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Cours De Chimie Minérale Pharmaceutique 2éme Année Pharmacie LES ALCALINO-TERRE

Cours De Chimie Minérale Pharmaceutique 2éme Année Pharmacie LES ALCALINO-TERREUX I) Généralités Béryllium, magnésium, calcium, strontium, baryum et radium, forment la famille des alcalino-terreux. Le radium est un élément radioactif. Ce sont les éléments qui se trouvant dans la deuxième colonne du tableau périodique. Ce sont des métaux mous de couleur argenté, qui ont un caractère métallique plus prononcé que celui des métaux alcalins. Ils ont deux électrons sur la couche périphérique. La fin de remplissage est ns2. Ils perdent facilement deux électrons afin de réaliser l’octet en formant des ions M2+, M→ M2+ + 2 e-. Ils sont très électropositifs, c’est pourquoi ils forment des liaisons ioniques, sauf le béryllium. Leurs étages d’oxydation sont 0 et +2 : Ce sont des métaux légers dont la couleur varie du gris au blanc. Be et Ba sont toxiques, alors que Mg et Ca sont des éléments importants pour la vie. Ils n’existent pas à l’état natif à cause de leur bonne réactivité. - Abondance dans la nature Le pourcentage massique dans la croûte terrestre de chaque élément de la famille est très variable : Be (5.10-4), Mg (1, 94), Ca (3, 39), Sr (1.10-2), Ba (3.10-2), Ra (10-10). - Principaux minerais Aucun de ces éléments n’existe à l’état pur dans la nature car ils sont très réactifs. Leurs minerais principaux sont des carbonates et des sulfates. Seul le béryllium est sous forme de silicate, le béryl (silicate de béryllium et d’aluminium Be3Al2Si6O18). II) Préparation : Il existe deux techniques différentes : 1) Electrolyses des chlorures fondus (MCl2) : principe analogue de l’obtention de Na. Be : Le béryllium est obtenu par électrolyse de BeCl2 mélangé à des chlorures alcalins ou par réduction de BeF2 par le magnésium vers 1300°C. Mg : Réduction électrolytique vers 750°C du chlorure MgCl2 fondu. 1 Cours De Chimie Minérale Pharmaceutique 2éme Année Pharmacie Ca : Le calcium est obtenu par électrolyse vers 770°C du chlorure de calcium CaCl2 sous- produit de procédé Solvay de fabrication du carbonate de sodium Na2CO3. Sr et Ba : Ils sont obtenus par électrolyse de leurs chlorures fondus ou par réduction de leurs oxydes par l’aluminium. 2) Alumino thermie : Réduction des oxydes alcalino-terreux type MO par l’Al 3MO +2Al → Al2O3 + 3M Silico thermie : Le Si réduit sélectivement les métaux, sans agir sur la chaux (sous vide + 1150°C). 2(MO, M’O) + Si → M2SiO4 + 2M’ III) Propriétés physico-chimique : a) Propriétés physiques : Ces éléments sont caractérisés par une couleur argentée, une faible densité, une grande malléabilité, une réactivité immédiate aux halogènes — conduisant à des sels ioniques — ainsi qu'avec l'eau (quoique celle-ci soit moins facile qu'avec les métaux alcalins) pour former des hydroxydes fortement basiques. b) Propriétés chimiques : Dans l’ensemble, les alcalino-terreux ont un comportement chimique qui ressemble à celui des alcalins avec, cependant une réactivité moindre. Ils possèdent deux électrons de valence appariés dans une orbitale s et comme leurs énergies d’ionisation sont relativement faibles, ils les perdent assez facilement pour former des ions de charge +2. Ils ont donc une forte réactivité chimique et sont donc d’excellents réducteurs. De plus, comme à leur faible énergie d’ionisation est associée une faible électronégativité, les alcalino-terreux forment habituellement des liaisons ioniques. C’est ainsi que, de façon générale, les alcalino-terreux réagissent avec les éléments très électronégatifs de la droite du tableau périodique en formant des composés ioniques dans lesquels ils se trouvent à l’état d’oxydation +2. Par exemple : 2 Cours De Chimie Minérale Pharmaceutique 2éme Année Pharmacie Ca + Cl2→ CaCl2 - Réactivité ; 1. Hydrogène: Tous les éléments réagissent avec l’hydrogène pour former des hydrures métallique : Ca(s) + H2(g) → CaH2(s) 2. Oxygène: Ils réagissent avec l’oxygène pour former les oxydes normal type MO. M + ½ O2 → MO (CaO, MgO) 2M + O2 → 2MO (2BeO) Seul le Ba (et peut être Ra) donne par union direct, et entre certaine conditions limites de température et de pression un peroxyde type BaO2. Pour le Ca et Sr, les peroxydes sont obtenus indirectement par voie humides à l’aide du peroxyde d’hydrogène (H2O2). Il est mal connu pour le Mg et pas du tous pour le Be. 3. L’azote : les nitrures type M3N2, ces réactions ne peuvent avoir lieu que dans circonstances extrêmes. (Hautes températures) : 3Mg(s) + N2(g) → Mg3N2 (s) Les nitrures sont des solides cristallisés incolores (excepté le Be3N2 qui est un liquide volatil). Décomposable par l’eau et par chauffage. 