Kemični element stroncija je opis, lastnosti in formula

Stroncij (Sr) je kemijski element, zemeljsko alkalna kovina druge skupine periodične tabele. Uporablja se pri rdečih signalnih luči in fosforjih, je velika nevarnost za radioaktivno onesnaženje.

Zgodovina odkritja

Minerali iz svinca rudnika v bližini vasi Strontian na Škotskem. Prvotno je bil priznan kot nekakšen barijev karbonat, vendar sta Adair Crawford in William Crewkshenck leta 1789 predlagala, da je to druga snov. Kemik Thomas Charles Hope je poimenoval novi mineralni stronit z imenom vasi in ustrezen stronijev oksid SrO je stroncij. Kovine je izoliral leta 1808 Sir Humphrey Davy, ki je elektroliziral zmes mokrega hidroksida ali klorida z živosrebrovim oksidom z uporabo živosrebrne katode in živega srebra iz izparevega amalgama. Poimenoval je nov element z uporabo korena besede "strontium".

Biti v naravi

Relativno obilje stroncija, trideset osmega elementa periodične tabele, v prostoru je ocenjeno kot 18,9 atomi za vsakih 10⁶ atomi silicija. Je okoli 0,04% mase zemeljske skorje. Povprečna koncentracija elementa v morski vodi je 8 mg / l.

Kemični element stroncija je v naravi zelo razširjen, po mnenju strokovnjakov pa je 15. najbolj bogata snov na Zemlji, ki dosega koncentracijo 360 delov na milijon. Glede na svojo ekstremno reaktivnost obstaja le v obliki spojin. Njeni glavni minerali so celestin (SrSO sulfat₄) in strontianit (SrCO karbonat₃). Od tega se celestit nahaja v zadostnih količinah za stroškovno učinkovito proizvodnjo, več kot 2/3 svetovne ponudbe prihaja iz Kitajske, medtem ko Španija in Mehika dobivata večino preostanka. Vendar pa je bolj ugodno, da se izloči strontianit, ker se stroncij pogosteje uporablja v karbonatni obliki, vendar so znane depoziti relativno majhne.

Lastnosti

Stroncij je mehka kovina, podobna svincu, ki na mestu razreza blesti kot srebro. V zraku hitro reagira s kisikom in vlago, prisotno v atmosferi, pridobi rumenkasto barvo. Zato ga je treba hraniti ločeno od zračnih mas. Najpogosteje je shranjena v kerozin. V prostem stanju ni v naravi. Statorij, ki spremlja kalcij, je del samo dveh osnovnih rud: celestin (SrSO₄) in strontianita (SrCO₃).

V vrsti kemijskih elementov magnezijevega kalcijevega stroncija (zemeljskoalkalijskih kovin) je Sr v skupini 2 (prejšnji 2A) periodične tabele med Ca in Ba. Poleg tega se nahaja v 5. obdobju med rubidijem in itrijem. Ker je atomski radij stroncija podoben polmeru kalcija, ga zlahka nadomešča z minerali. Ampak to je mehko in bolj reaktivno v vodi. Ob stiku z njim tvori hidroksid in vodikov plin. Obstajajo 3 stroncijevi alotropi s prehodnimi točkami 235 ° C in 540 ° C.

Alkalna zemlja običajno ne reagira z dušikom pod 380 ° C in pri sobni temperaturi tvori le oksid. Vendar se v obliki stroncijevega prahu spontano vname, da se tvori oksid in nitrid.

Kemijske in fizikalne lastnosti

Značilnosti kemijskega elementa stroncija po načrtu:

• Ime, simbol, atomska številka: stroncij, Sr, 38.
• Skupina, obdobje, blok: 2, 5, s.
• Atomska teža: 87,62 g / mol.
• Elektronska konfiguracija: [Kr] 5s².
• Porazdelitev elektronov vzdolž lupine: 2, 8, 18, 8, 2.
• Gostota: 2,64 g / cm³.
• Tališče in vrelišče: 777 ° C, 1382 ° C
• Stopnja oksidacije: 2.

