A stroncium (Sr) egy kémiai elem, a periódusos rendszer 2. csoportjába tartozó alkáliföldfém. Piros jelzőlámpákban és fényporokban használva jelentős egészségügyi kockázatot jelent a radioaktív szennyeződés miatt.
Felfedezési előzmények
Ásvány egy ólombányából a skóciai Strontian falu közelében. Eredetileg bárium-karbonátként ismerték fel, de Adair Crawford és William Cruikshank 1789-ben azt javasolták, hogy ez egy másik anyag. Thomas Charles Hope vegyész a faluról nevezte el az új ásványt strontitnak, a megfelelő stroncium-oxidot pedig SrO, stronciumnak. A fémet 1808-ban Sir Humphry Davy izolálta, aki nedves hidroxid vagy klorid keverékét higany-oxiddal elektrolizálta higanykatód segítségével, majd elpárologtatta a higanyt a kapott amalgámból. Az új elemet a "stroncium" szó gyökével nevezte el.
A természetben lenni
A stroncium, a periódusos rendszer harmincnyolcadik elemének relatív mennyisége a térben 18,9 atomra becsülhető minden 106 szilíciumatomonként. Ez körülbelülA földkéreg tömegének 0,04%-a. Az elem átlagos koncentrációja a tengervízben 8 mg/L.
A stroncium kémiai elem széles körben megtalálható a természetben, és a becslések szerint a 15. legnagyobb mennyiségben előforduló anyag a Földön, koncentrációja eléri a 360 ppm-t. Rendkívüli reaktivitása miatt csak vegyületek formájában létezik. Fő ásványai a celesztin (szulfát SrSO4) és strontianit (karbonát SrCO3). Ezek közül a celesztit elegendő mennyiségben fordul elő a jövedelmező bányászathoz, a világ kínálatának több mint 2/3-a Kínából származik, a többit Spanyolország és Mexikó szolgáltatja. Kifizetődőbb azonban a strontianit bányászata, mert a stronciumot gyakrabban használják karbonát formában, de viszonylag kevés ismert lelőhelyről van szó.
Tulajdonságok
A stroncium az ólomhoz hasonló puha fém, amely vágáskor ezüstként ragyog. Levegőben gyorsan reagál a légkörben lévő oxigénnel és nedvességgel, és sárgás árnyalatot kap. Ezért a légtömegektől elkülönítve kell tárolni. Leggyakrabban kerozinban tárolják. A természetben szabad állapotban nem fordul elő. A kalciumot kísérő stroncium csak 2 fő ércben található: a celesztitben (SrSO4) és a strontianitban (SrCO3).
A magnézium-kalcium-stroncium (alkáliföldfémek) kémiai elemek sorában Sr a Ca és Ba közötti periódusos rendszer 2. csoportjában (korábban 2A) található. Ezenkívül a rubídium és az ittrium közötti 5. periódusban található. Mivel a stroncium atomi sugaraa kalcium sugarához hasonlóan ez utóbbit könnyen pótolja az ásványi anyagokban. De vízben lágyabb és reaktívabb. Érintkezéskor hidroxidot és hidrogéngázt képez. A stroncium 3 allotrópja ismert 235°C és 540°C átmeneti pontokkal.
Az alkáliföldfémek általában nem lépnek reakcióba nitrogénnel 380°C alatt, és szobahőmérsékleten csak oxidot képeznek. Por formában azonban a stroncium spontán meggyullad, és oxidot és nitridet képez.
Kémiai és fizikai tulajdonságok
A stroncium kémiai elem jellemzése a terv szerint:
- Név, szimbólum, rendszám: stroncium, Sr, 38.
- Csoport, időszak, blokk: 2, 5, s.
- Atomtömeg: 87,62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Az elektronok eloszlása a héjakban: 2, 8, 18, 8, 2.
- Genzitás: 2,64g/cm3.
- Olvadás- és forráspont: 777 °C, 1382 °C.
- Oxidációs állapot: 2.
