Metales alcalinotérreos

Los metales alcalinotérreos son seis elementos químicos del grupo 2 de la tabla periódica. Son berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba) y radio (Ra). Los elementos tienen propiedades muy similares: todos son metales brillantes, de color blanco plateado, algo reactivos a temperatura y presión estándar.

Estructuralmente, ellos (junto con el helio) tienen en común un orbital s externo que está lleno; es decir, este orbital contiene su complemento completo de dos electrones, que los metales alcalinotérreos pierden fácilmente para formar cationes con carga +2 y un estado de oxidación de +2.

Todos los metales alcalinotérreos descubiertos se encuentran en la naturaleza, aunque el radio se presenta solo a través de la cadena de descomposición del uranio y el torio y no como un elemento primordial. Ha habido experimentos, todos sin éxito, para tratar de sintetizar el elemento 120, el próximo miembro potencial del grupo.

Características

Químico

Al igual que con otros grupos, los miembros de esta familia muestran patrones en su configuración electrónica, especialmente en las capas más externas, lo que da como resultado tendencias en el comportamiento químico:

Z	Elemento	No. de electrones/cáscara	Configuración electronica
4	berilio	2, 2	[Él] 2s
12	magnesio	2, 8, 2	[Ne] 3s
20	calcio	2, 8, 8, 2	[Ar] 4s
38	estroncio	2, 8, 18, 8, 2	[Kr] 5 s
56	bario	2, 8, 18, 18, 8, 2	[Xe] 6s
88	radio	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2	[Rn] 7s

La mayor parte de la química se ha observado solo para los primeros cinco miembros del grupo. La química del radio no está bien establecida debido a su radiactividad; por lo tanto, la presentación de sus propiedades aquí es limitada.

Los metales alcalinotérreos son todos de color plateado y blandos, y tienen densidades, puntos de fusión y puntos de ebullición relativamente bajos. En términos químicos, todos los metales alcalinotérreos reaccionan con los halógenos para formar haluros de metales alcalinotérreos, todos los cuales son compuestos cristalinos iónicos (excepto el cloruro de berilio, que es covalente). Todos los metales alcalinotérreos, excepto el berilio, también reaccionan con el agua para formar hidróxidos fuertemente alcalinos y, por lo tanto, deben manipularse con sumo cuidado. Los metales alcalinotérreos más pesados ​​reaccionan más vigorosamente que los más livianos.Los metales alcalinotérreos tienen la segunda energía de primera ionización más baja en sus respectivos períodos de la tabla periódica debido a sus cargas nucleares efectivas algo bajas y la capacidad de alcanzar una configuración de capa externa completa perdiendo solo dos electrones. La segunda energía de ionización de todos los metales alcalinos también es algo baja.

El berilio es una excepción: no reacciona con el agua ni con el vapor, y sus haluros son covalentes. Si el berilio formara compuestos con un estado de ionización de +2, polarizaría muy fuertemente las nubes de electrones que están cerca de él y causaría una superposición orbital extensa, ya que el berilio tiene una alta densidad de carga. Todos los compuestos que incluyen berilio tienen un enlace covalente. Incluso el compuesto de fluoruro de berilio, que es el compuesto de berilio más iónico, tiene un punto de fusión bajo y una conductividad eléctrica baja cuando se funde.

Todos los metales alcalinotérreos tienen dos electrones en su capa de valencia, por lo que el estado energéticamente preferido para lograr una capa de electrones llena es perder dos electrones para formar iones positivos doblemente cargados.

Compuestos y reacciones

Todos los metales alcalinotérreos reaccionan con los halógenos para formar haluros iónicos, como el cloruro de calcio (CaCl₂), además de reaccionar con el oxígeno para formar óxidos como el óxido de estroncio (SrO). El calcio, el estroncio y el bario reaccionan con el agua para producir hidrógeno gaseoso y sus respectivos hidróxidos (el magnesio también reacciona, pero mucho más lentamente), y también experimentan reacciones de transmetalación para intercambiar ligandos.

