Stronţiu

Stronţiu
←  Rubidiu | ytriu  →
38 Ca ↑ Sr ↓ Ba 38Sr _
Aspectul unei substanțe simple
Cristale de stronțiu
Proprietățile atomului
Nume, simbol, număr	Stronțiu / Stronțiu (Sr), 38
Grup , punct , bloc	2 (învechit 2), 5, s-element
Masa atomica ( masa molara )	87.62(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Configuratie electronica	[Kr] 5s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2
Raza atomului	ora 215
Proprietăți chimice
raza covalentă	ora 191
Raza ionică	(+2e) 112  pm
Electronegativitatea	0,95 (scara Pauling)
Potențialul electrodului	−2,89 [2]
Stări de oxidare	0, +2
Energia de ionizare (primul electron)	549,0 (5,69)  kJ / mol  ( eV )
Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple
Densitate (la n.a. )	2,54 g/cm³
Temperatură de topire	1042K _
Temperatura de fierbere	1657 K
Oud. căldură de fuziune	9,20 kJ/mol
Oud. căldură de evaporare	144 kJ/mol
Capacitate de căldură molară	26,79 [3]  J/(K mol)
Volumul molar	33,7  cm³ / mol
Rețeaua cristalină a unei substanțe simple
Structura de zăbrele	Cubic FCC
Parametrii rețelei	6.080Å  _
Debye temperatura	147 [4]  K
Alte caracteristici
Conductivitate termică	(300 K) (35,4) W/(m K)
numar CAS	7440-24-6

Stronțiul ( simbol chimic  - Sr , din lat.  Stronțiu ) este un element chimic al grupului al 2-lea (conform clasificării învechite  - subgrupul principal al celui de-al doilea grup, IIA), a cincea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice din D. I. Mendeleev , cu număr atomic 38.

Substanța simplă stronțiul este un metal alcalino-pământos alb-argintiu  moale, maleabil și ductil .

Are o activitate chimică ridicată, în aer reacționează rapid cu umiditatea și oxigenul, devenind acoperit cu o peliculă de oxid galben .

Istoria și originea numelui

Noul element a fost descoperit în mineralul strontianit , găsit în 1764 într-o mină de plumb din apropierea satului scoțian Strontian ( engleză  Strontian , Gaelic Sròn an t-Sìthein ), care ulterior a dat numele noului element. Prezența unui nou oxid de metal în acest mineral a fost stabilită în 1787 de William Cruikshank și Ader Crawford . Izolat în forma sa cea mai pură de Sir Humphry Davy în 1808.

Fiind în natură

Stronțiul nu se găsește în formă liberă datorită reactivității sale ridicate. Face parte din aproximativ 40 de minerale. Dintre acestea, cea mai importantă este celestine SrSO 4 (51,2% Sr). Strontianite SrCO 3 (64,4% Sr) este de asemenea extrasă . Aceste două minerale sunt de importanță industrială. Cel mai adesea, stronțiul este prezent ca o impuritate în diferite minerale de calciu.

Alte minerale de stronțiu includ:

• SrAl3 ( AsO4 ) SO4 ( OH ) 6- kemmlicit  ;
• Sr2Al ( C03 ) F5  - stenonit ; _
• SrAl2 ( C03 ) 2 ( OH ) 4H20- dresserită de stronţiu ;
• SrAl3 ( P04 ) 2 ( OH ) 5H20 - goyasit ; _
• Sr2Al ( P04 ) 2OH - gudkenită ; _
• SrAl3 ( P04 )S04 ( OH ) 6  - svanbergit ;
• Sr( AlSi04 ) 2  - slosonit ;
• Sr ( AlSi308 ) 25H20 - brusterit ; _ _ _
• Sr5 ( As04 ) 3F - fermorit ; _
• Sr2 ( B14O23 ) 8H20 - ginorit de stronţiu ; _
• Sr2 ( B5O9 ) CIH2O - chilhardit de stronţiu ; _
• SrFe3 ( P04 ) 2 ( OH ) 5H20 - lusunită ; _
• SrMn2 ( VO4 ) 24H2O - santafeit ; _ _ _
• Sr5 ( P04 ) 3OH - alb ; _
• SrV ( Si2O7 ) -charadait ; _
• SrB 2 Si 2 O 8  - pekovit [5] .

În ceea ce privește nivelul abundenței fizice în scoarța terestră, stronțiul ocupă locul 23 - fracția sa de masă este de 0,014% (în litosferă  - 0,045%). Fracția molară a metalului din scoarța terestră este de 0,0029%.

