Métaux alcalino-terreux Flashcards
(Sur l'AAEPR le nom c'est fin métaux alcalino-terreux (IIA) jsp pourquoi)
Quels sont les métaux alcalino-terreux ?
Le béryllium (Bé), le magnésium (Mg), le calcium (Ca), le strontium (Sr), le baryum (Ba) et le radium (Ra).
Quelle est leur structure électronique ?
Ils ont tous une structure électronique de type ns2
ex :
- 4Be : 1s2 2s2 = [He] 2s2
- 12Mg : 1s2 2s2 2p6 3s2 = [Ne] 3s2
Tendance à perdre leurs deux e- de valence: do : +II (degré d’oxydation unique !)
Chimie essentiellement ionique (M2+) incolores. Ces éléments n’existent dans la
nature qu’ à l’état de cation.
Quel est leur potentiel électrochimique (réducteur, oxydant) ?
- Ce sont des réducteurs. Très réducteurs à partir du calcium.
- E
0 négatif et élevé en valeur absolue
De façon générale : M → M2+ + 2e
=> E° négatif et élevé en valeur absolue
Quelle est leur électronégativité ?
soit électropositifs χ < 1 => liaisons ioniques: Ca,Sr,Ba,Ra
Quel est leur aspect ?
- Métaux mous
- Aspect métallique argenté
- Couleurs de flammes caractéristiques: du orange au
vert - Comme ils sont très réducteurs, ils réagissent avec
l’eau c’est pourquoi on les stocke à l’abri de l’humidité
Ils existent dans la nature à l’état de corps simples vrai ou faux ?
C’est faux. Caractère réducteur puissant => N’existent pas dans la nature à l’état de corps simples mais sous forme
ionisés (sels de carbonate, sulfate…)
CaCO3(calcaire), CaCO3-MgCO3(dolomite), SrCO3(strontianite)…
CaSO4, 2H2O (gypse), SrSO4(célestite), BaSO4(barytine)…
Quelles sont leurs propriétés chimiques ?
Semblables à celles des alcalins (Ca, Sr et Ba)
Réducteurs puissants :
De façon générale: M → M2++ 2e
-
La réactivité augmente quand on descend dans la colonne des alcalino-terreux donc quand Z
augmente.
Réaction avec :
● L’eau: M + 2 H20 → M(OH)2 + H2
(réaction exothermique risques d’explosion)
● L’oxygène : M+ ½ O2 → MO
● L’hydrogène : M+H2 → MH2
, formation d’hydrures ioniques
● Les halogènes : M + X2 → MX2
● Les acides : M + 2HX → MX2 + H2
● L’ammoniac liquide: 2M + NH3 → M3N+ 3/2H2
formation de nitrures
● L’éthanol : M + 2C2H5OH →(C2H5O)2M + H2
Les hydrures de métaux sont très réactifs, ce sont des bases très fortes que l’on trouve peu à l’état
naturel. On les utilise notamment en chimie organique (chimie de synthèse) pour réduire les carbonyles
en alcool.
Quelles sont leurs principales applications ?
● Composés ioniques (sauf Be)
Hydrures : CaH2
: agent de déssication, base forte
CaH2 Ca2+ + 2HH- attaque le H de l’H2O et libère OH-, on forme Ca(OH)2 et H2
On peut faire des solvants dont on aura enlevé tt l’eau comme avec CaH2, le sel libéré n’est pas soluble
dans le solvant.
Oxydes, hydroxydes : CaO, Ca(OH)2
CaCO3 on chauffe à >500°c CaO + CO2
(chaux vive)
CaO + H2O Ca(OH)2
(chaux éteinte)
Péroxydes : BaO2
BaO + ½ (500°C) -> BaO2 (oxydant puissant)
BaO2 + 2H2O Ba(OH)2 + H202
Structure du BaO2: pas O=Ba=O car sinon do = +IV or Ba a un do de +II donc on a :
Halogénures: CaF2
, CaCl2
Fluorures insolubles : CaF2 précipité blanc fluostérol® (NaF + Vit D3)
Prise en dehors des biberons sinon le fluorure est éliminé car il précipite avec l’hydrure Ca. En cas
d’intoxication, on peut donc réduire la toxicité grâce au calcium en prenant du lait, le fluor précipite et
sera éliminé plus vite. Tout ce qui n’est pas en solution ne passe pas la barrière intestinale.
