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Les curieuses propriétés des métaux alcalino-terreux : pourquoi sont-ils si réactifs
Les métaux alcalino-terreux sont six éléments chimiques du groupe II du tableau périodique, comprenant le baryum (Be), le magnésium (Mg), le calcium (Ca), le strontium (Sr), le baryum (Ba) et le ruthénium (Ra). Ces éléments présentent des similitudes remarquables : ils apparaissent tous brillants, d’un blanc argenté à température et pression standard et sont des métaux relativement réactifs. La caractéristique commune de ces métaux est que leur orbitale externe s est satisfaite - c'est-à-dire que l'orbitale possède deux électrons complets et peut facilement perdre ces deux électrons pour former un cation avec une charge de +2.
En même temps, ces éléments, comme l'hélium, ont une structure électronique externe complète, mais l'hélium est classé comme un gaz noble.
Le comportement chimique des métaux alcalino-terreux tend à être déterminé par leur configuration électronique, ce qui crée certaines tendances parmi les différents éléments. Bien que la chimie du strontium n’ait pas été entièrement étudiée, le comportement chimique des premier à cinquième métaux alcalino-terreux a été largement observé. Non seulement ces métaux ont des points de fusion et d’ébullition plus bas, mais ils sont également très réactifs avec les halogènes et peuvent former des composés ioniques correspondants. De plus, à l’exception du béryllium, les autres métaux peuvent produire une forte alcalinité lorsqu’ils réagissent avec l’eau pour former des groupes hydroxyles et doivent être manipulés avec précaution.
Les métaux alcalino-terreux lourds réagissent plus violemment, il faut donc faire attention à leurs dangers potentiels.
Propriétés chimiques
Nous savons que les métaux alcalino-terreux réagissent chimiquement avec les halogènes pour former des halogénures ioniques, tels que le chlorure de calcium (CaCl2), tandis que le calcium, le strontium et le bismuth peuvent également réagir avec l'oxygène pour produire les oxydes correspondants, tels que l'oxyde de strontium (SrO ). La prévisibilité de ces interactions, combinée à leur position unique dans le tableau périodique, donne naissance à deux principaux types de composés et aux réactions chimiques correspondantes.
Comme mentionné précédemment, le béryllium est une exception, car sa densité de charge élevée signifie qu'il ne réagira pas avec l'eau à des températures normales. La plupart des composés formés par le béryllium sont des composés covalents, bien que son fluorure soit le composé de béryllium le plus ionisé, son point de fusion et sa conductivité sont encore relativement bas.
Tous les métaux alcalino-terreux ont deux électrons dans leur couche la plus externe, donc perdre ces deux électrons pour former des ions chargés positivement est leur état préféré pour obtenir une couche électronique stable.
Propriétés physiques et atomiques
En ce qui concerne la stabilité de ces métaux, les isotopes des six métaux alcalino-terreux existent en concentrations variables dans la croûte terrestre et dans tout le système solaire, leurs demi-vies déterminant leur stabilité nucléaire. Les cinq premiers métaux possèdent respectivement un, trois, cinq, quatre et six isotopes stables, pour un total de dix-neuf nucléides stables. Le berkelium ne contient relativement pas d’isotopes stables ou vierges.
Contexte historiqueLes métaux alcalino-terreux doivent leur nom à leurs oxydes, qui présentent une alcalinité lorsqu'ils sont combinés à l'eau. Ces oxydes sont appelés éléments constitutifs des métaux alcalino-terreux. Historiquement, les premiers chimistes considéraient ces substances non métalliques, connues sous le nom de « terre », comme insolubles dans l’eau et résistantes à la chaleur, et ce sont ces propriétés qui ont finalement conduit à l’identification de ces éléments et de leurs composés.
La plupart des métaux alcalino-terreux ont été progressivement isolés au cours d’une série d’expériences d’électrolyse chimique de la fin du XVIIIe au début du XIXe siècle. En particulier, la découverte du béryllium a nécessité de nombreuses expériences, jusqu'en 1898, lorsqu'un échantillon de béryllium relativement pur a été obtenu par électrolyse d'un composé légèrement plus stable.
D'une manière générale, la conductivité électrique du béryllium et son utilisation dans la métallurgie le rendent important dans l'armée et d'autres technologies, tandis que le magnésium est largement utilisé dans la construction et les matériaux de structure, non seulement en raison de sa plasticité et de sa résistance, mais aussi en raison de son application. dans de nombreux alliages.
Ainsi, avec les propriétés et les utilisations de ces métaux importants, pouvons-nous explorer davantage la manière dont ces éléments chimiques façonneront l’avenir de notre technologie moderne ?
