К семейству щёлочноземельных эле­ментов, как уже отмечалось, относят кальций, стронций, барий и радий. Д. И. Менделеев включал в это семей­ство и магний. Щёлочноземельными элементы именуются по той причине, что их гидроксиды, подобно гидро­ксидам щелочных металлов, раство­римы в воде, т. е. являются щелочами.

Магний входит в состав активного центра зелёного пигмента растений — хлорофилла.

Кристаллы гипса.

«...Земельными же они названы пото­му, что в природе они встречаются в состоянии соединений, образующих нерастворимую массу земли, и сами в виде окисей (оксидов. — Прим. ред.) RO имеют землистый вид», — пояснял Менделеев в «Основах химии».

По распространённости в земной коре кальций занимает пятое место (4,1 % по массе), уступая лишь кисло­роду, кремнию, алюминию и железу. В природе он встречается в виде гип­са CaSO₄•2Н₂О, флюорита CaF₂, апа­тита Са₅(РО₄)₃(ОН) и кальцита СаСО₃ (карбоната кальция, образующего за­лежи мела, мрамора и известняка). Кальцит сформировался из панцирей древних простейших и моллюсков (кораллов), поэтому неудивительно, что иногда в известняках находят ракушки или отпечатки животных.

В организме человека содержится в среднем около 1 кг кальция, кото­рый в форме ортофосфата входит в состав костной ткани. Почти 80 % по­требности в этом элементе удовле­творяется за счёт молочных продук­тов. В них кальций присутствует в виде солей фосфорной и лимонной кислот, причём фосфат кальция нахо­дится в молоке в комплексе с белком казеином (казеинкальцийфосфатный комплекс). В литре молока или кефи­ра как раз и содержится средняя су­точная норма — 1,2 г кальция. При недостатке кальция в организме вра­чи назначают его препараты, напри­мер глюконат кальция — соль глюконовой кислоты (продукта окисления альдегидной группы глюкозы до кар­боксильной).

Металлический кальций был впер­вые получен Г. Дэви в 1808 г. при элек­тролизе смеси влажной гашёной из­вести Са(ОН)₂ с оксидом ртути HgO. В качестве катода учёный использовал капельку металлической ртути, по­мещённую в смесь.

Стронций и барий распростране­ны в природе значительно меньше, чем кальций. Стронций встречается в виде минерала целестина (от лат. caelestis — «небесный») — сульфата стронция SrSO₄, образующего краси­вые розово-красные или бледно-голу­бые кристаллы, а барий — в виде ба­рита (тяжёлого шпата) BaSO₄.

Стронций получил название от шотландской деревни Стронциан, близ которой в конце XVIII в. был най­ден редкий минерал стронцианит SrCO₃.

Годом открытия бария можно счи­тать 1774 г., когда шведский химик Карл Вильгельм Шееле (1742—1786) и его ученик Юхан Готлиб Ган (1745—1818) установили, что в тяжё­лом шпате содержится новая земля. Она получила название «барит» (от греч. «барис» — «тяжёлый»), а образу­ющий её элемент — «барий». В виде простых веществ барий и стронций были выделены Г. Дэви в 1808 г.

С пищей и питьевой водой чело­век ежедневно получает около 15— 20 мг стронция. В большем количе­стве соединения этого элемента вредны для здоровья. Ионы стронция способны замещать в костях ионы кальция, что приводит к болезням. Поэтому предельно допустимая кон­центрация ионов Sr²⁺ в питьевой во­де — 7 мг/л.

Растворимые соединения бария ещё более токсичны. Симптомы от­равления ими появляются при приё­ме внутрь примерно 0,2 г раство­римой соли. А доза 0,8—0,9 г уже смертельна. В случае отравления на­до принимать 10-процентный раст­вор сульфата натрия или сульфата магния. При этом в организме обра­зуется сульфат бария BaSO₄ — нераст­воримый и потому безопасный.

Целестин.

при температуре около 500 °С, то ре­акция будет протекать дальше:

Образовавшийся пероксид бария при 700 °С отщепляет избыточный кисло­род, вновь переходя в оксид. Таким образом, имея немного оксида бария, можно выделять из воздуха чистый кислород. Именно так и поступали в старину, когда ещё не научились сжи­жать воздух.

Летучие соединения щёлочноземельных металлов придают пламени характерный цвет: соединения кальция — кирпично-красный, стронция — карминово-красный, а бария — желтовато-зелёный. Не случайно нитраты этих металлов используют в пиротехнике.

Щёлочноземельные металлы выде­ляют либо алюмотермией:

4СаО + 2Аl®^{t °}СаАl₂О₄+3Са,

либо электролизом расплавов хлори­дов. Практическое значение из них имеет в основном кальций — он ис­пользуется в металлургии в качестве раскислителя.

Соединения кальция, стронция и бария применяются в разных отраслях промышленности, в строительстве. Так, из гашёной извести, кварцевого песка SiO₂ и воды делают известковый раствор, который постепенно по­глощает из воздуха углекислый газ и медленно затвердевает. При этом про­текают процессы образования мало­растворимых солей кальция:

Са(ОН)₂+СО₂=CaCO₃¯+Н₂О

2Са(ОН)₂+SiO₂=Ca₂SiO₄¯+2Н₂О.

Очень полезным веществом ока­зался сульфат бария. В конце XIX в. им разбавляли дорогие свинцовые белила, а ныне на основе BaSO₄ раз­работана белая краска литопон, обла­дающая высокой кроющей способно­стью, что снижает её расход. Сульфат бария также добавляют в бумагу до­рогих сортов (для денежных знаков, документов).

Как и другие элементы с высоким порядковым номером, барий способен поглощать рентгеновское излучение. Поэтому BaSO₄ используется при из­готовлении защитных материалов для рентгеновских установок и при диаг­ностике заболеваний желудочно-кишечного тракта. Перед обследованием больного угощают «кашицей» из суль­фата бария. Не навредит ли это паци­енту? К счастью, сульфат бария очень плохо растворим в воде (0,00029 г в 100 г воды при 30 °С), а следователь­но, и не опасен для человека.