Известняковый обрыв. Река Белая. Башкирия. 

Название «кальций» происходит от латинского calx — «известь». Так алхи­мики называли продукты обжига раз­личных веществ. Древние римляне ис­пользовали известь для приготовления строительных растворов. Для этого мрамор или известняк (карбонат каль­ция) подвергали обжигу, получая при температуре порядка 900 — 1000 °С не­гашёную известь — оксид кальция: СаСО₃ ®^t°СаО+СО₂­. Затем из­весть гасили — заливали водой: СаО+Н₂О=Са(ОН)₂. Продуктом реакции является гашёная известь, или пушонка (гидроксид кальция), без которой и ны­не не обходятся строители. Производ­ство этого вещества описал ещё Плиний Старший в «Естественной истории». Издавна в строительстве использу­ется также гипс — дигидрат сульфата кальция CaSO₄•2Н₂О. При нагревании Кальций (t_пл=839 °С), стронций (t_пл=768 °С) и барий (t_пл=727 °С) — пластичные металлы серебристо-бе­лого цвета. Из-за достаточной твёрдо­сти их невозможно резать ножом, как натрий или калий.

Последним из щёлочноземельных металлов был открыт радий, для кото­рого ещё А. И. Менделеев «зарезервировал» клетку в периодической сис­теме. Радий обнаружили в 1898 г. в урановой смоляной руде. Исследо­вавшие минерал супруги Пьер и Мария Кюри установили: некоторые образцы руды имеют большую радиоактивность, чем следовало ожидать, судя по количеству содержащегося в них урана. Учёные сделали вывод, что в состав урановой смолки входит новый элемент, по радиоактивно­сти превосходящий уран. Вскоре удалось выделить его соединения. Эле­мент назвали радием, чтобы подчеркнуть его способность к радиоактив­ному распаду. Переработав почти тонну урановой руды, супруги Кюри выделили около 0,1 г соли радия, а металлический радий был получен в 1910 г. при электролизе раствора хлорида радия с ртутным катодом.

Радий представляет собой тяжёлый тугоплавкий металл (t_пл=969 °С при давлении 6,5•10^-4 атм) серебристо-белого цвета. В свободном виде он, как и другие щёлочноземельные металлы, обладает высокой химиче­ской активностью, энергично реагирует с водой с выделением водорода: Ra+2Н₂О=Ra(OH)₂+Н₂­. Образующийся при этом гидроксид радия — сильное основание, хорошо растворимое в воде. При действии на него раствором сульфата натрия выпадает белый осадок сульфата радия, нерастворимый в кислотах: Ra(OH)₂+Na₂SO₄=RaSO₄¯+2NaOH.

В природе радий образуется при радиоактивном распаде ²³⁸U, поэто­му неудивительно, что добывают его из урановой руды. Период полурас­пада изотопа ²²⁶Ra — 1600 лет, при этом образуется радиоактивный газ радон: ²²⁶₈₈Ra®²²²₈₆Rn+⁴₂Не.

Соединения магния участвуют в формировании костей, в регуляции ра­боты нервной ткани, обмене веществ. Ежедневно человеку требуется при­мерно 300 — 400 мг этого элемента. Он попадает в наш организм с хле­бом, в 100 г которого содержится 90 мг магния, крупой (в 100 г овсяной крупы — 116 мг магния). В молочных продуктах этот элемент присутст­вует в легко усвояемой форме — в виде растворимого в воде цитрата маг­ния (соли лимонной кислоты). Особенно богаты магнием орехи: на 100 г приходится до 230 мг этого элемента.

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.

Магний был открыт при анализе во­ды, взятой из минерального источни­ка вблизи города Эпсом в Англии. Горькая на вкус, она привлекла внима­ние исследователей в конце XVII в. При упаривании такой воды на стен­ках сосуда образовывалась белая кор­ка вещества, которое назвали горькой, или эпсомской, солью MgSO₄•7Н₂О. Её использовали в качестве слабитель­ного. Примерно в то же время учёные заинтересовались и белой магнези­ей — карбонатом магния MgCO₃. При его нагревании образуется жжёная магнезия — оксид MgO. Это вещество А. Л. Лавуазье ошибочно причислил к простым телам, которые уже не могут быть далее разложены.

В состав многих пудр и присыпок входит порошок талька — сложного силиката магния состава 3MgO•4SiO₂•Н₂О. Тальк относится к самым мягким природным минералам. Его кристаллы легко узнать по перламутровому блеску. Они жирны на ощупь и часто окрашены в зеленоватый цвет (благодаря примесям соединений никеля).

Многие минералы бериллия — бе­рилл 3ВеО•Аl₂О₃•6SiO₂, хризоберилл ВеАl₂О₄ и их разновидности (изумруд, аквамарин, александрит) — известны давно; эти драгоценные камни упо­минаются в произведениях античных авторов. На Руси берилл называли вируллионом, под таким именем он встречается в Изборнике Святослава (1073 г.).

Бериллы и изумруды, выращенные гидротермальным способом.

В главную подгруппу второй груп­пы периодической системы элемен­тов наряду с семейством щёлочно­земельных металлов (оно включает близкие по свойствам кальций, стронций, барий и радий) входят два типических элемента — бериллий и магний.

*Типическими Д. И. Мен­делеев назвал элементы первого, второго и третьего периодов — они наиболее ярко выражают характер­ные свойства элементов данной подгруппы.

