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Los metales alcalinotérreos están constituidos por seis elementos químicos situados en el segundo grupo de la tabla periódica como el berilio, el magnesio, el calcio, el estroncio, el bario y el radio. Todos tienen un color blanco plateado así como un brillo resplandeciente. A presión y temperatura normales, su reactividad química es bastante elevada. Esta propiedad está relacionada con la presencia de dos electrones en su subcapa electrónica s, que se pierden fácilmente para formar un catión divalente con un estado de oxidación de +2. Los metales alcalinotérreos fueron nombrados así en referencia al término “metales de tierra” utilizado en alquimia, que resisten al fuego, ya que los óxidos de metales alcalinotérreos permanecen sólidos a temperaturas elevadas.
Los metales alcalinotérreos tienen un aspecto plateado y son muy flexibles. Se funden fácilmente y su densidad es baja. Reaccionan con los halógenos y el agua para crear compuestos como sales iónicas e hidróxidos. Sin embargo, su reactividad con el agua es menos importante que la de los metales alcalinos. Se vuelven más reactivos a medida que aumenta su número atómico. Cabe destacar que el cloruro de berilio es un caso especial, ya que es covalente y el berilio no reacciona fácilmente con el agua.
El berilio y el magnesio tienen una apariencia más bien grisácea debido a la existencia de una fina capa de óxido protectora pasivante BeO y MgO, respectivamente. En cambio, el calcio, el estroncio, el bario y el radio son más brillantes y más blandos. Sin embargo, la superficie de estos metales se oxida rápidamente cuando se expone al aire libre.
Por ejemplo, el calcio solo reacciona con agua caliente, mientras que el magnesio solo reacciona con vapor de agua: Mg + 2 H2O → Mg(OH)2 + H2.
El berilio es un caso particular en este grupo de metales. No reacciona ni con el agua líquida ni con el vapor de agua y sus halogenuros son covalentes. Incluso el fluoruro de berilio, que se supone que es el más iónico de los halogenuros de berilio, es esencialmente covalente con una baja temperatura de fusión a 553,85 °C y una baja conductividad eléctrica en estado líquido.
Es posible caracterizar los iones M2+ provenientes de los elementos alcalinotérreos como el Ca, el Sr y el Ba de manera cualitativa utilizando una prueba de llama. Para realizar esta prueba, hay que tratar una sal alcalinotérrea con ácido clorhídrico concentrado para obtener un cloruro metálico volátil. Luego, al calentar este último en la llama reductora de un mechero Bunsen, se puede observar un color específico para cada ion M2+. Por ejemplo, la llama es roja anaranjada para el Ca (pero verde pálido a través del vidrio azul), púrpura para el Sr (pero violeta a través del vidrio azul) y verde manzana para el Ba.
| Elemento | Masa atómica | Temperatura de fusión | Temperatura de ebullición | Masa volumétrica | Radio atómico | Configuración electrónica2 | Energía de ionización | Electronegatividad (Pauling) |
| Berilio | 9,012 183 1 u | 1 287 °C | 2 469 °C | 1,85 g·cm-3 | 112 pm | [He] 2s2 | 899,5 kJ·mol-1 | 1,57 |
| Magnesio | 24,305 5 u | 650 °C | 1 091 °C | 1,738 g·cm-3 | 160 pm | [Ne] 3s2 | 737,7 kJ·mol-1 | 1,31 |
| Calcio | 40,078(4) u | 842 °C | 1 484 °C | 1,55 g·cm-3 | 197 pm | [Ar] 4s2 | 589,8 kJ·mol-1 | 1,00 |
| Estroncio | 87,62(1) u | 777 °C | 1 377 °C | 2,64 g·cm-3 | 215 pm | [Kr] 5s2 | 549,5 kJ·mol-1 | 0,95 |
| Bario | 137,327(7) u | 727 °C | 1 845 °C | 3,51 g·cm-3 | 222 pm | [Xe] 6s2 | 502,9 kJ·mol-1 | 0,89 |
| Radio | [226] | 700 °C | 1 737 °C | 5,5 g·cm-3 | — | [Rn] 7s2 | 509,3 kJ·mol-1 | 0,9 |
Las barras de combustible nuclear destinadas al reactor CANDU son fabricadas mediante soldadura por inducción que implica el uso de berilio.
