Características de los compuestos de metales alcalinotérreos

Todos los elementos que existen en la naturaleza se ordenan en una tabla periódica después de varios años de trabajo de investigación, estos se colocan en grupos y filas en base a unos criterios predefinidos. Algunos elementos pueden no seguir los criterios, pero aun así, se colocan en la misma columna o grupo debido a sus similitudes en el número de masa o similitudes en las propiedades. Los metales alcalinotérreos se colocan en el Grupo 2, este grupo tiene los siguientes elementos berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. El berilio tiene propiedades diferentes al resto de los elementos y sigue una relación diagonal con el aluminio.

Características de los metales alcalinotérreos 

• Radios: Los átomos tienen dos tipos de radios, uno es radios metálicos y el otro es radios iónicos. Los radios atómicos e iónicos siguen la misma tendencia, lo que significa que el tamaño atómico de los metales alcalinotérreos aumenta en el grupo. Los radios metálicos son mayores que los radios iónicos. Ambos siguen la misma tendencia de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha en una tabla periódica. 

Be<Mg<Ca<Sr<Ba<Ra

• Entalpía de ionización: La entalpía de ionización es de dos tipos: entalpía de ionización (I) y entalpía de ionización (II). La entalpía de ionización (II) de cada elemento es mayor que la entalpía de ionización (I), aunque ambas entalpías son más altas que las entalpías de ionización de los metales alcalinos. La entalpía de ionización (I) y la entalpía de ionización (II) disminuyen hacia abajo en el grupo.

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

• Configuración electrónica: La configuración electrónica de los metales alcalinotérreos se puede representar mediante un gas noble y dos electrones de valencia se colocan en el orbital s. Entonces la representación es como [Noble Gas] ns ² .
• Potencial estándar: el potencial estándar de los metales alcalinotérreos sigue la tendencia opuesta, ya que el tamaño atómico significa que el potencial estándar negativo de los iones disminuye en el grupo a medida que aumenta el tamaño atómico. 

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

Propiedades físicas de los metales alcalinotérreos

1. Los metales alcalinotérreos son de naturaleza brillante.
2. Esta categoría de elementos se ubica en los metales blandos ya que casi todos los elementos de este grupo son blandos.
3. El punto de fusión y ebullición de los metales alcalinotérreos es bastante más alto que el de los metales alcalinos.
4. Al ser expuestos al calor los electrones se excitan y cuando vuelven a sus niveles de energía muestran colores.
5. Estos metales tienen electrones libres, lo que los hace conductores por naturaleza.
6. Los metales alcalinotérreos tienen una alta energía de ionización.
7. Entre este grupo, el berilio y el magnesio no dan ningún color al ser expuestos a las llamas, ya que los electrones de estos elementos están fuertemente unidos.
8. Los metales alcalinotérreos son más densos que los metales alcalinos.
9. Entre los metales alcalinotérreos, la densidad del radio es la más alta. 
10. Estos metales son en su mayoría hidratados en la naturaleza. 

Propiedades químicas de los metales alcalinotérreos

• Los metales alcalinotérreos reaccionan con el agua para formar hidrrusts. Entre los elementos del grupo 2, Be y Mg son los únicos elementos que no reaccionan con el agua debido a la capa protegida que se forma en la superficie de estos metales alcalinos.
• Estos también reaccionan con el aire para formar diferentes rusts de metales. Entre los elementos del grupo 2, Be y Mg son los únicos elementos que no reaccionan con el aire también debido a la capa protegida que se forma en la superficie de estos metales.
• Estos elementos reaccionan con el grupo halógeno que consta de flúor, cloro, bromo y yodo para formar los haluros correspondientes.

M + X ₂  → MX ₂

(donde X es un halógeno y M es un metal alcalinotérreo)

• Cuando se calientan, los metales alcalinotérreos pueden reaccionar con el hidrógeno para formar los correspondientes hidruros. El hidruro de calcio también se conoce como hidrolito. Los hidruros de metales alcalinotérreos son hidruros metálicos excepto Be y Mg que forman hidruros covalentes.