Chlorure solubles
Chlorure de calcium : CaCl2 anhydre (agent de dessiccation, il piège les molécules d’eau)
⇒ Injectable dans les hypocalcémies, tétanies
Hypochlorite : Ca(ClO)2 Na(ClO) (eau de javel)
Oxydant puissant : blanchiment (textile, papier), désinfection des locaux
Sulfate : CaSO4
(plâtre), BaSO4
-CaSO4
Carbonate, hydrogénocarbonates : CaCO3
, Ca(HCO3
)2, HCO3
-
(bicarbonate)
- CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3
)2
- Ca(HCO3
)2 chauffe CaCO3 + CO2 + H2O
- CaCO3 dentifrice (elgydium) ou antiacide gastrique (rennie)
Les propriétés antiacides sont dû à l’anion et pas au cation car HCO3
- est une base faible amphotère.
Le bicarbonate peut capter un proton (base) et donner du H2O et du CO2 mais il peut également libérer
(acide) un proton et donner du carbonate.
(début du cours)
Phosphates : Ca3
(PO4
)2
, CaHPO4
, Ca(H2PO4
)2
● (PO4
)
3-
: phosphate ( ou orthophosphate)
● (HPO4
)
2-
: hydrogénophosphate
● (H2PO4
)
-
:dihydrogénophosphate
Seul le phosphate monocalcique est soluble dans l’eau !
● Ca(H2PO4)2 Actiphos®(traitement d’appoint de l’asthénie fonctionnelle)
● Ca3
(PO4
)2 Ostram® (traitement d’appoint de l’ostéoporose)
Le sel de phosphate permet de mieux fixer le calcium et stimule la formation du tissu osseux.
PEC de carence en calcium, permet la fixation du calcium et stimule la formation du tissu osseux
(femmes, personnes âgées… )
Passage intestinal : on choisit des sels pour le passage de la barrière intestinale par exemple.
Nitrates: Ca(NO3
)2
, 4H2O
⇒ Engrais
L’anion de nitrate est un anion qui solubilise presque tout c’est pourquoi il est très soluble dans l’eau.
Gluconate : [CH2OH-(CHOH)4
-CO2
]2Ca
C’est du glucose sous sa forme oxydée (la fonction aldéhyde est oxydée en carboxylate)
L’association du calcium avec le gluconate le rend plus facilement assimilable: (l’absorption
lipo-intestinale est meilleure sous forme de gluconate).
● Hypocalcémie Frubiose® (traitement d’appoint de l’asthénie fonctionnelle)
● Recalcifiant Calcium Sandoz® (traitement d’appoint de l’ostéoporose)
Glycérophosphate:
Soit le phosphate est lié sur l’alcool terminal ou soit sur l’alcool du milieu (secondaire). Les 2 sels sont
possibles.
Supradyne® traitement de la fatigue
Homéopathie :
Calcarea Fluorica (fluorure de calcium) formule: CaF2
, 2 ions F
- avec un ion Ca
2+
Baryta Carbonica (carbonate de baryum) formule: BaCO3
Décrire le baryum
Il était censé être utilisé en Tp pour la reconnaissance des ions sulfates. Il faut les mettre en contact
avec le nitrate de baryum et faire précipiter les sulfates sous forme de sulfate de baryum => précipité
blanc qui apparaît facilement. Méthode très sensible.
Métal très toxique
[Ba(NO3
)2 BaCl2
], très dangereux car très solubles dans l’eau, ils seront donc facilement ingérés et
assimilés, or ils sont fortement neurotoxiques (tremblement, crampes).
Une substance, pour être assimilée, doit être en solution. Un métal qui est toxique mais non soluble ne
sera pas toxique pour nous car il ne sera pas assimilé.
BaSO4
(sulfate de baryum) est utilisé (de moins en moins), insoluble dans l’eau, ne passera pas la
barrière intestinale, le caractère toxique « disparaît » puisqu’il n’est pas absorbé, c’est un agent de
radio contraste pour l’imagerie (rayon X), imagerie du système gastro-intestinale (le BaSO4 va
tapisser les parois du tube digestif). (Bien retenir l’utilisation principale car il pose souvent la
question)
Décrire le chlorure De Strontium 89.
Isotope radioactif (période : 50 jours) : se désintègre par émission de rayonnements β.