Izotópok
A természetes stroncium 4 stabil izotóp keveréke: 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7,0%) és 84Sr (0,56%). Ezek közül csak a 87Sr radiogén – a rubídium radioaktív izotópjának bomlásával jön létre, felezési ideje 4,88. × 10 10 év. Úgy gondolják, hogy a 87Sr az "ősnukleoszintézis" (az ősrobbanás korai szakasza) során keletkezett a 84Sr,izotópokkal együtt. 86 Sr és 88Sr. Attól függően, hogy ahelyen, a 87Sr és 86Sr aránya több mint 5-ször eltérhet. Ezt használják a geológiai minták kormeghatározására, valamint a csontvázak és agyagleletek eredetének meghatározására.
A magreakciók eredményeként mintegy 16 szintetikus stroncium radioaktív izotóp keletkezett, amelyek közül a legtartósabb a 90Sr (felezési idő 28,9 év). Ez a nukleáris robbanás során keletkezett izotóp a legveszélyesebb bomlási terméknek számít. A kalciummal való kémiai hasonlósága miatt felszívódik a csontokba és a fogakba, ahol folytatja az elektronok kilökését, sugárzási károsodást, csontvelő-károsodást okozva, megzavarja az új vérsejtek képződését és rákot okoz.
Azonban orvosilag ellenőrzött körülmények között a stronciumot bizonyos felszíni rosszindulatú daganatok és csontrák kezelésére használják. Stroncium-fluorid formájában kémiai áramforrásokban és radioizotópos termoelektromos generátorokban is használják, amelyek a radioaktív bomlás hőjét elektromossággá alakítják, és hosszú élettartamú, könnyű energiaforrásként szolgálnak navigációs bójákban, távoli meteorológiai állomásokon és űrhajókban.
89Az Sr-t rák kezelésére használják, mert megtámadja a csontszövetet, béta-sugárzást termel, és néhány hónap után lebomlik (felezési ideje 51 nap).
A stroncium kémiai elem nem nélkülözhetetlen a magasabb életformák számára, sói általában nem mérgezőek. Mitől90Sr veszélyes, a csontsűrűség és -növekedés fokozására szolgál.
Kapcsolatok
A stroncium kémiai elem tulajdonságai nagyon hasonlóak a kalciuméhoz. A vegyületekben az Sr kizárólagos oxidációs állapota +2, mint Sr2+ ion. A fém aktív redukálószer, és könnyen reagál halogénekkel, oxigénnel és kénnel, és halogenideket, oxidokat és szulfidokat képez.
A stronciumvegyületek kereskedelmi értéke meglehetősen korlátozott, mivel a megfelelő kalcium- és báriumvegyületek általában ugyanezt teszik, de olcsóbbak. Néhányuk azonban alkalmazásra talált az iparban. Azt még nem sikerült kitalálni, hogy milyen anyagokkal lehet bíbor színt elérni a tűzijátékokban és a jelzőlámpákban. Jelenleg csak stronciumsókat, például Sr(NO3)2 és Sr(ClO) használnak a szín eléréséhez. 3)2 . E kémiai elem teljes termelésének mintegy 5-10%-át a pirotechnika fogyasztja el. A stroncium-hidroxidot Sr(OH)2 néha cukor kivonására használják melaszból, mert oldható szacharidot képez, amelyből a cukor szén-dioxid hatására könnyen regenerálható. Az SrS-monoszulfidot szőrtelenítő szerként és elektrolumineszcens eszközök és világító festékek foszforjainak összetevőjeként használják.
A stroncium-ferritek SrFexOy általános képletű vegyületcsaládot alkotnak, amelyet magas hőmérséklet (1000-1300 °C) reakció SrCO3 ésFe2O3. Kerámia mágnesek készítésére használják, amelyeket széles körben használnak hangszórókban, autók ablaktörlő motorjaiban és gyermekjátékokban.
Gyártás
A legtöbb mineralizált celesztit SrSO4 kétféleképpen alakul karbonáttá: vagy közvetlenül nátrium-karbonát oldattal kilúgozzák, vagy szénnel hevítve szulfidot képeznek. A második szakaszban sötét színű anyagot kapunk, amely főleg stroncium-szulfidot tartalmaz. Ez a „fekete hamu” feloldódik vízben, és kiszűrjük. A szulfidoldatból szén-dioxid bejuttatásával kicsapódik a stroncium-karbonát. A szulfát karbotermikus redukcióval redukálódik szulfiddá SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. A cella katódos elektrokémiai érintkezéssel állítható elő, amelyben egy lehűtött, katódként működő vasrúd érinti a kálium- és stroncium-klorid keverékének felületét, és felemelkedik, amikor a stroncium megszilárdul rajta. Az elektródákon végbemenő reakciók a következőképpen ábrázolhatók: Sr2+ + 2e- → Sr (katód); 2Cl- → Cl2 + 2e- (anód).
