I metalli alcalino-terrosi sono gli elementi del gruppo 2 della tavola periodica: berillio, magnesio, calcio, stronzio, bario e radio. Hanno configurazione elettronica esterna:
e tendono a formare cationi divalenti:
Rispetto ai metalli alcalini, sono in genere più duri, meno reattivi e caratterizzati da energie di ionizzazione maggiori, perché la perdita di due elettroni richiede più energia della perdita di un solo elettrone.
Elementi del gruppo
| Elemento | Simbolo | Comportamento caratteristico |
|---|---|---|
| berillio | \displaystyle \mathrm{Be} | piccolo, fortemente polarizzante, con ossidi e idrossidi anfoteri |
| magnesio | \displaystyle \mathrm{Mg} | leggero, importante in leghe e composti biologici |
| calcio | \displaystyle \mathrm{Ca} | centrale in carbonati, calce, cementi e sistemi biologici |
| stronzio | \displaystyle \mathrm{Sr} | chimicamente simile al calcio, usato in alcuni materiali e sali coloranti |
| bario | \displaystyle \mathrm{Ba} | molto reattivo; i suoi sali richiedono attenzione tossicologica |
| radio | \displaystyle \mathrm{Ra} | radioattivo, di interesse storico e radiologico |
Il berillio è l’eccezione più marcata del gruppo: il catione \mathrm{Be^{2+}} è molto piccolo e polarizzante, perciò molti suoi composti hanno carattere più covalente rispetto agli analoghi di calcio, stronzio e bario.
Andamenti periodici
Scendendo nel gruppo aumenta il raggio atomico e diminuisce l’energia di ionizzazione. Di conseguenza aumenta la reattività metallica e gli ossidi diventano più basici:
| Proprietà | Andamento da Be a Ba |
|---|---|
| raggio atomico | aumenta |
| energia di ionizzazione | diminuisce |
| carattere metallico | aumenta |
| basicità degli ossidi | aumenta |
| solubilità degli idrossidi | tendenzialmente aumenta, con eccezioni pratiche |
La reazione generale con acqua, valida soprattutto per gli elementi più reattivi del gruppo, è:
Il magnesio reagisce lentamente con acqua fredda ed è più reattivo con vapore; il berillio è protetto da uno strato superficiale di ossido.
Calcio, calce e carbonati
Il calcio è il metallo alcalino-terroso più rilevante nei materiali da costruzione. Nel ciclo della calce compaiono tre trasformazioni fondamentali:
La sequenza forma il ciclo della calce: la prima reazione è la calcinazione del carbonato di calcio, la seconda produce idrossido di calcio, la terza descrive la carbonatazione. Queste trasformazioni sono alla base di calce, malte e processi legati al cemento.
In soluzione acquosa
I cationi \mathrm{Ca^{2+}} e \mathrm{Mg^{2+}} sono responsabili della durezza dell’acqua. Possono precipitare come carbonati, solfati o idrossidi quando cambiano pH, temperatura o concentrazione degli ioni presenti.
Un errore comune è trattare tutti gli alcalino-terrosi come versioni semplici del calcio. In realtà dimensione ionica, polarizzabilità, solubilità dei sali e tossicità cambiano molto lungo il gruppo.
Vedi anche: Metalli alcalini, Gruppi principali, Ciclo della calce, Carbonatazione, Durezza dell’acqua, Chimica inorganica.