Strontium (Sr) er et kjemisk grunnstoff, et jordalkalimetall i 2. gruppe i det periodiske system. Brukt i røde signallys og fosfor utgjør en stor helsefare ved radioaktiv forurensning.
Oppdagelseshistorikk
Mineral fra en blygruve nær landsbyen Strontian i Skottland. Det ble opprinnelig anerkjent som en rekke bariumkarbonat, men Adair Crawford og William Cruikshank antydet i 1789 at det var et annet stoff. Kjemiker Thomas Charles Hope oppk alte det nye mineralet strontitt etter landsbyen, og det tilsvarende strontiumoksidet SrO, strontium. Metallet ble isolert i 1808 av Sir Humphry Davy, som elektrolyserte en blanding av vått hydroksid eller klorid med kvikksølvoksid ved bruk av en kvikksølvkatode og deretter fordampet kvikksølvet fra det resulterende amalgamet. Han k alte det nye elementet ved å bruke roten til ordet "strontium".
Å være i naturen
Den relative forekomsten av strontium, det trettiåttende grunnstoffet i det periodiske system, i verdensrommet er beregnet til å være 18,9 atomer for hver 106 silisiumatomer. Det handler om0,04 % av massen til jordskorpen. Gjennomsnittlig konsentrasjon av grunnstoffet i sjøvann er 8 mg/L.
Det kjemiske grunnstoffet strontium er mye funnet i naturen og anslås å være det 15. mest tallrike stoffet på jorden, og når konsentrasjoner på 360 deler per million. Gitt sin ekstreme reaktivitet, eksisterer den bare i form av forbindelser. Dens viktigste mineraler er celestine (sulfat SrSO4) og strontianitt (karbonat SrCO3). Av disse forekommer celestitt i tilstrekkelige mengder for lønnsom gruvedrift, mer enn 2/3 av verdensforsyningen kommer fra Kina, og Spania og Mexico leverer det meste av resten. Det er imidlertid mer lønnsomt å utvinne strontianitt, fordi strontium oftere brukes i karbonatform, men det er relativt få kjente forekomster.
Properties
Strontium er et mykt metall, som ligner på bly, som skinner som sølv når det kuttes. I luft reagerer den raskt med oksygen og fuktighet i atmosfæren, og får en gulaktig fargetone. Derfor må den oppbevares isolert fra luftmasser. Oftest lagres det i parafin. Det forekommer ikke i fri tilstand i naturen. Medfølgende kalsium, strontium er inkludert i bare 2 hovedmalmer: celestitt (SrSO4) og strontianitt (SrCO3)..
I rekken av kjemiske grunnstoffer magnesium-kalsium-strontium (jordalkaliske metaller) er Sr i gruppe 2 (tidligere 2A) i det periodiske system mellom Ca og Ba. I tillegg ligger den i den 5. perioden mellom rubidium og yttrium. Siden atomradiusen til strontiumlik radiusen til kalsium, erstatter den lett sistnevnte i mineraler. Men det er mykere og mer reaktivt i vann. Danner hydroksid og hydrogengass ved kontakt. 3 allotroper av strontium er kjent med overgangspunkter på 235°C og 540°C.
Alkalisk jordmetall reagerer generelt ikke med nitrogen under 380°C og danner kun et oksid ved romtemperatur. Men i pulverform antennes strontium spontant og danner oksid og nitrid.
Kjemiske og fysiske egenskaper
Karakterisering av det kjemiske grunnstoffet strontium i henhold til planen:
- Navn, symbol, atomnummer: strontium, Sr, 38.
- Gruppe, punktum, blokk: 2, 5, s.
- Atommasse: 87,62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Distribusjon av elektroner i skall: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensity: 2,64g/cm3.
- Smelte- og kokepunkt: 777 °C, 1382°C.
- Oksidasjonstilstand: 2.