Stronțiul se găsește în apa de mare (8 mg/l) [6] .

Depozite

Depozitele sunt cunoscute în California, Arizona ( SUA ); Noua Granada ; Turcia, Iran, China, Mexic, Canada, Malawi [7] .

În Rusia, s-au descoperit zăcăminte de minereuri de stronțiu, dar nu sunt în curs de dezvoltare: pietre albastre (Dagestan), Mazuevskoye (teritoriu Perm), Tabolskoye (regiunea Tula), precum și zăcăminte din Buriatia, regiunea Irkutsk, teritoriul Krasnoyarsk, Yakutia și Insulele Kurile [ 8] [9] .

Proprietăți fizice

Stronțiul este un metal moale, alb-argintiu, maleabil și maleabil și poate fi tăiat cu ușurință cu un cuțit.

Polimorfina - trei dintre modificările sale sunt cunoscute. Până la 215 °C, modificarea centrată pe fețe cubice (α-Sr) este stabilă, între 215 și 605 °C - hexagonală (β-Sr), peste 605 °C - modificare centrată pe corp cubică (γ-Sr).

Punct de topire: 768 °C, punct de fierbere: 1390 °C.

Proprietăți chimice

Stronțiul din compușii săi prezintă întotdeauna o stare de oxidare de +2. După proprietăți, stronțiul este aproape de calciu și bariu, ocupând o poziție intermediară între ele [10] .

În seria electrochimică de tensiuni, stronțiul este printre cele mai active metale (potenţialul său normal de electrod este de -2,89 V). Reactioneaza puternic cu apa pentru a forma hidroxid :

Interacționează cu acizii, înlocuiește metalele grele din sărurile lor. Cu acizi concentrați ( H2SO4 , HNO3 ) reacționează slab .

Stronțiul metal se oxidează rapid în aer [11] , formând o peliculă gălbuie, care, pe lângă oxidul de SrO , conține întotdeauna peroxid de SrO 2 și nitrură de Sr 3 N 2 . Când este încălzit în aer, se aprinde; stronțiul sub formă de pulbere din aer este predispus la autoaprindere.

Reacționează puternic cu nemetale - sulf , fosfor , halogeni . Interacționează cu hidrogen (peste 200 °C), azot (peste 400 °C). Practic nu reacționează cu alcalii.

La temperaturi ridicate, reacţionează cu CO 2 , formând carbură :

Săruri de stronțiu ușor solubile cu anioni Cl - , I - , NO 3 - . Sărurile cu anioni F − , SO 4 2− , CO 3 2− , PO 4 3− sunt puțin solubile.

Datorită reactivității sale extreme cu oxigenul și apa, stronțiul apare în mod natural numai în combinație cu alte elemente precum mineralele stronțianită și celestită. Pentru a preveni oxidarea, este depozitat într-un recipient de sticlă sigilat sub o hidrocarbură lichidă, cum ar fi uleiul mineral sau kerosenul. Metalul de stronțiu proaspăt descoperit capătă rapid o culoare gălbuie pentru a forma un oxid. Stronțiul de metal fin este piroforic , ceea ce înseamnă că se aprinde spontan în aer la temperatura camerei. Sărurile volatile de stronțiu dau flăcării o culoare roșie aprinsă, iar aceste săruri sunt folosite în pirotehnică și la fabricarea torțelor [11] . Ca și calciul și bariul, precum și metalele alcaline și lantanidele divalente europiu și iterbiu, stronțiul metalic se dizolvă direct în amoniac lichid, dând o soluție albastru închis de electroni solvați [10] .

Compușii organici de stronțiu conțin una sau mai multe legături stronțiu-carbon. Au fost descriși ca intermediari în reacțiile de tip Barbier [12] [13] [14] .

Ionii de stronțiu formează compuși stabili cu eterii de coroană .

Obținerea

Există trei moduri de a obține stronțiu metalic:

• descompunerea termică a unor compuși;
• electroliza ;
• reducerea oxidului sau a clorurilor .

Principala metodă industrială de obținere a stronțiului metalic este reducerea termică a oxidului acestuia cu aluminiu . În plus, stronțiul rezultat este purificat prin sublimare.

Producția electrolitică de stronțiu prin electroliza unei topituri a unui amestec de SrCl 2 și NaCl nu a devenit larg răspândită din cauza eficienței scăzute a curentului și a contaminării stronțiului cu impurități.