El berilio se utiliza principalmente en aplicaciones militares. Como dopante de tipo p, también se utiliza en algunos semiconductores. El óxido de berilio (BeO) se emplea como aislante eléctrico y conductor térmico resistente. Gracias a sus propiedades generales, el berilio se utiliza comúnmente en aplicaciones que requieren rigidez, ligereza y estabilidad tridimensional en un amplio rango de temperatura.
El magnesio se empleaba a menudo en la industria por su papel estructural, ya que posee características superiores a las del aluminio en este campo. No obstante, su uso ha sido limitado debido a su riesgo de inflamación. Se alea frecuentemente con aluminio o zinc para crear materiales con propiedades atractivas. Se utiliza en la elaboración de otros metales, como el hierro, el acero y el titanio.
El calcio juega un papel de reductor en la fragmentación de ciertos metales de sus minerales, como el uranio. Comúnmente se combina con otros metales, como el aluminio y el cobre, para formar aleaciones, y también se utiliza para desoxidar ciertos tipos de combinaciones. Está involucrado en la fabricación de mortero y cemento.
Los metales alcalinotérreos más ligeros tienen una mayor variedad de aplicaciones que el estroncio y el bario. Por ejemplo, el carbonato de estroncio SrCO3 se utiliza en la producción de fuegos artificiales rojos y el estroncio puro se emplea para estudiar la liberación de neurotransmisores por las neuronas 4,5. En cuanto al bario, se solicita para el bombeo de vacío en tubos electrónicos y el sulfato de bario BaSO4 tiene aplicaciones en la industria petrolera así como en otros campos. El radio se empleaba frecuentemente en el pasado en numerosos ámbitos, pero ha sido sustituido por otros materiales más seguros debido a su radiactividad, lo que hace que su uso sea arriesgado. Se explotaba especialmente para fabricar pinturas luminiscentes; en los años 30, se añadía al agua de mesa, a los dentífricos y a los productos cosméticos, debido a sus supuestas propiedades rejuvenecedoras y beneficiosas relacionadas con la radiactividad. Sin embargo, debido a su peligrosidad, el radio ya no se utiliza hoy en día, incluso en radiología donde se prefieren fuentes radiactivas más intensas y más seguras.
Los elementos metálicos de la familia de los alcalinotérreos presentan una gran diversidad de funciones bioquímicas. Algunos de ellos son esenciales, mientras que otros son fuertemente tóxicos.
Los términos utilizados para nombrar estos elementos están basados en sus óxidos, comúnmente llamados tierras alcalinas. Los óxidos en cuestión eran anteriormente conocidos con los nombres de berilia (óxido de berilio), magnesia, cal viva, estroncio y barita.
La denominación “alcalinotérreo” se atribuye a los metales cuyos óxidos se sitúan entre los de los metales alcalinos y los de las tierras raras. Desde la Antigüedad, las sustancias que tienen una apariencia inerte han sido clasificadas como “terrosas”. El primer sistema conocido se remonta a la Grecia antigua, donde se identificaron cuatro elementos clásicos, entre los que se encuentra la tierra. Posteriormente, este sistema fue desarrollado por filósofos y alquimistas como Aristóteles, Paracelso, John Becher y Georg Stahl.
En 1789, Antoine Lavoisier observó que las tierras eran en realidad compuestos químicos en su Tratado elemental de química. Entonces las nombró sustancias simples salificables terrosas. También sugirió que las tierras alcalinas podrían ser óxidos de metales, pero admitió que esto era solo una hipótesis. Humphry Davy continuó el trabajo de Lavoisier y en 1808, fue el primero en obtener fragmentos de metal utilizando la técnica de la electrólisis de tierras fundidas.
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