Utilisation comme radiopharmaceutique dans le traitement du cancer de la prostate (Métastron®) :
traitement palliatif des douleurs liées aux métastases osseuses secondaires au cancer de la prostate.
Point de vue physique: sur le tableau périodique des éléments, on a le strontium juste en dessous du
calcium. C’est quasiment le même cation que le Ca2+ (presque la même taille). Il va venir prendre la
place de l’ion calcium au niveau de l’os (calcium non radioactif mais strontium radioactif), et il va venir
irradier très sélectivement dans la zone où il va se positionner.
Décrire le chlorure de Strotium 90.
● Isotope radioactif (période : 28 ans)= période plus longue
● Utilisation dans le traitement de certaines leucémies, par irradiation au niveau de la moelle
osseuse (propriétés chimiques similaires au Ca, donc se fixe aux os).
● Homéopathie : Strontium Metallicum (Sr(0)), Strontium Muriaticum (SrCl2)…
NB : protelos (mdt servier)= ranélate de strontium, pour le ttt de l’ostéoporose qui à été enlevé car des
effets secondaires au niveau du système nerveux
Quel est le rôle physiologique du calcium ?
Ca
2+
indispensable au bon fonctionnement de l’organisme :
- Contraction cardiaque, musculaire et conductivité nerveuse
- Minéralisation osseuse, constituant principal des os
- Réaction enzymatique (Enzymes Ca
2+ dépendantes)
- Coagulation sanguine
● Teneur dans l’organisme : 1kg pour l’adulte (99.5% dans les os et dents). C’est le métal
le plus abondant de l’organisme. Sous forme d’hydroxyapatite de calcium, il permet
la formation de l’os.
● Apport alimentaire : 800 mg/j (entretien) et 1200 mg/jour (jeune) (Attention : des petits
calculs pourront être demandés à l’examen concernant les AJR, on verra ça en
TD)
● Déficit : Ostéoporose= carence en calcium, et des problèmes de croissance pour les
jeunes.
● Excès en calcium : calculs rénaux (Calcium est peu soluble, il précipite)
Certains anticoagulants fonctionnent par chélation des ions calcium, par exemple les oxalates (diacide
le plus simple qui existe) font précipiter le calcium (précipité blanc). NB : un chélate consiste en un
métal lié à une molécule (2 liaisons) et formant un cycle très stable. Le chélate de calcium forme un
cycle à trois branches. Le complexe ne se défait pas.
Les citrates (tri-acides) et l’EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid) qui peut réaliser 6 liaisons avec
des métaux sont également des bons chélateurs du calcium. Ces agents ne sont pas des
médicaments, ils sont utilisés en biochimie par exemple quand on fait des prises de sang, on les utilise
pour éviter que ça coagule. EDTA et oxalate très utilisé +++
COO- = diacide carboxylique ou oxalate
Quel est le rôle physiologique du magnésium ?
A anions identiques, la solubilité augmente quand on remonte dans la colonne II.
=> Plus on descend dans la colonne, moins les espèces/ions sont solubles.
Solubilité : Mg
2+ > Ca
2+ > Sr
2+ > Ba
2+
Rappel:
ion carbonate (CO3
2-
)= base faible
bicarbonate HCO3
- = amphotère
Carbonate : MgCO3
Poudre blanche insoluble dans l’eau, soluble dans les acides dilués.
MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + CO2 + H2O
Utilisé:
- comme anti acide (propriété du carbonate face au HCl de l’estomac) ex: le Maalox®
composé d’un mélange de magnésium(=purgatif) et d’aluminium(=astringent)= conservation de
l’effet anti acide pour éviter les effets indésirables.
- purgatif voire laxatif (lorsque Mg est ingéré à des doses importantes comme le sodium)
Halogénures MgCl2
Laxatif (si quantité importante) ou purgatif (si quantité très importante) par le Mg, traitement de la
spasmophilie.
Oxyde : MgO
Utilisé comme anti acide, c’est une base faible.
Densité variable selon T°C de fabrication, utilisé comme anti acide, purgatif
Pour info: En chimie analytique, on considère qu’il s’agit d’une base forte.
Si la différence d’électronégativité est supérieure à 2, la dissociation est totale, comme dans le cas de
Mg0. Or il est peu soluble dans l’eau donc la dissociation ne peut pas être totale, dans ce sens on peut
considérer que ce n’est pas une base forte.
