴究找?jiàn)慣的場(chǎng)景，其實(shí)到處都有調(diào)皮的堿土元素的身影。你能找到它們嗎？

1808年，也就是化學(xué)家戴維發(fā)現(xiàn)鉀和鈉之后的一年，他信心滿(mǎn)滿(mǎn)，把目光瞄準(zhǔn)了當(dāng)時(shí)的幾種堿土：生石灰、苦土、重晶石等。這些堿土的化合物都有著堿的特性，溶液可以讓石蕊試紙變藍(lán)。

戴維想，既然他從苛性堿中電解出了鉀和鈉，只要用同樣的方法去電解堿土，就能發(fā)現(xiàn)新的堿性元素了。

可是一切并不像戴維想的那么順利，電流經(jīng)過(guò)后，導(dǎo)線上似乎出現(xiàn)了金屬的薄膜，但瞬間就變暗了。他建造了更大的電池組，可是事倍功半，只得到幾小粒新的金屬，還是跟鐵絲的合金。

在戴維一籌莫展的時(shí)候，瑞典化學(xué)家貝采尼烏斯出馬了，他寫(xiě)信給戴維，勸戴維不要用鐵絲，而是用一個(gè)水銀柱來(lái)通電。戴維一看就明白了，新的金屬分離出來(lái)以后，溶解在水銀里，之后再將水銀蒸發(fā)掉，剩下的當(dāng)然就是純的新金屬。

戴維使用這種方法，一下子將鈣、鎂、鋇、鍶四種堿土元素都提取了出來(lái)！

鎂是一種比較活潑的金屬，雖然相對(duì)于鉀鈉兄弟稍微差了一點(diǎn)，但還是可以跟煮沸的水反應(yīng)。

它在空氣中很容易被點(diǎn)燃，發(fā)出熾烈的白光。觀察鎂燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)最好戴上墨鏡，因?yàn)槿紵逆V會(huì)放出紫外線，如果劑量過(guò)大，會(huì)傷害人的眼睛。

鎂條很容易燃燒，發(fā)出白光。節(jié)日的焰火、小時(shí)候玩的煙花里面都有鎂的白光。

它的這種特性還被用來(lái)做閃光燈，所以最早的閃光燈也叫鎂光燈，缺點(diǎn)是只能用一次，現(xiàn)在早已被電子閃光燈取代了。直到現(xiàn)在，它還可以在戰(zhàn)場(chǎng)上用作照明彈。

恒星核聚變的碳燃燒可以產(chǎn)生鎂，當(dāng)然這只存在于大恒星中。在這些巨大的恒星發(fā)生超新星爆炸之后，生成新的星體或者行星系，我們地球上的鎂就是這么來(lái)的。

你可能會(huì)認(rèn)為，鎂應(yīng)該是一種不常見(jiàn)的元素吧？其實(shí)不然！

之所以大家會(huì)有這樣的錯(cuò)覺(jué)，是因?yàn)殒V在地殼里的分布不多，比鈉還少一點(diǎn)，排在第八位。但是你能想到嗎，鎂竟然占據(jù)整個(gè)地球質(zhì)量的13%，僅僅排在氧、硅、鐵之后，列第四位，這是怎么回事呢？

原來(lái)，鎂主要分布在地幔中。在地幔中，鎂是除了氧之外最多的元素，主要以氧化鎂的形式存在。

鎂元素除了在地幔中分布以外，在海洋里也有很多，僅次于氯元素和鈉元素，這就是溶解在海里的鎂鹽。我們?cè)诖蠛＠镉斡荆谥羞M(jìn)了海水，除了感覺(jué)到咸味之外，還能?chē)L到一種苦味。這就是氯化鎂的味道。

1608年，一位居住在英國(guó)埃普索姆（Epsom）的農(nóng)民找到一口井，準(zhǔn)備飲牛，結(jié)果那頭牛嘗了一口就再也不肯喝了。這位農(nóng)民自己嘗了嘗，發(fā)現(xiàn)井水超級(jí)苦，但是涂在皮膚上竟然可以治療擦傷和皮疹。這口井里提取出來(lái)的鹽就被稱(chēng)為埃普索姆鹽（Epsom salt），人們發(fā)現(xiàn)這種鹽可以讓人拉肚子，所以也稱(chēng)為“瀉鹽”。這種瀉鹽就是七水合硫酸鎂。