În timpul descompunerii termice a hidrurii sau nitrurii de stronțiu, se formează stronțiu fin dispersat, care este predispus la aprindere ușoară.

Aplicație

Principalele domenii de aplicare ale stronțiului și compușilor săi chimici sunt industria radio-electronică, pirotehnica, metalurgia și industria alimentară.

Metalurgie

Stronțiul este folosit pentru alierea cuprului și a unor aliaje ale acestuia, pentru introducerea în aliaje de plumb pentru baterii, pentru desulfurarea fontei, cuprului și oțelurilor. Introducerea unor mici adaosuri de stronțiu în fonte și aliaje de titan poate îmbunătăți semnificativ proprietățile mecanice ale acestora.

Metalthermy

Stronțiul cu o puritate de 99,99-99,999% este utilizat pentru reducerea uraniului.

Materiale magnetice

• Feritele de stronțiu dure din punct de vedere magnetic sunt utilizate pe scară largă ca materiale pentru producerea magneților permanenți .
• Ferita de stronțiu este un material promițător în producția de benzi magnetice pentru sistemele de stocare a datelor [15] .

Pirotehnica

În pirotehnică , carbonatul de stronțiu , nitratul , perclorat sunt folosiți pentru a colora flacăra în roșu carmin . Aliajul de magneziu-stronțiu are cele mai puternice proprietăți piroforice și este folosit în pirotehnică pentru compoziții incendiare și de semnal.

Energia nucleară

Uranatul de stronțiu joacă un rol important în producerea hidrogenului (ciclul stronțiu-uranat, Los Alamos, SUA) prin metoda termochimică (energia atomică a hidrogenului) și, în special, se dezvoltă metode pentru fisiunea directă a nucleelor ​​de uraniu în compoziția de uranat de stronțiu pentru a produce căldură în timpul descompunerii apei în hidrogen și oxigen.

Supraconductivitate la temperatură înaltă

Oxidul de stronțiu este utilizat ca componentă a ceramicii supraconductoare.

Dispozitive electronice de vid

Oxidul de stronțiu , ca parte a unei soluții solide de oxizi ai altor metale alcalino -pământoase  - bariu și calciu ( BaO , CaO), este utilizat ca strat activ de catozi încălziți indirect în dispozitivele electronice cu vid . La vârful producției de televiziune CRT, 75% din consumul de stronțiu din Statele Unite a fost folosit pentru a face sticlă frontală [16] . Odată cu înlocuirea tuburilor catodice cu alte metode de imagistică, consumul de stronțiu a fost redus drastic [16] .

Surse de curent chimic

Fluorura de stronțiu este utilizată ca componentă a bateriilor cu fluor cu stare solidă, cu capacitate mare de energie și densitate energetică.

Aliajele de stronțiu cu staniu și plumb sunt folosite pentru turnarea conductoarelor bateriei. Stronțiu - aliaje de cadmiu  - pentru anozii celulelor galvanice.

Medicina

Un izotop cu masa atomică de 89, care are un timp de înjumătățire de 50,55 zile, este utilizat (sub formă de clorură) ca agent antitumoral [17] [18] .

Rolul biologic

Efecte asupra corpului uman

Nu trebuie confundat efectul asupra organismului uman al stronțiului natural (neradioactiv, scăzut de toxicitate și, în plus, utilizat pe scară largă pentru tratarea osteoporozei) și izotopii radioactivi ai stronțiului [19] .

Stronțiul natural este o parte integrantă a microorganismelor, plantelor și animalelor. Stronțiul este un analog al calciului, deci este cel mai eficient depus în țesutul osos. Mai puțin de 1% este reținut în țesuturile moi. Stronțiul se acumulează într-un ritm ridicat în corpul copiilor până la vârsta de patru ani, când există o formare activă a țesutului osos. Schimbul de stronțiu se modifică în unele boli ale sistemului digestiv și ale sistemului cardiovascular.

Căi de intrare:

1. apă (concentrația maximă admisă de stronțiu în apă în Federația Rusă este de 7 mg/l (în tabelul medicinal și apele minerale naturale - 25 mg/l) [20] , iar în SUA - 4 mg/l [19] )
2. alimente (rosii, sfecla, marar, patrunjel, ridichi, ridichi, ceapa, varza, orz, secara, grau)
3. aportul intratraheal
4. prin piele (cutanat)
5. inhalare (prin plămâni)
6. persoane a căror activitate este legată de stronțiu (în medicină, stronțiul radioactiv este folosit ca aplicatori în tratamentul bolilor de piele și ochi.

