MÉTAUXMétaux alcalino-terreux

Propriétés chimiques des alcalino-terreux et de leurs composés

Les métaux alcalino-terreux possèdent une grande réactivité chimique ; essentiellement réducteurs, ils s'unissent facilement avec la plupart des corps simples. Il est nécessaire de les conserver sous une couche d'huile minérale ou de pétrole, car à l'air, surtout humide, leur surface se ternit très rapidement, par suite de l'apparition d'une croûte d'oxyde, d'hydroxyde, et de carbonate. Dès la température ambiante, mais surtout vers 450 ⁰C, ces métaux absorbent l'azote avec formation d'un nitrure, thermiquement très stable, sauf dans le cas du béryllium. Ces composés s'hydrolysent facilement avec dégagement d'ammoniac et dépôt d'hydroxyde :

Les métaux alcalino-terreux absorbent donc à la fois l'azote et l'oxygène à température assez basse. Ces deux gaz étant les constituants les plus importants de l'atmosphère, il ne subsiste que les gaz nobles dans une ampoule de verre pleine d'air, contenant du magnésium ou du calcium en copeaux, chauffée au rouge. Cette expérience simple permet à la fois la mise en évidence et la préparation des constituants inertes de l'air.

Les métaux alcalino-terreux se dissolvent dans l'ammoniac liquide, avec formation d'une solution bleue. Après évaporation du solvant en excès, il subsiste un résidu de couleur cuivrée, dont la formule répond à celle d'un ammoniacate défini M(NH₃)₆ ; par chauffage progressif, ces produits se transforment successivement en amidure M(NH₂)₂, puis en imidure MNH. L'action du gaz ammoniac sur les métaux chauffés conduit à un mélange de nitrure et d'hydrure.

Les métaux alcalino-terreux donnent une famille de composés intéressante avec le carbone et l'azote. Le traitement de la chaux par le charbon au four électrique, donne le carbure de calcium, qui reste une source d'acétylène :

Cette préparation de l'acétylène, composé de la chimie purement organique, par des méthodes et à partir de matières premières de la chimie purement minérale, montre le caractère artificiel et fragile de la barrière établie entre les deux chimies. Par chauffage de ce carbure dans un courant d'azote, on produit industriellement la cyanamide, utilisée comme engrais de bonne qualité, car son hydrolyse dans le sol est lente et s'accompagne d'une libération d'ammoniac :

Dans les mêmes conditions, les alcalino-terreux lourds ne donnent pas une cyanamide, mais un cyanure comme le cyanure de baryum Ba(CN)₂.

Lorsqu'on traite un halogénure de métal léger par l'hydrure de lithium, ou directement le métal par l'hydrogène, on obtient un hydrure. L'absorption du gaz hydrogène par le métal présente des caractères exceptionnels et, dans le cas du calcium, la réaction se fait encore à la température de la carboglace (anhydride carbonique à l'état solide) : − 80 ⁰C. L'hydrure de calcium est le plus stable de tous, mais sa stabilité est quand même inférieure à celle de l'hydrure de lithium. Assez difficiles à décomposer par la chaleur, ces hydrures s'hydrolysent facilement, avec dégagement d'hydrogène. L'hydrure de calcium a été employé à cette fin pendant la Première Guerre mondiale, sous le nom d'hydrolithe.

Les chaleurs de formation des oxydes, rapportées à une mole de métal, sont particulièrement importantes ; cela traduit une grande stabilité thermique, confirmée par des points de fusion très élevés. Ces oxydes sont utilisés comme réfractaires ; leur réduction est souvent industriellement impossible. Ils s'unissent à l'eau, de façon réversible, pour donner un hydroxyde peu soluble :

Ces caractères les différencient des hydroxydes alcalins (soude, potasse) très solubles et fusibles sans déshydratation. Les propriétés acido-basiques de ces hydroxydes évoluent très régulièrement. L'hydroxyde de béryllium est amphotère, il se dissout à la fois dans les acides et les bases fortes. Le caractère basique croît ensuite avec le numéro atomique et subsiste seul. Les alcalino-terreux vrais possèdent des hydroxydes dont la force est comparable à celle des alcalins.

Les oxydes de métaux lourds réagissent sur l'oxygène pour former des peroxydes décomposables par la chaleur :

Le peroxyde de baryum est à l'origine de la découverte du peroxyde d'hy [...]

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