Métal alcalino-terreux

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  * Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No  

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) :

Propriétés[modifier | modifier le code]

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
no 4 Be Béryllium 1s2 2s2
no 12 Mg Magnésium 1s2 2s2 2p6 3s2
no 20 Ca Calcium 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
no 38 Sr Strontium 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2
no 56 Ba Baryum 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2
no 88 Ra Radium 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2

Rôle biologique[modifier | modifier le code]

Apparence des métaux alcalino-terreux.

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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

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