Métaux alcalino-terreux (groupe 2)

Deux électrons externes

Chaque métal alcalino-terreux a deux électrons externes dans une orbitale s ; sa configuration se termine donc par ns² : le magnésium est [Ne] 3s² et le calcium [Ar] 4s². La perte des deux donne la configuration du gaz noble précédent et des ions comme Mg²⁺ et Ca²⁺. Retirer deux électrons demande plus d'énergie que d'en retirer un, de sorte que ces métaux réagissent moins violemment que les métaux alcalins.

Le nom vient de la chimie ancienne : leurs oxydes, autrefois appelés terres, se dissolvent dans l'eau pour donner des solutions alcalines, par exemple CaO + H₂O → Ca(OH)₂.

Propriétés physiques

Les métaux alcalino-terreux sont d'un blanc argenté, conduisent bien l'électricité et fondent à des températures bien plus élevées que les métaux alcalins : le magnésium à 650 °C et le béryllium à 1287 °C. Plusieurs de leurs composés colorent les flammes, le calcium donnant un rouge brique, le strontium un cramoisi et le baryum un vert pâle, ce qui explique que les sels de strontium et de baryum soient utilisés dans les feux d'artifice.

Réactions et tendances le long du groupe

La réactivité augmente en descendant dans le groupe, à mesure que les électrons externes s'éloignent du noyau et deviennent plus faciles à arracher. Le béryllium ne réagit pas avec l'eau, le magnésium ne réagit que très lentement avec l'eau froide mais brûle dans la vapeur, et le calcium réagit régulièrement avec l'eau froide : Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂. Le strontium et le baryum réagissent encore plus vite.

Le magnésium brûle à l'air avec une flamme blanche éblouissante : 2Mg + O₂ → 2MgO. En descendant dans le groupe, les hydroxydes deviennent plus solubles tandis que les sulfates deviennent moins solubles, de sorte que le sulfate de baryum ne se dissout presque pas.

Usages des métaux alcalino-terreux

Le phosphate de calcium constitue les os et les dents, et le carbonate de calcium forme la craie, le calcaire, le marbre et les coquillages ; le calcaire sert à fabriquer le ciment. Les ions calcium et magnésium dissous sont à l'origine de l'eau dure et du calcaire. Le magnésium est un métal léger utilisé dans des alliages pour les voitures, les avions et les ordinateurs portables, et chaque molécule de chlorophylle des plantes vertes a en son centre un ion magnésium.

Le béryllium est léger et rigide ; il est donc utilisé dans des pièces aérospatiales et a servi à fabriquer les miroirs du télescope spatial James Webb, mais sa poussière est toxique. Le sulfate de baryum est avalé avant les radiographies du tube digestif et ne présente aucun danger, car il est insoluble. Le radium faisait autrefois briller les cadrans de montres, et le radium-223 sert aujourd'hui à traiter le cancer de la prostate propagé aux os.