Isotopes
Naturlig strontium er en blanding av 4 stabile isotoper: 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7,0%) og 84Sr (0,56%). Av disse er det bare 87Sr som er radiogent - det dannes ved nedbrytning av den radioaktive isotopen av rubidium 87Rb med en halveringstid på 4,88 × 10 10 år. Det antas at 87Sr ble produsert under "urnukleosyntese" (et tidlig stadium av Big Bang) sammen med isotoper 84Sr,86 Sr og 88Sr. Avhengig avsteder, kan forholdet mellom 87Sr og 86Sr avvike med mer enn 5 ganger. Dette brukes til å datere geologiske prøver og for å bestemme opprinnelsen til skjeletter og leireartefakter.
Som et resultat av kjernefysiske reaksjoner ble det oppnådd rundt 16 syntetiske radioaktive isotoper av strontium, hvorav den mest holdbare er 90Sr (halveringstid 28,9 år). Denne isotopen, produsert i en atomeksplosjon, regnes som det farligste forfallsproduktet. På grunn av sin kjemiske likhet med kalsium, absorberes det i bein og tenner, hvor det fortsetter å drive ut elektroner, forårsaker strålingsskader, benmargsskade, forstyrrer dannelsen av nye blodceller og forårsaker kreft.
Imidlertid, under medisinsk kontrollerte forhold, brukes strontium til å behandle visse overfladiske maligniteter og beinkreft. Det brukes også i form av strontiumfluorid i kjemiske strømkilder og i radioisotop termoelektriske generatorer, som konverterer varmen fra det radioaktive forfallet til elektrisitet, og tjener som langlivede, lette kraftkilder i navigasjonsbøyer, avsidesliggende værstasjoner og romfartøy.
89Sr brukes til å behandle kreft fordi det angriper beinvev, produserer betastråling og forfaller etter noen måneder (halveringstid 51 dager).
Det kjemiske elementet strontium er ikke avgjørende for høyere livsformer, dets s alter er vanligvis ikke-giftige. Hva gjør90Sr farlig, brukes til å øke bentettheten og veksten.
Connections
Egenskapene til det kjemiske grunnstoffet strontium er svært like egenskapene til kalsium. I forbindelser har Sr den eksklusive oksidasjonstilstanden +2 som Sr2+-ionet. Metallet er et aktivt reduksjonsmiddel og reagerer lett med halogener, oksygen og svovel for å produsere halogenider, oksid og sulfid.
Strontiumforbindelser har ganske begrenset kommersiell verdi, da de tilsvarende kalsium- og bariumforbindelsene vanligvis gjør det samme, men er billigere. Noen av dem har imidlertid funnet anvendelse i industrien. Det er foreløpig ikke funnet ut med hvilke stoffer som skal oppnå en karmosinrød farge i fyrverkeri og signallys. For øyeblikket brukes bare strontiums alter som Sr(NO3)2 og Sr(ClO)-klorat for å oppnå denne fargen.3)2 . Omtrent 5-10% av den totale produksjonen av dette kjemiske elementet forbrukes av pyroteknikk. Strontiumhydroxide Sr(OH)2 brukes noen ganger til å ekstrahere sukker fra melasse fordi det danner et løselig sakkarid som sukkeret lett kan regenereres fra ved påvirkning av karbondioksid. SrS-monosulfid brukes som hårfjerningsmiddel og en ingrediens i fosfor i elektroluminescerende enheter og lysende maling.
Strontiumferritter danner en familie av forbindelser med den generelle formelen SrFexOy, oppnådd som et resultat av høy temperatur (1000-1300 °C) reaksjon SrCO3 ogFe2O3. De brukes til å lage keramiske magneter, som er mye brukt i høyttalere, vindusviskermotorer for biler og barneleker.
