Métal alcalino-terreux

Un métal alcalino-terreux ou alcalinoterreux^[1] est un élément chimique de la deuxième colonne du tableau périodique des éléments. Ce nom vient du terme « métaux de terre » utilisé en alchimie et décrivant les métaux qui résistent au feu, les oxydes de métaux alcalino-terreux demeurant solides à des températures très élevées.

La série des métaux alcalino-terreux se confond avec les éléments du groupe 2 (anciennement IIA) :

Béryllium ₄Be ;
Magnésium ₁₂Mg ;
Calcium ₂₀Ca ;
Strontium ₃₈Sr ;
Baryum ₅₆Ba ;
Radium ₈₈Ra.

Propriétés

Ces éléments sont caractérisés par une couleur argentée, une faible densité, une grande malléabilité, une réactivité immédiate aux halogènes — conduisant à des sels ioniques — ainsi qu'avec l'eau (quoique celle-ci soit moins facile qu'avec les métaux alcalins) pour former des hydroxydes fortement basiques.

Par exemple, alors que le sodium et le potassium réagissent avec l'eau à température ambiante, le calcium ne réagit qu'avec l'eau chaude, et le magnésium seulement avec la vapeur d'eau :

Mg + 2 H₂O → Mg(OH)₂ + H₂

Le béryllium fait exception à ces comportements : il ne réagit pas avec l'eau, et ses halogénures sont covalents — le fluorure de béryllium BeF₂, a priori le plus ionique des halogénures de béryllium, est ainsi essentiellement covalent, avec une température de fusion d'à peine 553,85 °C et une faible conductivité électrique à l'état liquide.

Élément	Masse atomique (u)	Température de fusion	Température d'ébullition	Masse volumique (kg/m³)	Électronégativité (Pauling)
Béryllium	9,012	1 278 °C	2 970 °C	1 850	1,57
Magnésium	24,305	649,85 °C	1 089,85 °C	1 738	1,31
Calcium	40,078	841,85 °C	1 483,85 °C	1 550	1,00
Strontium	87,62	776,85 °C	1 381,85 °C	2 640	0,95
Baryum	137,33	726,85 °C	1 896,85 °C	3 510	0,89
Radium	(226)	699,85 °C	1 736,85 °C	5 500	0,90

Les éléments de cette série possèdent deux électrons dans leur couche de valence, et leur configuration électronique la plus stable s'obtient par la perte de ces deux électrons pour former un cation doublement chargé.

Élément chimique			Configuration électronique
n^o 4	Be	Béryllium	1s² 2s²
n^o 12	Mg	Magnésium	1s² 2s² 2p⁶ 3s²
n^o 20	Ca	Calcium	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²
n^o 38	Sr	Strontium	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s²
n^o 56	Ba	Baryum	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s²
n^o 88	Ra	Radium	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s²

Rôle biologique

Les métaux alcalino-terreux ont un rôle biochimique très variable, certains étant indispensables, d'autres hautement toxiques, ou encore indifférents :

Le béryllium étant faiblement soluble dans l'eau, il n'est que très rarement présent dans les cellules vivantes. On ne lui connaît aucun rôle biologique, et il est généralement très toxique pour les êtres vivants.

Le magnésium et le calcium sont très largement présents dans tous les organismes vivants connus, et y jouent un rôle vital. Par exemple, le magnésium intervient comme cofacteur de bon nombre d'enzymes et les sels de calcium jouent un rôle structurel dans les os des vertébrés et dans les coquilles des mollusques. Les gradients de concentration des ions Mg²⁺ et Ca²⁺ à travers les membranes cellulaires ou intracellulaires (enveloppant les organites) sont régulés par des pompes ioniques qui interagissent avec plusieurs processus biochimiques fondamentaux.

Le strontium et le baryum sont assez rares dans la biosphère et ont par conséquent un rôle biologique marginal. Le strontium joue néanmoins un rôle important chez les animaux marins, notamment le corail, où il intervient dans la synthèse de l'exosquelette. Ces éléments sont parfois utilisés en médecine, le strontium étant employé dans certains dentifrices tandis que le baryum, administré aux patients dans des préparations barytées, est employé comme substance de marquage dans l'imagerie médicale aux rayons X pour amplifier les contrastes et faciliter le diagnostic.

Le radium est à la fois rare dans le milieu naturel et très radioactif, de sorte qu'il est absent des organismes vivants et leur est radiotoxique.

Étymologie

Les noms de ces éléments proviennent de leurs oxydes, les terres alcalines. Les anciens termes qui désignaient ces oxydes étaient béryllia (oxyde de béryllium), magnésia, chaux vive, strontia et baryta.

L'appellation alcalino-terreux est due au fait que les oxydes de ces métaux sont intermédiaires entre ceux des métaux alcalins et ceux des terres rares. L'utilisation du terme « terreux » pour classifier des substances à l'apparence inerte remonte à des temps anciens. Le plus ancien système connu est celui de la Grèce antique, et consistait en un système de quatre éléments classiques, incluant la terre. Des philosophes et alchimistes firent évoluer ce système par la suite, notamment Aristote, Paracelse, John Becher et George Stahl.

En 1789, Antoine Lavoisier dans son Traité élémentaire de chimie, nota que ces terres étaient en fait des composés chimiques. Il les appela alors substances simples salifiables terreuses. Par la suite il suggéra que les terres alcalines seraient peut-être des oxydes de métaux, mais il admit que ceci n'était qu'une simple conjecture. En 1808, Humphry Davy continua le travail de Lavoisier et fut le premier à obtenir des échantillons de métal par électrolyse de leurs terres en fusion.

Notes et références

↑ Académie française, « Orthographes recommandées par le Conseil supérieur de la langue française » (consulté le 30 juin 2009)

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

UICPA : Page de liens vers le tableau périodique
UICPA : Tableau périodique officiel du 22/06/2007

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Portail de la chimie

[1] Académie française, « Orthographes recommandées par le Conseil supérieur de la langue française » (consulté le 30 juin 2009)

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