Metal	MEL	FÉL	Unidad "MF 2 " HE	MF 2 energías dered	Solubilidad
Ser	2,455	458	3,371	3,526	soluble
magnesio	1,922	458	2,838	2,978	0.0012
California	1,577	458	2,493	2,651	0.0002
señor	1,415	458	2,331	2,513	0.0008
Licenciado en Letras	1,361	458	2,277	2,373	0.006

Físico y atómico

La siguiente tabla es un resumen de las principales propiedades físicas y atómicas de los metales alcalinotérreos.

Metal alcalinotérreo	Peso atómico estándar(u)	Punto de fusión(K)	Punto de fusión(°C)	Punto de ebullición(K)	Punto de ebullición(°C)	Densidad(g/cm)	Electronegatividad(Pauling)	Primera energía de ionización(kJ·mol)	Radio covalente(pm)	Color de prueba de llama
Berilio	9.012182(3)	1560	1287	2742	2469	1.85	1.57	899.5	105	Blanco
Magnesio	24.3050(6)	923	650	1363	1090	1.738	1.31	737.7	150	blanco brillante
Calcio	40.078(4)	1115	842	1757	1484	1.54	1.00	589.8	180	rojo ladrillo
Estroncio	87.62(1)	1050	777	1655	1382	2.64	0,95	549.5	200	carmesí
Bario	137.327(7)	1000	727	2170	1897	3.594	0.89	502.9	215	Manzana verde
Radio	[226]	973	700	2010	1737	5.5	0.9	509.3	221	rojo carmesí

Estabilidad nuclear

De los seis metales alcalinotérreos, el berilio, el calcio, el bario y el radio tienen al menos un radioisótopo natural; el magnesio y el estroncio no. El berilio-7, el berilio-10 y el calcio-41 son radioisótopos traza; el calcio-48 y el bario-130 solo se descomponen por desintegración doble beta y tienen vidas medias muy largas (más largas que la edad del universo), por lo que son radionúclidos primordiales; y todos los isótopos de radio son radiactivos. El calcio-48 es el nucleido más ligero que sufre una doble desintegración beta. El calcio y el bario son débilmente radiactivos: el calcio contiene aproximadamente un 0,1874 % de calcio-48 y el bario contiene aproximadamente un 0,1062 % de bario-130.El isótopo de radio más longevo es el radio-226 con una vida media de 1600 años; él y el radio-223, -224 y -228 ocurren naturalmente en las cadenas de desintegración del torio y el uranio primordiales. El berilio-8 se destaca por su ausencia, ya que se descompone casi instantáneamente en dos partículas alfa cada vez que se forma. El proceso triple alfa en las estrellas solo puede ocurrir a energías lo suficientemente altas como para que el berilio-8 encuentre una tercera partícula alfa antes de que se desintegre. Esta es la razón por la que la mayoría de las estrellas de la secuencia principal pasan miles de millones de años quemando hidrógeno, pero nunca o solo brevemente durante su fase de gigante roja inician la quema de helio. El estroncio-90 es un producto de fisión común de la fisión del uranio y ha sido producido en cantidades apreciables por reacciones nucleares provocadas por el hombre, así como una pequeña concentración de equilibrio secular en el uranio debido a la fisión espontánea. Los radioisótopos de metales alcalinotérreos suelen ser "buscadores de huesos", ya que se comportan químicamente de manera similar al calcio y pueden causar un daño significativo a la médula ósea (un tejido que se divide rápidamente) cuando se acumulan allí. Esta propiedad también se utiliza en la radioterapia de ciertos cánceres de hueso, ya que las propiedades químicas permiten que el radionúclido se dirija al crecimiento canceroso en el hueso mientras deja el resto del cuerpo ileso.

En comparación con sus vecinos en la tabla periódica, los metales alcalinotérreos tienden a tener isótopos más estables, ya que poseen un número par de protones y, para cualquier isobara par dada, los nucleidos pares-pares suelen ser más estables que los núcleos impares.

