Métaux alcalino-terreux

Les métaux alcalino-terreux : propriétés, apparences, applications et rôle biologique.

Apparence des six métaux alcalino-terreux

Le béryllium et le magnésium ont une apparence plutôt grise en raison de l’existence d’une fine couche d’oxyde protectrice passivant BeO et MgO, respectivement. En revanche, le calcium, le strontium, le baryum et le radium sont plus brillants et plus mous. Toutefois, la surface de ces métaux s’oxyde rapidement lorsqu’elle est exposée à l’air libre.

Par exemple, le calcium ne réagit qu’avec de l’eau chaude, tandis que le magnésium ne réagit qu’avec de la vapeur d’eau : Mg + 2 H₂O → Mg(OH)₂ + H₂.

Le béryllium est un cas particulier dans ce groupe de métaux. Il ne réagit ni avec l’eau liquide ni avec la vapeur d’eau et ses halogénures sont covalents. Même le fluorure de béryllium, qui est censé être le plus ionique des halogénures de béryllium, est essentiellement covalent avec une basse température de fusion à 553,85 °C et une faible conductivité électrique à l’état liquide.

Il est possible de caractériser les ions M2+ provenant des éléments alcalino-terreux tels que le Ca, le Sr et le Ba de manière qualitative en utilisant un test de flamme. Pour effectuer ce test, il faut traiter un sel alcalino-terreux avec de l’acide chlorhydrique concentré pour obtenir un chlorure métallique volatil. Ensuite, en chauffant ce dernier dans la flamme réductrice d’un bec Bunsen, on peut observer une couleur spécifique pour chaque ion M2+. Par exemple, la flamme est rouge orangé pour le Ca (mais vert pâle à travers du verre bleu), pourpre pour le Sr (mais violette à travers du verre bleu) et vert pomme pour le Ba.

Applications

Les barres de combustible nucléaire destinées au réacteur CANDU sont fabriquées à l’aide de brasage à induction impliquant l’utilisation de béryllium.

Le béryllium est principalement utilisé dans des applications militaires. En tant que dopant de type p, il est également utilisé dans certains semi-conducteurs. L’oxyde de béryllium (BeO) est employé comme isolant électrique et conducteur thermique résistant. Grâce à ses propriétés générales, le béryllium est couramment utilisé dans des applications nécessitant une rigidité, une légèreté et une stabilité tridimensionnelle dans une plage de température étendue.

Le magnésium était souvent employé dans l’industrie pour son rôle structurel, car il possède des caractéristiques supérieures à celles de l’aluminium dans ce domaine. Néanmoins, son utilisation a été limitée à cause de son risque d’inflammation. Il est fréquemment allié à l’aluminium ou au zinc pour créer des matériaux présentant des propriétés attrayantes. Il est utilisé dans l’élaboration d’autres métaux, tels que le fer, l’acier et le titane.

Le calcium joue un rôle de réducteur dans la fragmentation de certains métaux de leurs minerais, tels que l’uranium. Il est couramment combiné avec d’autres métaux, comme l’aluminium et le cuivre, pour former des alliages, et est également utilisé pour désoxyder certains types de combinaison. Il est impliqué dans la fabrication de mortier et de ciment.

Les métaux alcalino-terreux plus légers ont une plus grande variété d’applications que le strontium et le baryum. Par exemple, le carbonate de strontium SrCO3 est utilisé dans la production de feux d’artifice rouges et le strontium pur est employé pour étudier la libération des neurotransmetteurs par les neurones 4,5. Quant au baryum, il est sollicité pour le pompage du vide dans les tubes électroniques et le sulfate de baryum BaSO4 a des applications dans l’industrie pétrolière ainsi que dans d’autres domaines. Le radium était fréquemment employé dans le passé dans de nombreux domaines, mais il a été substitué par d’autres matériaux plus sûrs à cause de sa radioactivité, d’où une utilisation risquée. On l’exploitait notamment pour fabriquer des peintures luminescentes ; dans les années 30, il était ajouté à l’eau de table, aux dentifrices et aux produits cosmétiques, en raison de ses supposées propriétés rajeunissantes et bénéfiques liées à la radioactivité. Toutefois, due à sa dangerosité, le radium n’est plus utilisé de nos jours, même en radiologie où des sources radioactives plus intenses et plus sûres sont préférées.