Produksjon
Mest mineraliserte celestitt SrSO4 omdannes til karbonat på to måter: enten direkte utlutet med natriumkarbonatløsning eller oppvarmet med kull for å danne sulfid. På det andre trinnet oppnås et mørkt stoff som hovedsakelig inneholder strontiumsulfid. Denne "svarte asken" løses opp i vann og filtreres. Strontiumkarbonat utfelles fra sulfidløsningen ved å innføre karbondioksid. Sulfat reduseres til sulfid ved karbotermisk reduksjon SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. Cellen kan produseres ved katodisk elektrokjemisk kontakt, der en avkjølt jernstang, som fungerer som en katode, berører overflaten av en blanding av kalium- og strontiumklorider, og stiger når strontiumet størkner på den. Reaksjonene på elektrodene kan representeres som følger: Sr2+ + 2e- → Sr (katode); 2Cl- → Cl2 + 2e- (anode).
Metallic Sr kan også gjenvinnes fra oksidet med aluminium. Den er formbar og duktil, en god leder av elektrisitet, men brukes relativt lite. En av dens bruksområder er som legeringsmiddel for aluminium eller magnesium ved støping av sylinderblokker. Strontium forbedrer bearbeidbarheten og krypemotstandenmetall. En alternativ måte å oppnå strontium på er å redusere oksidet med aluminium i et vakuum ved en destillasjonstemperatur.
Kommersiell bruk
Det kjemiske elementet strontium er mye brukt i glasset til farge-TV katodestrålerør for å hindre røntgengjennomtrengning. Den kan også brukes i spraymaling. Dette ser ut til å være en av de mest sannsynlige kildene til offentlig eksponering for strontium. I tillegg brukes elementet til å produsere ferrittmagneter og raffinere sink.
Strontiums alter brukes i pyroteknikk fordi de farger flammen rød når de brennes. Og en legering av strontiums alter med magnesium brukes som del av brann- og signalblandinger.
Titanate har en ekstremt høy brytningsindeks og optisk spredning, noe som gjør det nyttig i optikk. Den kan brukes som erstatning for diamanter, men brukes sjelden til dette formålet på grunn av dens ekstreme mykhet og sårbarhet for riper.
Strontiumaluminat er en lys fosfor med langvarig fosforescensstabilitet. Oksydet brukes noen ganger for å forbedre kvaliteten på keramiske glasurer. Isotopen 90Sr er en av de beste langlivede høyenergibeta-emitterne. Den brukes som en strømkilde for radioisotop termoelektriske generatorer (RTGs), som omdanner varmen som frigjøres under nedbrytningen av radioaktive elementer til elektrisitet. Disse enhetene brukes iromfartøy, avsidesliggende værstasjoner, navigasjonsbøyer osv. - der det kreves en lett og langvarig kjernefysisk-elektrisk kraftkilde.
Medisinsk bruk av strontium: karakterisering av egenskaper, behandling med legemidler
Isotope 89Sr er den aktive ingrediensen i det radioaktive stoffet Metastron, som brukes til å behandle beinsmerter forårsaket av metastatisk prostatakreft. Det kjemiske elementet strontium virker som kalsium, det inngår hovedsakelig i beinet på steder med økt osteogenese. Denne lokaliseringen fokuserer strålingseffekten på kreftlesjonen.
Radioisotopen 90Sr brukes også i kreftbehandling. Dens betastråling og lange halveringstid er ideelle for overflatestrålebehandling.
Et eksperimentelt medikament laget ved å kombinere strontium med ranelsyre fremmer beinvekst, øker bentettheten og reduserer brudd. Stroniumranelat er registrert i Europa som behandling for osteoporose.
Strontiumklorid brukes noen ganger i tannkrem for sensitive tenner. Innholdet når 10%.
Forsiktighetsregler
Rent strontium har høy kjemisk aktivitet, og i knust tilstand antennes metallet spontant. Derfor anses dette kjemiske elementet som en brannfare.
Effekt på menneskekroppen
Menneskekroppen absorberer strontium på samme måte som kalsium. Disse toGrunnstoffene er så like kjemisk at de stabile formene av Sr ikke utgjør en betydelig helserisiko. Derimot kan den radioaktive isotopen 90Sr føre til ulike skjelettlidelser og sykdommer, inkludert beinkreft. Strontiumenheten brukes til å måle strålingen til absorbert 90Sr.