3Mg + 2N → Mg3N2 + 6H2O → 2NH3 + 3[Mg(OH) 2] 4. Les halogènes type (MX2) : Quand ils réagissent avec les halogènes ils donnent des halogénures. Mg(s) + Cl2(g) → MgCl2(s) Fluorures MF2 est très insoluble car MF2 + H2O → MO +2HF (acide très dangereux qui attaque même le verre. Les autres halogénures sont soluble dans l’eau et donc ionisés : BeCl2 + H2O → BeO + 2HCl Les chlorures sont solubles, celui du Be et moindre degré celui du Mg sont hydrolysables. 5. L’eau : pour donné les hydroxydes type (M(OH)2 . Le béryllium ne réagit pas avec l’eau mais les autres réagissent pour donner des hydroxydes. Ba(s) + 2H2O (l) → Ba(OH)2(aq) + H2(g) 6. Les sulfates type M(SO4) : ceux du Be et Mg sont très solubles alors que celui de Ca l’est peu et que ceux de Sr et Ba ne le sont pas. 7. Les nitrates type M(NO3)2 8. Les carbonates type MCO3 : Ce sont des composés ioniques ayant respectivement pour formules MCO3 ou M2+CO3 2- et M(HCO3)2 ou M2+, 2HCO3 -. Les carbonates sont insolubles dans l’eau tandis que les hydrogénocarbonates sont solubles. 3 Cours De Chimie Minérale Pharmaceutique 2éme Année Pharmacie IV) Usages et application : a) Rôle biologique : Les métaux alcalino-terreux ont un rôle biochimique très variable, certains étant indispensables, d'autres hautement toxiques, ou encore indifférents :  Le béryllium 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.  Le magnésium et le calcium sont très largement présents dans tous les organismes vivants connus, et y jouent un rôle vital. Par exemple, le magnésium intervient comme cofacteur de bon nombre d'enzymes et les sels de calcium jouent un rôle structurel dans les os des vertébrés et dans les coquilles des mollusques. Les gradients de concentration des ions Mg2+ et Ca2+ à travers les membranes cellulaires ou intracellulaires (enveloppant les organites) sont régulés par des pompes ioniques qui interagissent avec plusieurs processus biochimiques fondamentaux.  Le strontium et le baryum 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 le corail, où il intervient dans la synthèse de l'exosquelette. Ces éléments sont parfois utilisés en médecine, le strontium étant employé dans certains dentifrices tandis que le baryum, administré aux patients dans des préparations barytées, est employé comme substance de marquage dans l'imagerie médicale aux rayons X pour amplifier les contrastes et faciliter le diagnostic.  Le radium est à la fois rare dans le milieu naturel et très radioactif, de sorte qu'il est absent des organismes vivants et il est radiotoxique. b) Usage thérapeutique: 1. Magnésium Principes actifs Il s’agit d’un ion sédatif du système nerveux central essentiel à la régulation du rythme cardiaque et des contractions musculaires. Il est utilisé sous différentes formes de sels solubles (chlorure, sulfate, pidolate…) ou administré sous les formes insolubles carbonate ou oxyde pour leurs propriétés antiacides. Excipients 4 Cours De Chimie Minérale Pharmaceutique 2éme Année Pharmacie > CARBONATE DE MAGNÉSIUM ou magnésite [MgCO3] Le carbonate basique de magnésium est en fait une association de carbonate et d’hydroxyde de magnésium avec des quantités d’eau de constitutions variables. Cet excipient est un agent de remplissage des gélules et un diluant pour la fabrication des comprimés. Il est également employé comme agent adsorbant. Il fait effervescence au contact des acides organiques tels que l’acide citrique. > OXYDE DE MAGNÉSIUM ou périclase [MgO] Obtenu en calcinant le carbonate ou l’hydroxyde de magnésium, cet excipient est un agent de remplissage des gélules et un diluant pour la fabrication des comprimés. 2. Calcium Principes actifs Le calcium est un élément indispensable dans la constitution et la solidité des os et des dents. Il participe au fonctionnement du système nerveux et du système cardiaque ; de plus il intervient dans le processus de la coagulation sanguine. Le calcium est utilisé pour des problèmes liés au métabolisme osseux en association, le plus souvent, avec un traitement par la vitamine D. Excipients > CARBONATE DE CALCIUM ou calcite [Ca CO3] Le carbonate de calcium est obtenu par précipitation chimique, sous diverses densités apparentes : légère ou lourde. Les formes naturelles sont la calcite, et plus rarement l’aragonite. Pour certaines utilisations, avec le label « naturel », il peut être produit à partir de coquilles d’huîtres par broyage et traitement thermique. Ce produit est employé comme diluant pour la uploads/s3/ cours-de-chimie-minerale-pharmaceutique-2-annee-pharmacie.pdf