Historia

Etimología

Los metales alcalinotérreos reciben el nombre de sus óxidos, los alcalinotérreos, cuyos nombres antiguos eran beryllia, magnesia, lime, strontia y baryta. Estos óxidos son básicos (alcalinos) cuando se combinan con agua. "Tierra" fue un término aplicado por los primeros químicos a las sustancias no metálicas que son insolubles en agua y resistentes al calor, propiedades compartidas por estos óxidos. La constatación de que estas tierras no eran elementos sino compuestos se atribuye al químico Antoine Lavoisier. En su Traité Élémentaire de Chimie (Elementos de la química) de 1789 los llamó elementos terrestres formadores de sal. Más tarde sugirió que las tierras alcalinas podrían ser óxidos metálicos, pero admitió que se trataba de una mera conjetura. En 1808, actuando sobre la idea de Lavoisier, Humphry Davy se convirtió en el primero en obtener muestras de los metales por electrólisis de sus tierras fundidas, apoyando así la hipótesis de Lavoisier y haciendo que el grupo fuera denominado metales alcalinotérreos.

Descubrimiento

Los compuestos de calcio calcita y cal se conocen y utilizan desde tiempos prehistóricos. Lo mismo es cierto para los compuestos de berilio berilo y esmeralda. Los otros compuestos de los metales alcalinotérreos se descubrieron a principios del siglo XV. El sulfato de magnesio compuesto de magnesio fue descubierto por primera vez en 1618 por un agricultor en Epsom en Inglaterra. El carbonato de estroncio se descubrió en minerales en el pueblo escocés de Strontian en 1790. El último elemento es el menos abundante: el radio radiactivo, que se extrajo de la uraninita en 1898.

Todos los elementos excepto el berilio fueron aislados por electrólisis de compuestos fundidos. El magnesio, el calcio y el estroncio fueron producidos por primera vez por Humphry Davy en 1808, mientras que el berilio fue aislado de forma independiente por Friedrich Wöhler y Antoine Bussy en 1828 al hacer reaccionar compuestos de berilio con potasio. En 1910, el radio fue aislado como metal puro por Curie y André-Louis Debierne también por electrólisis.

Berilio

Beryl, un mineral que contiene berilio, se conoce desde la época del Reino Ptolemaico en Egipto. Aunque originalmente se pensó que el berilo era un silicato de aluminio, más tarde se descubrió que el berilo contenía un elemento entonces desconocido cuando, en 1797, Louis-Nicolas Vauquelin disolvió hidróxido de aluminio del berilo en un álcali. En 1828, Friedrich Wöhler y Antoine Bussy aislaron de forma independiente este nuevo elemento, el berilio, por el mismo método, que implicaba una reacción de cloruro de berilio con potasio metálico; esta reacción no pudo producir grandes lingotes de berilio. No fue hasta 1898, cuando Paul Lebeau realizó una electrólisis de una mezcla de fluoruro de berilio y fluoruro de sodio, que se produjeron grandes muestras puras de berilio.

Magnesio

El magnesio fue producido por primera vez por Humphry Davy en Inglaterra en 1808 usando electrólisis de una mezcla de magnesia y óxido de mercurio. Antoine Bussy lo preparó en forma coherente en 1831. La primera sugerencia de Davy para un nombre fue magnium, pero ahora se usa el nombre magnesio.

Calcio

La cal se ha utilizado como material de construcción desde el 7000 al 14000 a. C., y los hornos utilizados para la cal datan del 2500 a. C. en Khafaja, Mesopotamia. El calcio como material se conoce desde al menos el primer siglo, ya que se sabía que los antiguos romanos usaban óxido de calcio preparándolo a partir de cal. Se sabe que el sulfato de calcio puede curar huesos rotos desde el siglo X. El calcio en sí, sin embargo, no se aisló hasta 1808, cuando Humphry Davy, en Inglaterra, usó electrólisis en una mezcla de cal y óxido de mercurio, después de enterarse de que Jöns Jakob Berzelius había preparado una amalgama de calcio a partir de la electrólisis de cal en mercurio.

Estroncio

En 1790, el médico Adair Crawford descubrió minerales con propiedades distintivas, que fueron nombradas estrontitas en 1793 por Thomas Charles Hope, profesor de química de la Universidad de Glasgow, quien confirmó el descubrimiento de Crawford. El estroncio finalmente fue aislado en 1808 por Humphry Davy por electrólisis de una mezcla de cloruro de estroncio y óxido de mercurio. El descubrimiento fue anunciado por Davy el 30 de junio de 1808 en una conferencia ante la Royal Society.