大理石、漢白玉，這些詞你肯定非常熟悉。“玉砌朱欄”中的“玉”指的就是漢白玉，天安門(mén)前的華表、金水橋，故宮內(nèi)的宮殿基座、石階、護(hù)欄都是用漢白玉制作的。

在人民英雄紀(jì)念碑、人民大會(huì)堂、毛主席紀(jì)念堂等當(dāng)代國(guó)家工程中，漢白玉也有廣泛應(yīng)用。尤其是人民英雄紀(jì)念碑上，十塊漢白玉的大浮雕，鑲嵌在大碑座的四周。這些大浮雕高二米，合在一起共長(zhǎng)40.68米。每幅浮雕里有二十多個(gè)英雄人物，每個(gè)人物都和真人一樣大小，栩栩如生。

其實(shí)，大理石是碳酸鈣的大塊結(jié)晶。碳酸鈣被廣泛地應(yīng)用在各種建筑上。

鈣不僅僅存在于冰冷的石頭中，更藏身于五彩斑斕的生命中，如果說(shuō)碳酸鈣晶體（大理石）是文明的骨架，那么有機(jī)磷酸鈣等化合物可以說(shuō)是“生命的骨架”。你不妨想象一下：一坨攤在地上的“軟體人”模樣的你……我們離不開(kāi)鈣元素！

牙齒是人類(lèi)身體中最堅(jiān)硬的器官，是什么化合物這么“硬漢”？牙齒的主要成分是羥基磷酸鈣！

除了人類(lèi)，動(dòng)物也離不開(kāi)鈣元素。

在5.4億年前，伴隨著地球生命的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”，珊瑚蟲(chóng)在海洋中出現(xiàn)了。這是一種只有幾毫米大小的腔腸動(dòng)物，經(jīng)常是一大群聚集在一起生活，雖有很多張嘴（同時(shí)也是排泄口），卻共用一個(gè)胃。它們以捕食海洋里細(xì)小的浮游生物為生，一邊生長(zhǎng)，一邊吸收海水中的鈣離子和二氧化碳，分泌出碳酸鈣，變成自己的外殼。

珊瑚蟲(chóng)死后，留下主要成分為碳酸鈣的遺骸，形成了爭(zhēng)奇斗艷的珊瑚景觀。

凡爾賽宮

歐洲最大的宮殿，五彩的大理石墻壁尤其光彩奪目。

泰姬陵

印度莫臥兒皇帝沙賈汗為他最?lèi)?ài)的妻子建造的陵墓，全部用純白色大理石建筑。

快看，課堂上，老師手拿潔白的粉筆，一筆筆寫(xiě)下板書(shū)……你多多少少都吃過(guò)一些粉筆灰吧？其實(shí)，最早的粉筆是用天然的白堊做的，灰塵比較大。但現(xiàn)在，為了保護(hù)教師和學(xué)生的健康，出現(xiàn)了無(wú)塵粉筆，摻入了石膏，這也是一種鈣鹽：硫酸鈣。

我們還能在哪里看到鈣呢？

1.在刷墻的涂料中填充碳酸鈣，才讓涂料有了骨架。

2.紙張的涂層里也填充了碳酸鈣，這樣才潔白、結(jié)實(shí)。

3.化妝品里也填充了碳酸鈣，涂抹出了我們眼中的“女神”。

4.牙膏也不例外，我們的目標(biāo)是：“沒(méi)有蛀牙！”

1810年，德國(guó)化學(xué)家德貝萊納在研究精確測(cè)量元素原子量的方法，大文豪歌德告訴他，戴維幾年前剛剛發(fā)現(xiàn)了新元素鍶，這種元素很稀少，也很新鮮，沒(méi)幾個(gè)人研究過(guò)。于是德貝萊納開(kāi)始反復(fù)推敲鍶的數(shù)據(jù)，既然要看鍶，也不可避免經(jīng)常看到共生礦物鈣和鋇。突然，他注意到，鍶的原子量竟然正好是鈣和鋇的平均數(shù)，這個(gè)三元素組合是偶然？還是暗示了某種規(guī)律呢？