Aplicatii principale:

• stronțiu natural - industria radio-electronică, pirotehnică, metalurgie, metalotermie, industria alimentară, producție de materiale magnetice;
• radioactiv - producerea de baterii electrice atomice, energie atomică de hidrogen, generatoare termoelectrice cu radioizotopi etc.).

Influența stronțiului neradioactiv este extrem de rară și numai atunci când este expus la alți factori (deficiență de calciu și vitamina D, malnutriție, încălcări ale raportului de oligoelemente cum ar fi bariu, molibden, seleniu și altele). Apoi poate provoca „rahitism cu stronțiu” și „boala lui Urov” la copii - deteriorarea și deformarea articulațiilor, întârzierea creșterii și alte tulburări.

Stronțiul radioactiv are aproape întotdeauna un efect negativ asupra corpului uman. Fiind depus în oase, iradiază țesutul osos și măduva osoasă, ceea ce crește riscul de apariție a tumorilor maligne ale oaselor, iar dacă se primește o cantitate mare, poate provoca radiații.

Izotopi

În natură, stronțiul apare ca un amestec de patru izotopi stabili 84 Sr (0,56(2)%), 86 Sr (9,86(20)%), 87 Sr (7,00(20)%), 88 Sr (82,58(35) ) %) [21] . Procentele sunt date de numărul de atomi. Sunt cunoscuți și izotopii radioactivi ai stronțiului cu un număr de masă de la 73 la 105. Izotopii ușoare (până la 85 Sr inclusiv, precum și izomerul 87m Sr ) sunt supuși capturii electronice, degradându-se în izotopii corespunzători de rubidiu . Izotopii grei, începând de la 89 Sr, suferă dezintegrare β , trecând în izotopii corespunzători ai ytriului . Dintre izotopii radioactivi ai stronțiului, 90 Sr este cel mai longeviv și cel mai important practic.

Stronțiu-90

Izotopul de stronțiu 90 Sr este radioactiv cu un timp de înjumătățire de 28,78 ani . 90 Sr suferă dezintegrare β , transformându-se în 90 Y radioactiv (timp de înjumătățire 64 ore), care, la rândul său, se descompune în zirconiu-90 stabil. Dezintegrarea completă a stronțiului-90, care a intrat în mediu, va avea loc abia după câteva sute de ani.

90 Sr se formează în timpul exploziilor nucleare și în interiorul unui reactor nuclear în timpul funcționării acestuia. Formarea stronțiului-90 în acest caz are loc atât direct ca urmare a fisiunii nucleelor ​​de uraniu și plutoniu, cât și ca urmare a dezintegrarii beta a nucleelor ​​de scurtă durată cu un număr de masă A = 90 (în lanțul 90 Se → 90 Br → 90 Kr → 90 Rb → 90 Sr ) formate în timpul divizării.

Este utilizat în producerea surselor de energie radioizotopice sub formă de titanat de stronțiu (densitate 4,8 g / cm³ și eliberare de energie - aproximativ 0,54 W / cm³ ).