Izotopi

Naravni stroncij je mešanica 4 stabilnih izotopov: ⁸⁸Sr (82,6%), ⁸⁶Sr (9,9%), ⁸⁷Sr (7,0%) in ⁸⁴Sr (0,56%). Od teh, samo ⁸⁷Sr je radioogena - nastane med razpadom radioaktivnega izotopa rubidij ⁸⁷Rb z razpolovna doba 4,88 × 10¹⁰ let. Verjamemo, da ⁸⁷Sr je bil proizveden med "primarno nukleosintezo" (zgodnja stopnja Big Bang) skupaj z izotopi ⁸⁴Sr, ⁸⁶Sr in ⁸⁸Sr. Odvisno od lokacije, razmerje ⁸⁷Sr in ⁸⁶Sr se lahko razlikuje za več kot 5-krat. To se uporablja pri dating geoloških vzorcih in pri določanju porekla okostja in glinenih artefaktov.

Zaradi jedrskih reakcij je bilo pridobljenih približno 16 sintetičnih radioaktivnih izotopov stroncija, od katerih je najbolj vzdržljiv ⁹⁰Sr (razpolovna doba 28,9 let). Ta izotop, nastal med jedrsko eksplozijo, velja za najbolj nevaren produkt razpada. Zaradi svoje kemične podobnosti s kalcijem se absorbira v kosteh in zobeh, kjer še naprej izžene elektrone, povzroča poškodbe sevanja, poškoduje kostni mozeg, moti nastanek novih krvnih celic in povzroča raka.

Vendar pa se v medicinsko nadzorovanih pogojih stroncij uporablja za zdravljenje nekaterih površinskih malignih neoplazem in raka kostnega tkiva. Uporablja se tudi v obliki stroncijevega fluorida v kemični viri toka in v radioizotopskih termoelektričnih generatorjih, v katerih se toplota njegovega radioaktivnega razpada pretvori v električno energijo, ki služi kot dolgoročni, svetlobni viri energije v navigacijskih bojih, oddaljenih meteoroloških postajah in vesoljskih plovilih.

⁸⁹Sr se uporablja za zdravljenje raka, ko napade kostno tkivo, proizvaja beta-sevanje in po nekaj mesecih razpada (razpolovni čas 51 dni).

Kemični element stroncija ni potreben za višje oblike življenja, njegove soli so navadno nontoksične. Kaj naredi ⁹⁰Sr je nevaren, se uporablja za povečanje gostote kosti in njihove rasti.

Povezave

Lastnosti kemijskega elementa stroncija so zelo podobne lastnosti kalcija. V spojinah Sr ima ekskluzivno oksidacijsko stanje +2 v obliki Sr-jona²⁺. Kovina je aktivno redukcijsko sredstvo in se zlahka reagira s halogeni, kisikom in žveplom, da proizvaja halide, oksid in sulfid.

Stroncijeve spojine imajo precej omejeno tržno vrednost, saj ustrezne spojine kalcija in barija običajno opravljajo enako, vendar so cenejše. Vendar pa so nekateri med njimi našli aplikacijo v industriji. Še ni prišel do tega, katere snovi dosežejo barvne barve v ognjemetih in signalnih luči. Za izdelavo te barve se trenutno uporabljajo samo stroncijeve soli, kot so Sr (NO nitrat₃)₂ in klorata Sr (ClO₃)₂ . Približno 5-10% celotne proizvodnje tega kemičnega elementa porabi pirotehniko. Stroncijev hidroksid Sr (OH)₂ se včasih uporablja za ekstrakcijo sladkorja iz melase, ker tvori topen saharid, iz katerega se lahko s pomočjo ogljikovega dioksida zlahka regenerira sladkor. Monosulfid SrS se uporablja kot depilator in sestavina v fosforjih elektroluminiscenčnih naprav in svetlobnih barv.

Stronijev feriti tvorijo družino spojin s splošno formulo SrFe_xO_na, Reakcije, ki izhajajo iz reakcije SrCO pri visoki temperaturi (1000-1300 ° C)₃ in Fe₂O₃. Od teh so izdelani keramični magneti, ki se pogosto uporabljajo v zvočnikih, avtomobilskih brisalcih vetrobranskega stekla in otroških igračah.