X + _{H2 →}  2XH2

(donde X es un metal alcalinotérreo)

• Estos elementos tienen tendencia a reaccionar con ácidos para liberar gas hidrógeno.

_{X + 2HCl} → XCl2 + _H2

• La naturaleza de los metales alcalinotérreos es de naturaleza reductora.
• Los metales alcalinotérreos forman carburos cuando reaccionan con el carbono.

X + 2C → XC ₂ XC ₂ 

(donde X es un metal alcalinotérreo excepto Be)

• Los carburos de los metales alcalinotérreos se utilizan para producir gas acetileno por su reacción con el agua.

XC ₂ XC ₂ + 2H ₂ O → X(OH) ₂ + C ₂ H ₂

• Los metales alcalinotérreos también tienen la capacidad de formar complejos.
• La solución líquida de metales alcalinotérreos con amoníaco es de naturaleza paramagnética.

Usos de los metales alcalinotérreos

1. El magnesio se usa principalmente en fuegos artificiales debido a su propiedad de combustión.
2. El magnesio también se usa en medicamentos para hacer píldoras que se usan en las complicaciones del embarazo.
3. Los isótopos de radio se utilizan en reactores nucleares.
4. El calcio se utiliza en la fabricación de cemento.
5. El bario se utiliza en la fabricación de bujías para automóviles.
6. El calcio se usa para fabricar carburo de calcio, que a su vez se usa para fabricar diferentes tipos de plásticos.
7. Los metales alcalinotérreos liberan gas hidrógeno cuando reaccionan con ácidos, este gas hidrógeno se puede utilizar para otros fines.  
8. Los metales alcalinotérreos se utilizan en la fabricación de diferentes tipos de celdas conocidas como celdas de combustible alcalino (AFC).
9. El estroncio se utiliza en el proceso de refinación del zinc y en la fabricación de imanes.
10. La industria de la pintura también utiliza el estroncio para fabricar pinturas especiales que brillan en la oscuridad.

Dos o más elementos se unen para formar compuestos por lo que los metales alcalinotérreos forman compuestos iónicos ya que los metales alcalinotérreos son del grupo 2 y tienen un estado de oxidación de +2.

Características de los compuestos formados por metales alcalinotérreos

Rusts

Los metales alcalinotérreos pueden formar los rusts correspondientes cuando reaccionan con el oxígeno. Estos rusts son de naturaleza iónica. La estructura de estos rusts es de tipo sal gema. El bario es el único elemento entre los metales alcalinotérreos que forma perrust en lugar de rust. Estos rusts son de naturaleza básica. Estos rusts, excepto el rust de magnesio, son de naturaleza iónica, pero el rust de magnesio es de naturaleza covalente.

X + O2 _→  2XO 

(donde X es un metal alcalinotérreo)

Hidrrusts

Los rusts de metales alcalinotérreos al reaccionar con agua forman hidrrusts. Estos hidrrusts también son de naturaleza básica y también son térmicamente estables. Estos hidrrusts se pueden disolver en agua.  

XO + H2O _→ X(OH) ²  

(donde X es un metal alcalinotérreo)

haluros

Los compuestos de metales alcalinotérreos reaccionan con el grupo halógeno que consta de flúor, cloro, bromo y yodo para formar los haluros correspondientes. Estos haluros son de naturaleza iónica excepto el haluro de berilio que es de naturaleza covalente. Estos haluros se pueden disolver en agua excepto los fluoruros ya que son insolubles en agua. Estos haluros se pueden usar para muchos propósitos, como agentes deshidratantes. La mayoría de estos haluros se producen con agua de cristalización. En fase sólida, los haluros no pueden presentarse como moléculas individuales excepto Be.

Los metales alcalinotérreos también pueden formar sales como carbonatos, sulfatos y nitratos.

