Le qualificatif « terreux » provient du substantif « terres » utilisé au début de la chimie pour désigner lesoxydes infusibles aufeu à basse température et dont la composition n’était pas connue avant l’avènement de l’électrochimie :chaux,baryte,magnésie,strontiane.
Lebéryllium et lemagnésium sont plutôt gris car ils se recouvrent d'une pellicule d'oxydeBeO etMgO protectricepassivante, tandis que le calcium, le strontium, le baryum et le radium sont plus brillants et plus mous. La surface de ces métaux se ternit rapidement à l'air libre.
Par exemple, alors que lesodium et lepotassium réagissent avec l'eau à température ambiante, lecalcium ne réagit qu'avec l'eau chaude, et lemagnésium seulement avec lavapeur d'eau :
Lebéryllium fait exception à ces comportements : il ne réagit pas avec l'eau liquide ni avec la vapeur d'eau, et seshalogénures sontcovalents. Ainsi, le fluorure de béryllium BeF2,a priori le plus ionique des halogénures de béryllium, est essentiellement covalent, avec unetempérature de fusion d'à peine553,85 °C et une faibleconductivité électrique à l'état liquide.
Les ions M2+ issus des alcalino-terreux Ca, Sr et Ba peuvent être caractérisés de manière qualitative par untest de flamme : lorsqu'on traite un sel d'un alcalino-terreux avec de l'acide chlorhydrique concentré (ce qui donne un chlorure métallique volatil), et qu'on le chauffe fortement dans la flamme non éclairante d'un bec Bunsen, on observe une couleur de flamme caractéristique. Cette flamme est rouge orangée pour Ca (mais vert pâle à travers du verre bleu), pourpre pour Sr (mais violette à travers du verre bleu), et vert pomme pour Ba.
Les éléments de cette série possèdent deux électrons dans leurcouche de valence, et leurconfiguration électronique la plus stable s'obtient par la perte de ces deux électrons pour former uncation doublement chargé.
Lebéryllium est utilisé essentiellement dans des applications militaires[3]. Il est également utilisé commedopant de typep pour certainssemiconducteurs, tandis que l'oxyde de béryllium BeO est utilisé commeisolant électrique etconducteur thermique résistant. En raison de sa légèreté et de ses propriétés générales, le béryllium est utilisé dans les applications pour lesquelles rigidité, légèreté et stabilité tridimensionnelle sont requises dans un intervalle de températures étendues.
Lemagnésium a été largement utilisé dans l'industrie avec un rôle structurel dans la mesure où ses propriétés dans ce domaine sont meilleures que celles de l'aluminium ; son utilisation a cependant été réduite en raison des risques d'inflammation qu'il présente. Il est souventallié à l'aluminium ou auzinc pour former des matériaux aux propriétés intéressantes. Le magnésium intervient également dans la production d'autres métaux, comme lefer, l'acier et letitane.
Lecalcium intervient commeréducteur dans la séparation d'autres métaux de leursminerais, comme l'uranium. Il est également allié à d'autres métaux, comme l'aluminium et lecuivre, et peut être utilisé pour la désoxydation de certains alliages. Il est utilisé par ailleurs dans la production demortier et deciment.
Leradium a été utilisé jadis dans de nombreuses applications, mais a été remplacé depuis par d'autres matériaux en raison de saradioactivité, qui le rend dangereux. Il a ainsi été utilisé pour produire despeintures luminescentes[7], et fut même ajouté dans lesannées 1930 à l'eau de table, à desdentifrices et à des cosmétiques en vertu des propriétés rajeunissantes et bienfaisante alors prêtées à la radioactivité. De nos jours, il n'a plus aucun usage, pas même enradiologie, où des sources radioactives plus puissantes et plus sûres sont utilisées à sa place.
Les métaux alcalino-terreux ont un rôle biochimique très variable, certains étant indispensables, d'autres hautement toxiques, ou encore indifférents :
Lebéryllium étant faiblement soluble dans l'eau, il n'est que très rarement présent dans les cellules vivantes. On ne lui connaît aucun rôle biologique, et il est généralement très toxique pour les êtres vivants.
Lemagnésium et lecalcium sont très largement présents dans tous les organismes vivants connus, et y jouent un rôle vital. Par exemple, le magnésium intervient commecofacteur de bon nombre d'enzymes et les sels de calcium jouent un rôle structurel dans les os desvertébrés et dans lescoquilles desmollusques. Les gradients de concentration des ions Mg2+ et Ca2+ à travers lesmembranes cellulaires ou intracellulaires (enveloppant lesorganites) sont régulés par des pompes ioniques qui interagissent avec plusieurs processus biochimiques fondamentaux.
Lestrontium et lebaryum sont assez rares dans la biosphère et ont par conséquent un rôle biologique marginal. Le strontium joue néanmoins un rôle important chez les animaux marins, notamment lecorail, où il intervient dans la synthèse de l'exosquelette. Ces éléments sont parfois utilisés enmédecine, le strontium étant employé dans certainsdentifrices tandis que le baryum, administré aux patients dans des préparations barytées, est employé comme substance de marquage dans l'imagerie médicale auxrayons X pour amplifier les contrastes et faciliter le diagnostic.
Les noms de ces éléments proviennent de leurs oxydes, lesterres alcalines. Les anciens termes qui désignaient ces oxydes étaientbéryllia (oxyde de béryllium),magnésia, chaux vive,strontia etbaryta.
L'appellationalcalino-terreux est due au fait que les oxydes de ces métaux sont intermédiaires entre ceux desmétaux alcalins et ceux desterres rares. L'utilisation du terme « terreux » pour classifier des substances à l'apparence inerte remonte à des temps anciens. Le plus ancien système connu est celui de laGrèce antique, et consistait en un système de quatre éléments classiques, incluant la terre. Des philosophes etalchimistes firent évoluer ce système par la suite, notammentAristote,Paracelse,John Becher etGeorge Stahl.
En1789,Antoine Lavoisier dans sonTraité élémentaire de chimie, nota que cesterres étaient en fait descomposés chimiques.[réf. nécessaire] Il les appela alorssubstances simples salifiables terreuses. Par la suite il suggéra que les terres alcalines seraient peut-être des oxydes de métaux, mais il admit que ceci n'était qu'une simple conjecture. En1808,Humphry Davy continua le travail de Lavoisier et fut le premier à obtenir des échantillons de métal parélectrolyse de leurs terres en fusion.