Proizvodnja

Večina mineralizirane celice SrSO₄ se pretvori v karbonat na dva načina: bodisi celestit neposredno spere z raztopino natrijevega karbonata ali ogreti z ogljikom, da se tvori sulfid. V drugi fazi dobimo temno obarvan material, ki v glavnem vsebuje stroncijev sulfid. Ta "črni pepel" se raztopi v vodi in filtrira. Stroncijev karbonat se izloča iz raztopine sulfida z uvajanjem ogljikovega dioksida. Sulfat se reducira na sulfid s karbotermno redukcijo SrSO₄ + 2C → SrS + 2CO₂. Element lahko dobimo s katodnim elektrokemičnim kontaktnim postopkom, v katerem ohlajena železna palica, ki deluje kot katod, dotakne površino mešanice kalijevega in stroncijevega klorida in se dvigne, ko stroncij strdi na njej. Reakcije na elektrodah lahko predstavljamo kot: Sr²⁺ + 2e^- → Sr (katoda) - 2Cl^- → Cl₂ + 2e^- (anoda).

Kovinski Sr se lahko tudi izterja iz aluminijevega oksida. Je voljna in duktilna, dober prevodnik električne energije, vendar se uporablja relativno malo. Ena od njenih aplikacij je zlitina za aluminij ali magnezij pri ulivanju blokov valjev. Stroncij izboljša obdelovalnost in odpornost na lezenje kovin. Alternativen način pridobivanja stroncija je zmanjšanje njenega oksida z aluminijem v vakuumu pri temperaturi destilacije.

Komercialna prijava

Kemični element stroncija se pogosto uporablja v kozarcih katodnih cevi barvnih televizorjev, da se prepreči penetracija rentgenskih žarkov. Lahko je tudi del aerosolnih barv. To je očitno eden od najbolj verjetnih virov vpliva stroncija na prebivalstvo. Poleg tega se element uporablja za proizvodnjo feritnih magnetov in čiščenje cinka.

Stroncijeve soli se uporabljajo v pirotehniko, ker je plamen pri rdeči svetlobi obarvan z rdečo svetlobo. Zlitina stroncijevih soli z magnezijem se uporablja v sestavi zažigalnih in signalnih mešanic.

Titanat ima izjemno visok refrakcijski indeks in optično disperzijo, zaradi česar je uporabna pri optiki. Uporablja se lahko kot nadomestek za diamante, vendar se zaradi tega izjemno mehkobo in občutljivost na praske redko uporablja za ta namen.

Stroncijev aluminat je svetel fosfor z dolgotrajno fosforecenco. Oksid se včasih uporablja za izboljšanje kakovosti keramičnih glazur. Izotop ⁹⁰Sr je eden najboljših dolgoživih visokotehnoloških beta-oddajnikov. Uporablja se kot vir energije za radioizotopske termoelektrične generatorje (RTG), ki pretvorijo toploto, oddano v električno energijo, v razpad radioaktivnih elementov. Te naprave se uporabljajo v vesoljskih vozilih, oddaljenih meteoroloških postajah, plovnih plovilih itd. - kjer je potreben enostaven in dolgoživ jedrski električni vir.

Medicinska uporaba stroncija: značilne lastnosti, zdravljenje z zdravili

Izotop ⁸⁹Sr je aktivna sestavina radioaktivnega pripravka Metastron, ki se uporablja za zdravljenje kostne bolečine, ki jo povzroča metastatski rak prostate. Kemični element stroncija, kot je kalcij, je v glavnem vključen v kosti v mestih s povečano osteogenezo. Ta lokalizacija se osredotoča na vpliv sevanja na rak.

Radioizotop ⁹⁰Sr se uporablja tudi za zdravljenje raka. Njena beta-sevanja in dolga razpolovna doba sta idealna za terapijo s površinsko radiacijo.

Eksperimentalni pripravek, ki ga dobimo s kombiniranjem stroncija z ranelno kislino, spodbuja rast kosti, povečano gostoto kosti in zmanjšane zlome. Zdravilo Stronium ranelate je v Evropi registrirano kot zdravilo za osteoporozo.

Stroncijev klorid se včasih uporablja v zobnih pastah za občutljive zobe. Njena vsebina doseže 10%.

Previdnostni ukrepi

Stroncij ima visoko kemijsko aktivnost in v zdrobljenem stanju kovina spontano sveti. Zato se ta kemični element šteje za požarno nevarnost.

Učinki na človeško telo

Človeško telo absorbira stroncij na enak način kot kalcij. Ti dve elementi sta kemično tako podobni, da stabilne oblike srca ne predstavljajo znatne nevarnosti za zdravje. V nasprotju s tem je radioaktivni izotop ⁹⁰Sr lahko privede do različnih bolezni kosti in bolezni, vključno z rakom kosti. Za merjenje sevanja absorbiranega ⁹⁰Sr je stroncija.