Bario

La barita, un mineral que contiene bario, fue reconocida por primera vez como contenedor de un nuevo elemento en 1774 por Carl Scheele, aunque solo pudo aislar óxido de bario. El óxido de bario fue aislado nuevamente dos años después por Johan Gottlieb Gahn. Más tarde, en el siglo XVIII, William Withering notó un mineral pesado en las minas de plomo de Cumberland, que ahora se sabe que contienen bario. El propio bario finalmente se aisló en 1808 cuando Humphry Davy utilizó la electrólisis con sales fundidas, y Davy nombró al elemento bario, en honor a la barita. Más tarde, Robert Bunsen y Augustus Matthiessen aislaron bario puro por electrólisis de una mezcla de cloruro de bario y cloruro de amonio.

Radio

Mientras estudiaban la uraninita, el 21 de diciembre de 1898, Marie y Pierre Curie descubrieron que, incluso después de que el uranio se descompusiera, el material creado seguía siendo radiactivo. El material se comportó de manera similar a los compuestos de bario, aunque algunas propiedades, como el color de la prueba de llama y las líneas espectrales, fueron muy diferentes. Anunciaron el descubrimiento de un nuevo elemento el 26 de diciembre de 1898 a la Academia de Ciencias de Francia. El radio recibió su nombre en 1899 de la palabra radio, que significa rayo, como energía emitida por el radio en forma de rayos.

Ocurrencia

El berilio se encuentra en la corteza terrestre en una concentración de dos a seis partes por millón (ppm), gran parte del cual se encuentra en los suelos, donde tiene una concentración de seis ppm. El berilio es uno de los elementos más raros del agua de mar, incluso más raro que elementos como el escandio, con una concentración de 0,2 partes por billón. Sin embargo, en agua dulce, el berilio es algo más común, con una concentración de 0,1 partes por billón.

El magnesio y el calcio son muy comunes en la corteza terrestre, siendo respectivamente el quinto y el octavo elementos más abundantes. Ninguno de los metales alcalinotérreos se encuentra en su estado elemental. Los minerales comunes que contienen magnesio son la carnalita, la magnesita y la dolomita. Los minerales comunes que contienen calcio son la tiza, la piedra caliza, el yeso y la anhidrita.

El estroncio es el decimoquinto elemento más abundante en la corteza terrestre. Los principales minerales son la celestita y la estroncianita. El bario es un poco menos común, gran parte de él en el mineral baritina.

El radio, al ser un producto de descomposición del uranio, se encuentra en todos los minerales que contienen uranio. Debido a su vida media relativamente corta, el radio de la historia temprana de la Tierra se ha desintegrado, y todas las muestras actuales provienen de la desintegración mucho más lenta del uranio.

Producción

La mayor parte del berilio se extrae del hidróxido de berilio. Un método de producción es la sinterización, que se realiza mezclando berilo, fluorosilicato de sodio y sosa a altas temperaturas para formar fluoroberilato de sodio, óxido de aluminio y dióxido de silicio. Luego se usa una solución de fluoroberilato de sodio e hidróxido de sodio en agua para formar hidróxido de berilio por precipitación. Alternativamente, en el método de fusión, el berilo en polvo se calienta a alta temperatura, se enfría con agua y luego se vuelve a calentar ligeramente en ácido sulfúrico, lo que eventualmente produce hidróxido de berilio. El hidróxido de berilio de cualquiera de los métodos produce fluoruro de berilio y cloruro de berilio a través de un proceso algo largo. La electrólisis o el calentamiento de estos compuestos pueden producir berilio.

En general, el carbonato de estroncio se extrae del mineral celestita a través de dos métodos: lixiviando la celestita con carbonato de sodio, o de una manera más complicada con carbón.

Para producir bario, la barita (sulfato de bario impuro) se convierte en sulfuro de bario mediante reducción carbotérmica (como con coque). El sulfuro es soluble en agua y reacciona fácilmente para formar sulfato de bario puro, utilizado para pigmentos comerciales u otros compuestos, como el nitrato de bario. Estos, a su vez, se calcinan en óxido de bario, que eventualmente produce bario puro después de la reducción con aluminio. El proveedor más importante de bario es China, que produce más del 50% del suministro mundial.

