MÉTAUXMétaux alcalino-terreux

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Les métaux alcalino-terreux constituent la deuxième colonne du tableau de classification périodique des éléments. On peut distinguer les alcalino-terreux vrais – calcium, strontium, baryum, radium – et deux éléments plus légers – béryllium et magnésium –, qui présentent des particularités propres.

Ce double nom d'alcalino-terreux trouve son origine dans les propriétés des oxydes, qui furent les premiers connus : infusibles et sans éclat métallique, ce sont des « terres » comme l'alumine, mais leur caractère fortement basique les rapproche aussi des bases alcalines. L'utilisation de la chaux comme mortier dans les constructions remonte à la plus haute antiquité, et, dès le xviie siècle, les sels de magnésium recevaient des applications médicales. Le béryllium fut découvert en 1798 dans le béryl, par le chimiste français Nicolas Louis Vauquelin, qui lui donna le nom de glucinium, abandonné depuis. Le radium fut extrait d'un minerai d'uranium, la pechblende, par Pierre et Marie Curie, en 1898. Le béryllium et le radium sont des éléments rares ; en revanche, le calcium et le magnésium font partie des dix éléments les plus répandus dans la croûte terrestre, avec des teneurs évaluées respectivement à 3,3 et 1,9 p. 100 en poids. Comme les métaux alcalins, à cause de leur trop grande réactivité chimique, ils n'existent, à l'état naturel, que sous forme de composés, jamais à l'état métallique. Les carbonates de calcium et de magnésium, sous forme de calcaire, de marbre, de dolomite, constituent des montagnes entières, comme les Alpes dolomitiques. Les sulfates sont aussi très courants, le gypse CaSO4, 2H2O surtout, qui est à la base de l'industrie du plâtre. Les métaux alcalino-terreux lourds sont plus rares.

Les alcalino-terreux les plus répandus, le calcium et le magnésium, sont présents chez tous les êtres vivants, à des concentrations très variables, mais constantes pour une espèce donnée. Dans la plupart des cas, le titre en calcium est plus élevé que le titre en magnésium, le rapport étant constant, comme le rapport métaux alcalins sur métaux alcalino-terreux. Le calcium active diverses enzymes et les systèmes osseux sont essentiellement constitués de sels de calcium, ainsi que les coquilles et carapaces de nombreux animaux aquatiques. Dans le domaine végétal, la structure de la chlorophylle révèle l'existence d'un ion magnésium.

Structure, propriétés physiques et préparations

La famille des métaux alcalino-terreux est homogène et les propriétés évoluent assez régulièrement d'un élément à l'autre. Le béryllium, premier élément du groupe, possède des propriétés qui le rapprochent plus de l'aluminium que du magnésium, comme le lithium est plus proche du magnésium que du sodium. Ce sont des exemples particulièrement évidents de la règle plus générale des ressemblances diagonales dans le tableau de classification périodique. Le cortège électronique des métaux alcalino-terreux se déduit aisément de celui des métaux alcalins, en ajoutant un second électron de valence, apparié au premier, pour former un doublet qui gravite sur une orbitale de type s, à l'extérieur des couches électroniques inertes, possédant une structure de gaz rare. L'état d'ionisation normal consiste à arracher ces deux électrons de valence, pour obtenir un ion M2+. Un certain nombre de composés monovalents ont été préparés par arrachement d'un seul électron ; ces composés, qui possèdent des formules du type CaCl, SrCl, BaCl, sont tous très peu stables. Le volume exceptionnellement petit de l'atome de béryllium neutre ou ionisé, rend l'arrachement des électrons difficile, puisque l'énergie d'attraction exercée par le noyau sur un électron varie en fonction inverse du carré de la distance moyenne qui sépare l'électron du noyau ; ce métal possède donc de nombreux composés à structure essentiellement covalente. Le magnésium donne encore des composés covalents, comme les organo-magnésiens, mais c [...]

Métaux alcalino-terreux : propriétés physiques

Tableau : Métaux alcalino-terreux : propriétés physiques

Propriétés physiques des métaux alcalino-terreux. 

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Métaux alcalino-terreux : propriétés physiques

Métaux alcalino-terreux : propriétés physiques
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Métaux alcalino-terreux : propriétés chimiques

Métaux alcalino-terreux : propriétés chimiques
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  • : docteur ès sciences, maître assistant à l'université de Haute-Normandie

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Jean PERROTEY, « MÉTAUX - Métaux alcalino-terreux », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 29 septembre 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/metaux-metaux-alcalino-terreux/