Если магний по свойствам во мно­гом тяготеет к щёлочноземельным элементам, то бериллий стоит как бы особняком. Кажется, что он попал в эту компанию, лишь подчиняясь пра­вилу валентности, поскольку, как и другие элементы группы, в своих со­единениях двухвалентен. По свойст­вам же бериллий гораздо ближе к алюминию, расположенному по диа­гонали от него в третьей группе. Химики так и говорят: диагональ­ное сходство двух элементов. Причём сходство это настолько сильное, что и встречаются эти элементы часто вместе, в одном соединении.

В 1939 г. французский радиохимик Маргарет Пере (1909—1975) в про­дуктах распада изотопа урана-235 обнаружила новый радиоактивный эле­мент. Исследовательница назвала его францием в честь своей родины. Франций расположен в левом нижнем углу периодической системы, поэтому у него должны быть наиболее ярко выражены металлические свой­ства. Например, реакция с водой должна протекать ещё более бурно, чем в случае цезия — его соседа по подгруппе щелочных металлов. Однако убедиться в этом невозможно. Высокая радиоактивность франция (период полураспада наиболее долгоживущего изотопа ²²³Fr составляет 21,8 ми­нут) служит препятствием не только для практического использования, но даже для изучения свойств этого элемента.

Уже в XVIII в. стекольной промышленности Франции тре­бовалось больше соды, чем её могли выделить из рас­тительной золы или добыть в природе. Поэтому в 1775 г. Французская академия объявила специальную премию за изобретение искусственного способа полу­чения соды. Его нашёл химик Никола Леблан (1742— 1806), который предложил получать соду из сульфата натрия (мирабилита) по реакции:

Na₂SO₄+4С+СаСО₃®^{960 °C}Na₂CO₃+CaS+4CO.

Образовавшуюся твёрдую массу обрабатывали водой (выщелачивали), а потом из этого раствора кристалли­зовали соду. Хотя Леблану так и не суждено было по­лучить заслуженную им награду (в годы Французской революции 1789—1799 гг. академия была закрыта), его метод надёжно служил долгие годы химикам разных стран. Главной проблемой было отсутствие в Европе ми­рабилита, поэтому его получали, действуя на поварен­ную соль концентрированной серной кислотой.

Из-за высокой химической активно­сти щелочные металлы встречаются на Земле исключительно в виде соеди­нений, главным образом солей. Ли­тий является редким элементом. Он входит в состав некоторых алюмоси­ликатов  (в частности, сподумена

Li₂O•Аl₂О₃•4SiO₂), а также в форме хлорида LiСl присутствует в морской воде, подземных водах, водах соляных озёр. Рубидий и цезий встречаются в виде примесей к алюмосиликатам, содержащим калий.

Натрий и калий, напротив, входят в десятку элементов, наиболее распро­странённых в земной коре (в ней со­держится 2,3% натрия и 2,1% калия). Многие из их минералов, например Редкими называют эле­менты, содержание которых в земной коре не превыша­ет 0,01 %. К ним относят Li, Rb, Cs, Be, Sc, Y, La, лантаниды, Ga, In, Tl, Zr, Hf, Ge, V, Nb, Та, Mo, W, Re  и платино­вые металлы.

Гидроксиды щелочных металлов называют едкими щелочами. Они представляют собой белые кристал­лические вещества, устойчивые к на­греванию, хорошо растворимые в воде (исключением является гидро­ксид лития), а также в спирте.

Гидроксид натрия — его называют также едким натром или каустиче­ской содой (от греч. «каустикос» — «жгучий», «едкий») — впервые был об­наружен в соде в 1736 г. французским химиком Анри Луи Дюамелем Дю Монсо (1700—1782). Это вещество образуется при гидролизе соды: Na₂CO₃+Н₂О«NaHCO₃+NaOH. В XVIII в. едкий натр получали, дей­ствуя на сульфат натрия свинцовым глетом (оксидом свинца PbO):

Na₂SO₄+PbO+Н₂О=PbSO₄¯+2NaOH.

Другим способом получения едко­го натра служило взаимодействие соды с известью Са(ОН)₂ (каустификация соды): Са(ОН)₂+Na₂CO₃«CaCO₃¯+2NaOH.

В наше время едкие щёлочи полу­чают электролизом растворов солей, например хлоридов. При этом наря­ду с щёлочью образуются другие важ­ные вещества — водород и хлор.

Гидроксиды натрия и калия при­меняют для очистки нефти и масел, в производстве бумаги, моющих средств, искусственных волокон. Бла­годаря способности активно погло­щать влагу из воздуха (гигроскопич­ности) NaOH и КОН используются в лабораториях как осушители.

В 1817 г. в природных силикатах уче­ник Й. Я. Берцелиуса шведский химик Август Арфведсон (1792—1841) обна­ружил новый элемент, который на­звал литием (от греч. «литос» — «ка­мень»). В 1818 г. Гемфри Дэви получил литий в свободном виде электролизом расплава гидроксида.

В свободном состоянии литий — серебристо-белый металл, мягкий, хо­тя и жёстче остальных щелочных ме­таллов, а также не такой легкоплавкий (t_пл=181 °С). Литий настолько лёгок (плотность 0,53 г/см³), что не тонет да­же в керосине.