Aplicaciones

El berilio se usa principalmente en aplicaciones militares, pero existen usos no militares. En electrónica, el berilio se usa como dopante de tipo p en algunos semiconductores, y el óxido de berilio se usa como aislante eléctrico de alta resistencia y conductor de calor. Las aleaciones de berilio se utilizan para piezas mecánicas cuando se requiere rigidez, peso ligero y estabilidad dimensional en un amplio rango de temperaturas. El berilio-9 se usa en fuentes de neutrones a pequeña escala que usan la reacción Be + He (α) → C + n, la reacción utilizada por James Chadwick cuando descubrió el neutrón. Su bajo peso atómico y su baja sección transversal de absorción de neutrones harían que el berilio fuera adecuado como moderador de neutrones, pero su alto precio y las alternativas fácilmente disponibles como el agua, el agua pesada y el grafito nuclear lo han limitado a aplicaciones de nicho. En el eutéctico FLiBe utilizado en reactores de sales fundidas, el papel del berilio como moderador es más incidental que la propiedad deseada que conduce a su uso.

El magnesio tiene muchos usos. Ofrece ventajas sobre otros materiales estructurales como el aluminio, pero el uso del magnesio se ve obstaculizado por su inflamabilidad. El magnesio a menudo se alea con aluminio, zinc y manganeso para aumentar su fuerza y ​​resistencia a la corrosión. El magnesio tiene muchas otras aplicaciones industriales, como su papel en la producción de hierro y acero, y en el proceso Kroll para la producción de titanio.

El calcio se utiliza como agente reductor en la separación de otros metales como el uranio del mineral. Es un componente principal de muchas aleaciones, especialmente aleaciones de aluminio y cobre, y también se usa para desoxidar aleaciones. El calcio tiene funciones en la fabricación de queso, morteros y cemento.

El estroncio y el bario tienen menos aplicaciones que los metales alcalinotérreos más ligeros. El carbonato de estroncio se utiliza en la fabricación de fuegos artificiales rojos. El estroncio puro se utiliza en el estudio de la liberación de neurotransmisores en las neuronas. El estroncio-90 radiactivo encuentra algún uso en los RTG, que utilizan su calor de descomposición. El bario se utiliza en tubos de vacío como captador para eliminar gases. El sulfato de bario tiene muchos usos en la industria del petróleo y otras industrias.

El radio tiene muchas aplicaciones anteriores basadas en su radiactividad, pero su uso ya no es común debido a los efectos adversos para la salud y la larga vida media. El radio se usaba con frecuencia en pinturas luminosas, aunque este uso se detuvo después de que enfermara a los trabajadores. La charlatanería nuclear que alegó los beneficios para la salud del radio condujo anteriormente a su adición al agua potable, pasta de dientes y muchos otros productos. El radio ya no se usa incluso cuando se desean sus propiedades radiactivas porque su larga vida media hace que la eliminación segura sea un desafío. Por ejemplo, en braquiterapia, se suelen utilizar alternativas de vida media corta como el iridio-192.

Reacciones representativas de metales alcalinotérreos

Reacción con halógenosCa + _{Cl2 →} CaCl2

El cloruro de calcio anhidro es una sustancia higroscópica que se utiliza como desecante. Expuesto al aire, absorberá el vapor de agua del aire, formando una solución. Esta propiedad se conoce como delicuescencia.

Reacción con oxígenoCa + 1/2O ₂ → CaOMg + 1/2O ₂ → MgO

Reacción con azufreCa + 1/8S ₈ → CaS

Reacción con carbón

Con el carbono forman acetiluros directamente. El berilio forma carburo._{2Ser +} C → Ser 2CCaO + 3C → CaC ₂ + CO (a 2500 °C en horno)CaC2 + 2H2O _→ Ca ₍ OH) _{2 + C2H2}Mg ₂ C ₃ + 4H ₂ O → 2 Mg(OH) ₂ + C ₃ H ₄

Reacción con nitrógeno

Solo Be y Mg forman nitruros directamente.3Be + N ₂ → Be ₃ N ₂3Mg + N ₂ → Mg ₃ N ₂