Note

1. ↑ Meija J. și colab. Greutăți atomice ale elementelor 2013 (Raport tehnic IUPAC  )  // Chimie pură și aplicată . - 2016. - Vol. 88 , nr. 3 . - P. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 . Arhivat din original pe 31 martie 2016.
2. ↑ Greenwood și Earnshaw, p. 111
3. ↑ Editorial: Zefirov N. S. (redactor-șef). Enciclopedia chimică: în 5 vol. - M . : Marea Enciclopedie Rusă, 1995. - T. 4. - S. 441. - 639 p. — 20.000 de exemplare.  - ISBN 5-85270-092-4.
4. ↑ Stronțiul pe tabelul periodic standard modern al Integral Scientist . Preluat la 5 august 2009. Arhivat din original la 1 iunie 2009. (nedefinit)
5. ↑ GEOKHI RAS - Igor Viktorovich Pekov . geokhi.ru. Preluat la 11 mai 2016. Arhivat din original la 1 iunie 2016. (nedefinit)
6. ↑ JP Riley și Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
7. ↑ Rubidiu - Proprietăți ale elementelor chimice . Consultat la 20 septembrie 2010. Arhivat din original pe 28 septembrie 2012. (nedefinit)
8. ↑ A. M. Portnov. Element uitat de importanță strategică . Nezavisimaya Gazeta (28 septembrie 2011). Preluat la 25 aprilie 2018. Arhivat din original la 26 aprilie 2018. (nedefinit)
9. ↑ K. V. Tarasov, O. M. Topchieva Particularități ale migrației și acumulării de stronțiu în metasomatitele hidrotermale din Insulele Kuril (Kunashir, Ketoi, Ushishir, Shiashkotan) Copie arhivată din 25 ianuarie 2020 pe Wayback Machine
10. ↑ 1 2 Greenwood și Earnshaw, pp. 112-13
11. ↑ 1 2 C. R. Hammond Elementele (p. 4-35) în Lide, DR, ed. (2005). CRC Manual de chimie și fizică (ed. 86). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5 .
12. ↑ Miyoshi, N.; Kamiura, K.; Bine, H.; Kita, A.; Kuwata, R.; Ikehara, D.; Wada, M. (2004). „Alchilarea de tip Barbier a aldehidelor cu halogenuri de alchil în prezența stronțiului metalic.” Buletinul Societății de Chimie din Japonia . 77 (2): 341. doi : 10.1246/ bcsj.77.341 .
13. ↑ Miyoshi, N.; Ikehara, D.; Kohno, T.; Matsui, A.; Wada, M. (2005). „Chimia analogilor halogenurilor de alchilstrontiu: alchilarea de tip Barbier a iminelor cu halogenuri de alchil.” Scrisori de chimie . 34 (6): 760. doi : 10.1246/ cl.2005.760 .
14. ↑ Miyoshi, N.; Matsuo, T.; Wada, M. (2005). „Chimia analogilor halogenurilor de alchilstrontiu, partea 2: dialchilarea de tip Barbier a esterilor cu halogenuri de alchil.” Jurnalul European de Chimie Organică . 2005 (20): 4253. doi : 10.1002/ ejoc.200500484 .
15. ↑ https://www.fujifilm.com/jp/en/news/hq/5822 Benzi magnetice care folosesc particule de ferită de stronțiu (SrFe)
16. ↑ 1 2 Resursa minerală a lunii: Stronțiu . US Geological Survey (8 decembrie 2014). Preluat la 16 august 2015. Arhivat din original la 28 aprilie 2021. (nedefinit)
17. ↑ [https://web.archive.org/web/20160304060707/http://www.abc-gid.ru/drugs/reestr/show/69404/ Arhivat 4 martie 2016 la Wayback Machine ABC Magazine - Strontium- 89 clorură - clorură de stronțiu [89Sr]]
18. ↑ Disertație pe tema „Tactica modernă a radioterapiei sistemice cu clorură de stronțiu-89 în tratamentul complex al pacienților cu leziuni osoase metastatice”. rezumat pe special... . Data accesului: 16 septembrie 2012. Arhivat din original la 3 mai 2012. (nedefinit)
19. ↑ 1 2 Date toxicologice ale stronțiului (link inaccesibil) . Preluat la 15 martie 2009. Arhivat din original la 5 mai 2009. (nedefinit) 
20. ↑ TR EAEU 044/2017 Reglementările tehnice ale Uniunii Economice Eurasiatice „Cu privire la siguranța apei potabile ambalate, inclusiv a apei minerale naturale” - docs.cntd.ru. docs.cntd.ru _ Preluat la 27 decembrie 2021. Arhivat din original la 27 decembrie 2021. (nedefinit)
21. ↑ Meija J. și colab. Compozițiile izotopice ale elementelor 2013 (Raport tehnic IUPAC  )  // Chimie pură și aplicată . - 2016. - Vol. 88 , nr. 3 . - P. 293-306 . - doi : 10.1515/pac-2015-0503 .

Literatură

• Greenwood NN , Earnshaw A. Chimia elementelor  . — Ed. a II-a. - Butterworth-Heinemann , 1997. - ISBN 0-08-037941-9 .

Link -uri

• Stronțiu pe Webelements
• Stronțiu la Biblioteca Populară a Elementelor Chimice Arhivat la 13 februarie 2006 la Wayback Machine

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Mare norvegian Rusă mare Brockhaus și Efron Italiană in jurul lumii Micul Brockhaus și Efron Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
În cataloagele bibliografice BNE : XX528414 BNF : 12169122m GND : 4183762-9 J9U : 987007541334305171 LCCN : sh85129178 NDL : 00571781 NKC : ph543045