Métaux alcalino-terreux: propriétés chimiques, réactions et applications
Les métaux alcalino-terreux sont ceux qui forment le groupe 2 du tableau périodique et sont indiqués dans la colonne violette de l'image du bas. De haut en bas, ce sont le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, le baryum et le radium. Pour retenir leurs noms, une excellente méthode mnémonique est la prononciation de M. Becamgbara.
En cassant les lettres de M. Becamgbara, on doit "Sr" est strontium. "Be" est le symbole chimique du béryllium, "Ca" est le symbole du calcium, "Mg" est celui du magnésium, et "Ba" et "Ra" correspondent aux métaux baryum et radium, le second étant un élément de la nature. radioactif
Le terme "alcalin" désigne des métaux capables de former des oxydes très basiques; et d'autre part, "terre" se réfère aux terres, un nom attribué à cause de sa faible solubilité dans l'eau. Ces métaux à l'état pur ont des colorations argentées similaires recouvertes de couches d'oxyde grisâtre ou noir.
La chimie des métaux alcalino-terreux est très riche: de leur participation structurelle à de nombreux composés inorganiques à des composés dits organométalliques; Ce sont ceux qui interagissent par des liaisons covalentes ou par coordination avec des molécules organiques.
Propriétés chimiques
Physiquement, ils sont plus durs, plus denses et plus résistants aux températures que les métaux alcalins (groupe 1). Cette différence réside dans leurs atomes, ou ce qui est identique, dans leurs structures électroniques.
Appartenant au même groupe du tableau périodique, tous leurs congénères présentent des propriétés chimiques qui les identifient comme telles.
Parce que? Parce que sa configuration de valence électronique est n s 2, ce qui signifie qu'ils ont deux électrons pour interagir avec d'autres espèces chimiques.
Caractère ionique
En raison de leur nature métallique, ils ont tendance à perdre des électrons pour former des cations divalents: Be2 +, Mg2 +, Ca2 +, Sr2 +, Ba2 + et Ra2 +.
De la même manière que la taille de ses atomes neutres varie au fur et à mesure de sa descente dans le groupe, ses cations grossissent également de Be2 + à Ra2 +.
Du fait de leurs interactions électrostatiques, ces métaux forment des sels avec les éléments les plus électronégatifs. Cette forte tendance à former des cations est une autre qualité chimique des métaux alcalino-terreux: ils sont très électropositifs.
Les atomes volumineux réagissent plus facilement que les petits atomes; c'est-à-dire que Ra est le métal le plus réactif et le moins réactif. Ceci est le produit de la force d'attraction inférieure exercée par le noyau sur des électrons de plus en plus éloignés, maintenant plus susceptibles de "s'échapper" vers d'autres atomes.
Cependant, tous les composés ne sont pas de nature ionique. Par exemple, le béryllium est très petit et présente une densité de charge élevée, ce qui polarise le nuage électronique de l’atome voisin pour former une liaison covalente.
Quelle conséquence cela apporte-t-il? Que les composés du béryllium soient principalement covalents et non ioniques, contrairement aux autres, même s'il s'agit du cation Be2 +.
Maillons métalliques
En ayant deux électrons de valence, ils peuvent former dans leurs cristaux des "mers d'électrons" plus chargées, qui intègrent et groupent plus étroitement les atomes de métal par opposition aux métaux alcalins.
Cependant, ces liaisons métalliques ne sont pas assez solides pour leur conférer des caractéristiques de dureté exceptionnelles, étant en réalité douces.
De plus, ceux-ci sont faibles comparés à ceux des métaux de transition, ce qui se traduit par des points de fusion et d'ébullition plus bas.
Les réactions
Les métaux alcalino-terreux sont très réactifs, raison pour laquelle ils n'existent pas dans la nature à l'état pur, mais liés dans divers composés ou minéraux. Les réactions derrière ces formations peuvent être résumées de manière générique pour tous les membres de ce groupe.
Réaction avec de l'eau
Ils réagissent avec l'eau (à l'exception du béryllium, en raison de sa "ténacité" à offrir sa paire d'électrons) pour produire des hydroxydes corrosifs et de l'hydrogène gazeux.
M (s) + 2H 2 O (l) => M (OH) 2 (ac) + H2 (g)
Les hydroxydes de magnésium - Mg (OH) 2 - et berili - Be (OH) 2 - sont peu solubles dans l’eau; De plus, le second n’est pas très fondamental, car les interactions sont covalentes.
Réaction avec l'oxygène
Ils brûlent au contact de l'oxygène de l'air pour former les oxydes ou les peroxydes correspondants. Le baryum, le second métal le plus volumineux, forme le peroxyde (BaO 2 ), plus stable car les rayons ioniques Ba2 + et O 2 2- sont similaires, renforçant ainsi la structure cristalline.
La réaction est la suivante:
2M (s) + O 2 (g) => 2MO (s)
Par conséquent, les oxydes sont: BeO, MgO, CaO, SrO, BaO et RaO.
Réaction avec les halogènes
Cela correspond au moment où ils réagissent en milieu acide avec les halogènes pour former des halogénures inorganiques. Ceci a la formule chimique générale MX 2, et parmi celles-ci sont: CaF 2, BeCl 2, SrCl 2, BaI 2, RaI 2, CaBr 2, etc.
Les applications
Béryllium
Compte tenu de sa réactivité inerte, le béryllium est un métal qui présente une résistance élevée à la corrosion et qui est ajouté dans de faibles proportions à des alliages de formes à base de cuivre ou de nickel présentant des propriétés mécaniques et thermiques intéressantes pour différentes industries.
Parmi ceux-ci figurent ceux qui fonctionnent avec des solvants volatils, dans lesquels les outils ne doivent pas produire d'étincelles dues à des chocs mécaniques. En outre, ses alliages trouvent une utilisation dans le développement de missiles et de matériaux pour avions.
Magnésium
Contrairement au béryllium, le magnésium est plus respectueux de l'environnement et constitue un élément essentiel des plantes. Pour cette raison, il revêt une grande importance biologique et dans l'industrie pharmaceutique. Par exemple, la magnésie du lait est un remède contre les brûlures d’estomac et consiste en une solution de Mg (OH) 2 .
Il a également des applications industrielles, telles que le soudage des alliages d'aluminium et de zinc, ou dans la production d'acier et de titane.
Calcium
L'une de ses principales utilisations est due au CaO, qui réagit avec les aluminosilicates et les silicates de calcium pour donner au ciment et au béton les propriétés souhaitées pour les bâtiments. C'est également un matériau fondamental dans la production d'acier, de verre et de papier.
D'autre part, CaCO 3 participe au processus de Solvay pour produire du Na 2 CO 3 . Pour sa part, CaF 2 est utilisé dans la fabrication de cellules pour les mesures spectrophotométriques.
D'autres composés de calcium sont utiles dans la préparation d'aliments, de produits d'hygiène personnelle ou de cosmétiques.
Strontium
Lors de la combustion, le strontium fait clignoter une lumière rouge intense, qui est utilisée dans la pyrotechnie et pour faire des fusées éclairantes.
Baryum
Les composés de baryum absorbent les rayons X. Ainsi, BaSO 4 - qui est également insoluble et empêche le corps de libérer le toxique Ba2 + - est utilisé pour analyser et diagnostiquer les altérations des processus digestifs.
La radio
Le radium a été utilisé dans le traitement du cancer en raison de sa radioactivité. Certains de ses sels étaient destinés à colorer les montres, puis ont interdit cette application en raison des risques encourus par ceux qui les portaient.