Reacción con hidrógeno

Los metales alcalinotérreos reaccionan con el hidrógeno para generar hidruros salinos que son inestables en el agua.Ca + _H2 → _CaH2

Reacción con agua

Ca, Sr y Ba reaccionan fácilmente con agua para formar hidróxido e hidrógeno gaseoso. Be y Mg están pasivados por una capa impermeable de óxido. Sin embargo, el magnesio amalgamado reaccionará con el vapor de agua.Mg + H2O _→ MgO + _H2

Reacción con óxidos ácidos

Los metales alcalinotérreos reducen el no metal a partir de su óxido.2Mg + SiO2 _→ 2MgO + Si2Mg + CO ₂ → 2MgO + C (en dióxido de carbono sólido)

Reacción con ácidos_{Mg +} 2HCl → MgCl2 + _H2Be + 2HCl → BeCl ₂ + H ₂

Reacción con bases

Be exhibe propiedades anfóteras. Se disuelve en hidróxido de sodio concentrado.Be + NaOH + 2H ₂ O → Na[Be(OH) ₃ ] + H ₂

Reacción con haluros de alquilo

El magnesio reacciona con haluros de alquilo a través de una reacción de inserción para generar reactivos de Grignard.RX + Mg → RMgX (en éter anhidro)

Identificación de cationes alcalinotérreos

La prueba de la llama

La siguiente tabla presenta los colores observados cuando la llama de un mechero Bunsen se expone a sales de metales alcalinotérreos. Be y Mg no dan color a la llama debido a su pequeño tamaño.

Metal	Color
California	rojo ladrillo
señor	rojo carmesí
Licenciado en Letras	Verde amarillo
Real academia de bellas artes	rojo carmín

En solución

magnesio

El fosfato disódico es un reactivo muy selectivo para los iones de magnesio y, en presencia de sales de amonio y amoníaco, forma un precipitado blanco de fosfato de magnesio y amonio.Mg + NH ₃ + Na ₂ HPO ₄ → (NH ₄)MgPO ₄ + 2Na

California

Ca forma un precipitado blanco con oxalato de amonio. El oxalato de calcio es insoluble en agua, pero es soluble en ácidos minerales.Ca + (COO) ₂ (NH ₄) ₂ → (COO) ₂ Ca + NH ₄

señor

Los iones de estroncio precipitan con sales de sulfato solubles.Sr + _Na2SO4 → _{SrSO4 +} 2Na _

Todos los iones de metales alcalinotérreos forman un precipitado blanco con carbonato amónico en presencia de cloruro amónico y amoníaco.

Compuestos de metales alcalinotérreos

Óxidos

Los óxidos de metales alcalinotérreos se forman a partir de la descomposición térmica de los carbonatos correspondientes.CaCO ₃ → CaO + CO ₂ (a aprox. 900 °C)

En laboratorio se obtienen a partir de hidróxidos:Mg(OH) ₂ → MgO ₊ H2O

o nitratos:Ca(NO ₃) ₂ → CaO + 2NO ₂ + 1/2O ₂

Los óxidos presentan un carácter básico: tiñen de rojo la fenolftaleína y de azul el tornasol. Reaccionan con el agua para formar hidróxidos en una reacción exotérmica.CaO + H2O _→ Ca(OH) ₂ + Q

El óxido de calcio reacciona con el carbono para formar acetiluro.CaO + 3C → CaC ₂ + CO (a 2500°C)CaC ₂ + N ₂ → CaCN ₂ + CCaCN2 ₊ H2SO4 → _{CaSO4 +} H2N _— CN _{_} _H ₂ N—CN + H ₂ O → (H ₂ N) ₂ CO (urea)CaCN ₂ + 2H ₂ O → CaCO ₃ + NH ₃

Hidróxidos

Se generan a partir de los óxidos correspondientes al reaccionar con el agua. Exhiben un carácter básico: se vuelven rosa fenolftaleína y azul tornasol. El hidróxido de berilio es una excepción, ya que presenta un carácter anfótero.Be(OH) ₂ + 2HCl → BeCl ₂ + H ₂ OBe(OH) ₂ + NaOH → Na[Be(OH) ₃ ]

