I metalli alcalino-terrosi costituiscono il Gruppo 2 della tavola periodica e hanno configurazione elettronica terminale ns2. Appartengono a questo gruppo il berillio, magnesio, calcio, stronzio, bario e radon.
Gli elementi appartenenti a questo gruppo hanno due elettroni di legame e presentano numero di ossidazione +2.
Proprietà
Hanno maggior durezza, punti di fusione più alti e maggior densità rispetto ai metalli alcalini a causa del raddoppiato numero di elettroni di legame e della minor dimensione atomica.
Ad eccezione del berillio formano facilmente ioni M2+ perché le pur notevoli energie richieste per espellere due elettroni sono compensate dalle energie di idratazione degli ioni in soluzione e delle energie reticolari nei solidi. Sempre eccettuando il berillio e, in qualche misura il magnesio, la chimica di questi elementi è quella degli ioni bipositivi il cui comportamento è molto simile e con regolari variazioni dovute al crescere delle dimensioni ioniche.
Il termine alcalino-terroso sta a indicare che gli ossidi di questi elementi sono rappresentati da sostanza quasi insolubili in acqua, ovvero sostanze “terrose”, ma al contempo alcaline: le piccole quantità degli ossidi che si sciolgono in acqua danno i corrispondenti idrossidi.
Detto M il metallo alcalino-terroso, l’ossido ha formula MO: la reazione tra MO e H2O dà come prodotto di reazione l’idrossido del metallo secondo la reazione:
MO + H2O→ M(OH)2
che impartisce il pH alcalino.
Sono metalli molto reattivi, anche se non altrettanto reattivi dei metalli alcalini del gruppo 1.
Reattività
Ad esempio, i metalli alcalino-terrosi reagiscono con acqua fredda, ma non in modo esplosivo come avviene per i metalli alcalini. A causa della loro reattività, i metalli alcalino-terrosi non esistono mai allo stato puro ma si trovano sempre combinati con altri elementi.
La reattività dei metalli alcalino-terrosi aumenta dell’alto verso il basso in quanto a causa delle maggiore distanza dal nucleo degli elettroni di valenza questi sono meno attratti e quindi l’elemento è più reattivo.
Tutti gli elementi del gruppo reagiscono con acido cloridrico per dare l’alogenuro e idrogeno gassoso secondo la reazione:
M + 2 HCl → MCl2 + H2
La reazione dei metalli alcalino-terrosi con acido solforico avviene in modo analogo a quella dell’acido cloridrico per il berillio e il magnesio. Tuttavia poiché il solfato di calcio, quello di stronzio e il solfato di bario sono poco solubili sul metallo si forma un film di solfato metallico che arresta praticamente la reazione.
Reazione con alogeni
I metalli alcalino-terrosi reagiscono vigorosamente con gli alogeni per dare i corrispondenti alogenuri ad eccezione degli alogenuri di berillio che presenta, nonostante la differenza di elettronegatività, un carattere covalente stante l’elevata carica e il piccolo raggio del berillio rispetto ad un anione altamente polarizzabile.
In forma solida il cloruro di berillio infatti presenta una struttura di polimero monodimensionale costituito da celle tetraedriche unite per gli spigoli.
Reazioni con l’ossigeno
Le reazioni dei metalli alcalino-terrosi con l’ossigeno sono meno complesse di quelle dei metalli alcalini. Tutti gli elementi del gruppo 2, infatti, tranne il bario reagiscono direttamente con l’ossigeno per formare l’ossido MO secondo la reazione:
2 M + O2 → 2 MO
Per reazione con l’ossigeno il bario e lo stronzio formano perossidi.
Reazioni con l’idrogeno
Tutti i metalli alcalino-terrosi più pesanti della terra ad eccezione del berillio reagiscono direttamente con l’idrogeno per produrre gli idruri MH 2 . Gli idruri dei metalli alcalini più pesanti della terra sono ionici, ma sia BeH 2 che MgH 2 hanno strutture polimeriche che riflettono un significativo carattere covalente.
Tutti gli idruri dei metalli alcalino-terrosi sono buoni agenti riducenti che reagiscono rapidamente con acqua o acido acquoso per produrre idrogeno gassoso:
CaH2 + 2 H2O → Ca(OH)2 +2 H2
I metalli alcalino-terrosi danno luogo alla formazione di nitruri durante il riscaldamento in presenza di aria. I nitruri che hanno formula M3N2 presentano elevata energia reticolare