德貝萊納堅(jiān)信這不是一種巧合，于是他繼續(xù)關(guān)注其他元素的原子量，又找到了“氯、溴、碘”，“硫、硒、碲”這兩個(gè)“三素組”。

可惜的是，當(dāng)時(shí)的化學(xué)家們沒(méi)有擺脫神學(xué)、煉金術(shù)的固有思想，他們被“三”這個(gè)數(shù)字所束縛住，以為這是一種“三”的命理學(xué)。于是他們開(kāi)始東拼西湊，硬是搞出許多牽強(qiáng)的組合，跟神學(xué)對(duì)應(yīng)起來(lái)。

多虧了50年后，門(mén)捷列夫沒(méi)有被“三”約束了思想，元素周期律才終于被人們發(fā)現(xiàn)。但我們不要忘了，鍶元素開(kāi)啟了“三素組”，這種思想最終被門(mén)捷列夫借鑒。

鍶元素更為人所知的是它有一種聳人聽(tīng)聞的放射性同位素：鍶90，它會(huì)逐漸衰變?yōu)獒?0，產(chǎn)生γ射線。雖然它的半衰期長(zhǎng)達(dá)28年，但輻射能量仍然很高，這在放射性同位素里是不多見(jiàn)的。更重要的是，雖然鍶元素在人體內(nèi)幾乎沒(méi)啥作用，但它會(huì)經(jīng)常和鈣在一起，進(jìn)入人體的骨質(zhì)。正常的鍶元素對(duì)人體沒(méi)有任何影響，但放射性強(qiáng)的鍶90進(jìn)入人體就會(huì)沉積在人的骨頭里！

核爆之后，鈾235會(huì)產(chǎn)生很多鍶90，因此鍶90也可以用來(lái)檢查某些國(guó)家是否進(jìn)行了核試驗(yàn)。

化學(xué)家用分光鏡觀察鍶元素，會(huì)看到幾條藍(lán)色的線，但在我們的肉眼里，藍(lán)色的線條總是被幾道紅光所遮掩，所以當(dāng)鍶鹽燃燒時(shí)，我們看到的是它那激情似火的紅光。

因此，鍶經(jīng)常被加到煙火里，我們看到的紅色焰火，就是鍶元素在熱烈舞蹈呢！

實(shí)驗(yàn)材料：可樂(lè)、牛奶

實(shí)驗(yàn)步驟：

第一步：往可樂(lè)中加入牛奶。

第二步：把蓋子擰緊，放在桌上觀察可樂(lè)的反應(yīng)。這個(gè)過(guò)程就是漫長(zhǎng)的等待啦，要有耐心哦，因?yàn)樵诓煌碾A段，可樂(lè)表現(xiàn)出來(lái)的狀態(tài)是不一樣的。

你會(huì)看到：

剛開(kāi)始，可樂(lè)加入牛奶時(shí)，可樂(lè)的顏色變化了，牛奶與可樂(lè)混合出現(xiàn)了白色絮狀物，過(guò)一段時(shí)間后，里面的物質(zhì)出現(xiàn)沉淀，最后可樂(lè)竟然變得清澈了！是不是非常神奇？那在這個(gè)過(guò)程中，牛奶與可樂(lè)發(fā)生了什么呢？

實(shí)驗(yàn)原理：

可樂(lè)是碳酸飲料，而牛奶里面是含鈣的。在可樂(lè)中加入牛奶，會(huì)生成白色沉淀，這就是碳酸鈣。那么為什么后來(lái)顏色又消失了呢？這是因?yàn)樘妓徕}在水里待久了，就會(huì)又變成碳酸氫鈣，又再次溶于水。在可樂(lè)瓶這個(gè)小小的空間里，連續(xù)發(fā)生了兩次化學(xué)反應(yīng)呢！