Sales

Ca y Mg se encuentran en la naturaleza en muchos compuestos como dolomita, aragonito, magnesita (rocas carbonatadas). Los iones de calcio y magnesio se encuentran en el agua dura. El agua dura representa un problema múltiple. Es de gran interés eliminar estos iones, ablandando así el agua. Este procedimiento se puede realizar utilizando reactivos como hidróxido de calcio, carbonato de sodio o fosfato de sodio. Un método más común es usar aluminosilicatos de intercambio iónico o resinas de intercambio iónico que atrapan Ca y Mg y liberan Na en su lugar:Na ₂ O·Al ₂ O ₃ ·6SiO ₂ + Ca → CaO·Al ₂ O ₃ ·6SiO ₂ + 2Na

Función biológica y precauciones

El magnesio y el calcio son ubicuos y esenciales para todos los organismos vivos conocidos. Están involucrados en más de un papel, por ejemplo, las bombas de iones de magnesio o calcio desempeñan un papel en algunos procesos celulares, el magnesio funciona como centro activo en algunas enzimas y las sales de calcio desempeñan un papel estructural, sobre todo en los huesos.

El estroncio juega un papel importante en la vida acuática marina, especialmente en los corales duros, que utilizan el estroncio para construir sus exoesqueletos. Este y el bario tienen algunos usos en medicina, por ejemplo, "harinas de bario" en imágenes radiográficas, mientras que los compuestos de estroncio se emplean en algunas pastas de dientes. Cantidades excesivas de estroncio-90 son tóxicas debido a su radiactividad y el estroncio-90 imita al calcio (es decir, se comporta como un "buscador de huesos") donde se bioacumula con una vida media biológica significativa. Si bien los huesos en sí mismos tienen una mayor tolerancia a la radiación que otros tejidos, la médula ósea que se divide rápidamente no la tiene y, por lo tanto, puede verse significativamente dañada por el Sr-90.

El berilio y el radio, sin embargo, son tóxicos. La baja solubilidad acuosa del berilio significa que rara vez está disponible para los sistemas biológicos; no tiene un papel conocido en los organismos vivos y, cuando se encuentran con ellos, suele ser muy tóxico. El radio tiene una baja disponibilidad y es altamente radiactivo, lo que lo hace tóxico para la vida.

Extensiones

Se cree que el siguiente metal alcalinotérreo después del radio es el elemento 120, aunque esto puede no ser cierto debido a los efectos relativistas. La síntesis del elemento 120 se intentó por primera vez en marzo de 2007, cuando un equipo del Laboratorio de Reacciones Nucleares Flerov en Dubna bombardeó plutonio-244 con iones de hierro-58; sin embargo, no se produjeron átomos, lo que llevó a un límite de 400 fb para la sección transversal a la energía estudiada. En abril de 2007, un equipo del GSI intentó crear el elemento 120 bombardeando uranio-238 con níquel-64, aunque no se detectaron átomos, lo que llevó a un límite de 1,6 pb para la reacción. Se intentó de nuevo la síntesis a sensibilidades más altas, aunque no se detectaron átomos. Se han intentado otras reacciones, aunque todas han fracasado.

Se predice que la química del elemento 120 será más cercana a la del calcio o el estroncio en lugar de la del bario o el radio. Esto contrasta notablemente con las tendencias periódicas, que predecirían que el elemento 120 es más reactivo que el bario y el radio. Esta reactividad reducida se debe a las energías esperadas de los electrones de valencia del elemento 120, aumentando la energía de ionización del elemento 120 y disminuyendo los radios metálico e iónico.

El próximo metal alcalinotérreo después del elemento 120 no se ha predicho definitivamente. Aunque una simple extrapolación utilizando el principio de Aufbau sugeriría que el elemento 170 es un congénere de 120, los efectos relativistas pueden invalidar tal extrapolación. Se ha predicho que el siguiente elemento con propiedades similares a los metales alcalinotérreos será el elemento 166, aunque debido a la superposición de orbitales y la menor brecha de energía debajo de la subcapa 9s, el elemento 166 puede colocarse en el grupo 12, debajo del copernicio.