Sulfate MgSO4 :
Trouble du rythme cardiaque
Hydroxyde Mg(OH)2 :
OH
- = propriétés acides
Anti acide (Maalox®), on associe Mg(OH)2 purgatif, avec Al(OH) . L’ion Al
3+ est astringent, il compense
alors les propriétés purgatives de Mg2+ (il a l’effet inverse du Mg
2+
).
● base = anion hydroxyde
Mg2+ indispensable à notre organisme (cofacteur d’environ 300 enzymes)
Carences provoquent : dépression et angoisse, diabète, spasme musculaire, crampes, troubles
cardiovasculaires, HPA (hypertension artérielle), ostéoporose
● Teneur dans l’organisme 24g (65%- os) : (+ de la moitié du tissu osseux) relativement abondant
● Apports alimentaires : 300 mg/j (adulte), 600 mg/j pour femme enceinte et sportif.
(besoins + importants pour eux)
pas besoin d’apprendre les chiffres, c’est purement informatif
● (Attention : des petits calculs pourront être demandés à l’examen concernant les
AJR, on verra ça en TD)
● Riche en Mg : Fruit de mer, cacao, céréales, épinard, poisson, fruit comme bananes, amandes.
Rappel : si un métal est présent dans le corps à plus de 1mg/kg alors c’est un minéral, sinon c’est un
oligo-élément. Attention : la concentration ne détermine par le caractère obligatoire ou non de l’élément.
Identification du Mg, Ca et Ba ? (pharmacopée)
A) Magnésium
NH4OH = ammoniac et NH4Cl = chlorure d’ammonium
NH4OH + Mg
2+ => apparition d’un précipité blanc Mg(OH)2
Si on ajoute NH4Cl (acide chlorhydrique fixé sur ammoniaque), le précipité blanc disparaît, car HCl
neutralise OH
- => libération [Mg(NH3
)6
]
2+Cl2
Si on ajoute à ce complexe des ions phosphate Na₂HPO4 on fait du Mg(NH₄)PO₄ : précipité blanc.
7
En résumé : pour que la réaction soit positive au Mg, il faut qu’on ait apparition d’un précipité,
disparition puis réapparition (3 réactions successives)
Il y a pleins de choses qui réagissent avec l’ammoniac, c’est pour cela qu’il faut poursuivre avec
des réactions supplémentaires (plusieurs précipités ici).
Les réactions d’identification peuvent être demandées en examen!! Par exemple, pour les
métaux alcalins, il peut nous demander le sodium, le lithium ou le potassium et pour les
métaux alcalino-terreux, le magnésium, le baryum ou le calcium. (Il nous donne un texte tiré
de la pharmacopée européenne et il faut le traduire sous forme d’équations)
B)Calcium
Selon la pharmacopée, il y a 2 méthodes pour l’identification du Ca
2+
, on utilise du ferrocyanure de
potassium (soluble). En ajoutant des ions calcium, on remplace des ions potassium avec Ca
2+ ce qui
donne un composé insoluble donc formation de précipité (couleur blanc). Création de (4* K+) au départ:
soit K4[Fe(CN)6
]
4-
L’acide oxalique forme un chélate avec Ca
2+
insoluble donc forme un précipité (blanc), l’oxalate de
calcium.
=> production d’un pécipité blanc d’oxalate de calcium
C)Baryum
Sulfate de Baryum : H2SO4 + Ba
2+ → BaSO4
(précipité blanc insoluble)
NB : QUESTION TYPE dans laquelle tous les étudiants tombent à pieds joints dedans : K dans
KNO3 et Ca dans CaCl2
Qui est réducteur ? C’est toujours le MÉTAL. K —> K+ + 1eCa —> Ca2+ + 2e8
DONC : Ca est un excellent réducteur, mais Ca2+ et CaCl2 ne sont ABSOLUMENT PAS
RÉDUCTEURS.
Comment lire un complexe ?
[Mg(NH3)6]2+Cl2
- tout ce qui est à l’intérieur du crochet= c’est un complexe (positif)
- tout ce qui est à l’extérieur du crochet= ions qui viennent compenser les charges, soit ce sont des
métaux (mettre devant) ou des anions (mettre après les métaux). (ici Cl-)