Carbonatos

Los metales alcalinotérreos pueden formar carbonatos. Estos carbonatos son de naturaleza básica y se descomponen para liberar dirust de carbono cuando se exponen al calor. Se pueden formar carbonatos si se hacen reaccionar hidrrusts de metales alcalinotérreos con dirust de carbono, entonces se formarán carbonatos junto con el agua. Estos carbonatos no se pueden disolver en agua debido a su naturaleza insoluble. Los carbonatos de metales alcalinotérreos se presentan en fase sólida y estos carbonatos son estables al calor. Los bicarbonatos se pueden formar fácilmente a partir de carbonatos haciéndolos reaccionar con CO2 , además estos carbonatos son _de naturaleza iónica.

X(OH ) ₂ + _CO2 → _XCO3 + _H2O

sulfatos

Los metales alcalinotérreos tienen la capacidad de formar sulfatos cuando reaccionan con ácido sulfúrico. Estos sulfatos son resistentes al calor y tienen un aspecto blanco. Estos sulfatos se presentan en fase sólida y se pueden disolver fácilmente en agua. La tendencia de solubilidad de los sulfatos de metales alcalinotérreos depende de la entalpía de hidratación que tiene la tendencia dada Be>Mg>Ca>Sr>Ba>Ra por lo que los correspondientes sulfatos también siguen la misma tendencia: 

BeSO4 _> MgSO4 > _CaSO4 > _SrSO4 > _BaSO4 > _{RaSO4 _}

nitratos

Los nitratos de metales alcalinotérreos se pueden formar mezclando carbonatos en ácido nítrico, distintos de los carbonatos, rusts e hidrrusts también se pueden usar con ácido nítrico para formar nitratos. El ácido nítrico a utilizar debe ser de naturaleza diluida. Los nitratos son solubles en agua. Estos nitratos son inestables al calor y se descomponen al calentarlos en los correspondientes rusts de metales alcalinotérreos. Los nitratos, cuando se descomponen por el calor, producen oxígeno, rust de metal y dirust de nitrógeno, que es de color marrón.

2X(NO ₃ ) ₂ → 2XO + 4NO ₂ + O ₂

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿El berilio y el magnesio reaccionan con el oxígeno o el agua? Explique.

Responder:

El berilio y el magnesio no reaccionan con el agua ni con el oxígeno ya que estos elementos están protegidos por una capa de película de rust que se forma en su superficie. Pero el berilio y el magnesio reaccionan con el oxígeno cuando estos se encuentran en forma de polvo.

Pregunta 2: ¿Cómo se pueden probar los metales alcalinotérreos?

Responder: 

Los metales alcalinotérreos se pueden probar disolviéndolos en amoníaco líquido, ya que en el amoníaco líquido dan un color negro azulado intenso. Los amoníacos se forman cuando los metales alcalinotérreos se disuelven en una solución de amoníaco.

Pregunta 3: ¿Cómo se forma BeH ₂ ?

Responder: 

El berilio no se combina con hidrógeno para formar hidruro, por lo que BeH ₂ no se puede formar directamente con hidrógeno; sin embargo, podemos preparar BeH ₂ mediante la reacción de BeCl ₂ con LiAlH ₄ .

2BeCl ₂ + LiAlH ₄ → 2BeH ₂ + LiCl + AlCl ₃

Pregunta 4: ¿Cuál es la naturaleza del hidrrust de berilio?

Responder: 

El hidrrust de berilio (Be(OH) ² ) es de naturaleza anfótera ya que reacciona con ácidos y bases.                            

Be(OH) ² + 2OH ^– → [Be(OH) ⁴ ] ^2-  Ion berilato  

Be(OH) ² + 2HCl + 2H ₂ O → [Be(OH) ⁴ ]Cl ₂

Pregunta 5: ¿Por qué la solubilidad de los hidrrusts de metales alcalinotérreos aumenta en el grupo?

Responder: 

A medida que los radios atómicos aumentan en el grupo, la entalpía de hidratación disminuye, por lo que la solubilidad de los hidrrusts de metales alcalinotérreos aumenta en el grupo.