A Metallic Sr oxidjából alumíniummal is kinyerhető. Képlékeny és képlékeny, jó elektromos vezető, de viszonylag keveset használják. Egyik felhasználási módja alumínium vagy magnézium ötvözőanyaga hengerblokkok öntésében. A stroncium javítja a megmunkálhatóságot és a kúszásállóságotfém. A stroncium előállításának másik módja, ha oxidját alumíniummal redukálják vákuumban, desztillációs hőmérsékleten.
Kereskedelmi használatra
A stroncium kémiai elemet széles körben használják színes TV katódsugárcsövek üvegeiben, hogy megakadályozzák a röntgensugárzás behatolását. Spray festékekben is használható. Úgy tűnik, hogy ez az egyik legvalószínűbb forrása a stronciumnak való nyilvános expozíciónak. Ezenkívül az elemet ferritmágnesek előállítására és cink finomítására használják.
A stronciumsókat a pirotechnikában használják, mert égéskor vörösre színezik a lángot. A stronciumsók magnéziummal alkotott ötvözetét pedig gyújtó- és jelkeverékek részeként használják.
A titanát rendkívül magas törésmutatóval és optikai diszperzióval rendelkezik, így hasznos az optikában. Használható gyémántok helyettesítésére, de rendkívüli puhasága és karcolásokkal szembeni sebezhetősége miatt ritkán használják erre a célra.
A stroncium-aluminát fényes foszfor, hosszan tartó foszforeszcencia-stabilitással. Az oxidot néha a kerámia mázak minőségének javítására használják. A 90Sr izotóp az egyik legjobb hosszú élettartamú, nagy energiájú béta-sugárzó. Energiaforrásként használják a radioizotópos termoelektromos generátorokhoz (RTG), amelyek a radioaktív elemek bomlása során felszabaduló hőt elektromos árammá alakítják. Ezeket az eszközöket használjákűrhajók, távoli meteorológiai állomások, navigációs bóják stb. – ahol könnyű és hosszú élettartamú atom-elektromos energiaforrásra van szükség.
A stroncium orvosi felhasználása: tulajdonságok jellemzése, gyógyszeres kezelés
Izotóp 89Az Sr a Metastron radioaktív gyógyszer hatóanyaga, amelyet áttétes prosztatarák okozta csontfájdalmak kezelésére használnak. A stroncium kémiai elem úgy működik, mint a kalcium, főként a csontokban található olyan helyeken, ahol fokozott osteogenesis van. Ez a lokalizáció a sugárzás hatását a rákos elváltozásra összpontosítja.
A 90Sr radioizotópot rákterápiában is használják. Béta-sugárzása és hosszú felezési ideje ideális felületi sugárterápiához.
Egy kísérleti gyógyszer, amelyet stroncium és ranelsav kombinálásával állítanak elő, elősegíti a csontok növekedését, növeli a csontsűrűséget és csökkenti a törések számát. A strónium-ranelátot Európában bejegyezték a csontritkulás kezelésére szolgáló gyógyszerként.
A stroncium-kloridot időnként használják az érzékeny fogak számára készült fogkrémekben. Tartalma eléri a 10%-ot.
Óvintézkedések
A tiszta stroncium nagy kémiai aktivitással rendelkezik, és zúzott állapotban a fém spontán meggyullad. Ezért ez a kémiai elem tűzveszélyesnek minősül.
Hatás az emberi szervezetre
Az emberi szervezet a stronciumot ugyanúgy szívja fel, mint a kalciumot. Ez a kettőAz elemek kémiailag annyira hasonlóak, hogy az Sr stabil formái nem jelentenek jelentős egészségügyi kockázatot. Ezzel szemben a 90Sr radioaktív izotóp különféle csontrendellenességekhez és betegségekhez vezethet, beleértve a csontrákot is. A stroncium egységet az elnyelt 90Sr. sugárzás mérésére használják
