Strontium (Sr) är ett kemiskt grundämne, en alkalisk jordartsmetall i den andra gruppen i det periodiska systemet. Används i röda signalljus och fosforer, utgör en stor hälsorisk vid radioaktiv kontaminering.
Upptäcktshistorik
Mineral från en blygruva nära byn Strontian i Skottland. Det var ursprungligen erkänt som en mängd bariumkarbonat, men Adair Crawford och William Cruikshank föreslog 1789 att det var ett annat ämne. Kemisten Thomas Charles Hope döpte det nya mineralet strontit efter byn, och motsvarande strontiumoxid SrO, strontium. Metallen isolerades 1808 av Sir Humphry Davy, som elektrolyserade en blandning av våt hydroxid eller klorid med kvicksilveroxid med hjälp av en kvicksilverkatod och sedan avdunstade kvicksilvret från det resulterande amalgamet. Han döpte det nya elementet med hjälp av roten till ordet "strontium".
Att vara i naturen
Den relativa mängden strontium, det trettioåttonde elementet i det periodiska systemet, i rymden uppskattas till 18,9 atomer för varje 106 kiselatomer. Det är om0,04 % av jordskorpans massa. Den genomsnittliga koncentrationen av grundämnet i havsvatten är 8 mg/L.
Det kemiska grundämnet strontium finns allmänt i naturen och uppskattas vara det 15:e vanligaste ämnet på jorden och når koncentrationer på 360 ppm. Med tanke på dess extrema reaktivitet existerar den endast i form av föreningar. Dess huvudsakliga mineraler är celestine (sulfat SrSO4) och strontianit (karbonat SrCO3). Av dessa förekommer celestite i tillräckliga mängder för lönsam gruvdrift, mer än 2/3 av världens utbud kommer från Kina, och Spanien och Mexiko försörjer det mesta av resten. Det är dock mer lönsamt att bryta strontianit, eftersom strontium oftare används i karbonatform, men det finns relativt få kända avlagringar.
Properties
Strontium är en mjuk metall, som liknar bly, som lyser som silver när den skärs. I luften reagerar den snabbt med syre och fukt som finns i atmosfären och får en gulaktig nyans. Därför måste den förvaras isolerat från luftmassor. Oftast lagras det i fotogen. Det förekommer inte i det fria tillståndet i naturen. Medföljande kalcium ingår strontium i endast två huvudmalmer: celestit (SrSO4) och strontianit (SrCO3)..
I serien av kemiska grundämnen magnesium-kalcium-strontium (alkaliska jordartsmetaller) är Sr i grupp 2 (tidigare 2A) i det periodiska systemet mellan Ca och Ba. Dessutom ligger den i den 5:e perioden mellan rubidium och yttrium. Eftersom strontiums atomradieliknar radien av kalcium, ersätter det lätt det senare i mineraler. Men det är mjukare och mer reaktivt i vatten. Bildar hydroxid och vätgas vid kontakt. 3 allotroper av strontium är kända med övergångspunkter på 235°C och 540°C.
Alkalisk jordartsmetall reagerar i allmänhet inte med kväve under 380°C och bildar endast en oxid vid rumstemperatur. Men i pulverform antänds strontium spontant och bildar oxid och nitrid.
Kemiska och fysikaliska egenskaper
Karakterisering av det kemiska grundämnet strontium enligt planen:
- Namn, symbol, atomnummer: strontium, Sr, 38.
- Grupp, punkt, block: 2, 5, s.
- Atommassa: 87,62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Fördelning av elektroner i skal: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensity: 2,64g/cm3.
- Smält- och kokpunkter: 777 °C, 1382°C.
- Oxidationstillstånd: 2.
Isotopes
Naturligt strontium är en blandning av fyra stabila isotoper: 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7,0%) och 84Sr (0,56%). Av dessa är endast 87Sr radiogena - det bildas genom sönderfallet av den radioaktiva isotopen av rubidium 87Rb med en halveringstid på 4,88 × 10 10 år. Man tror att 87Sr producerades under "urnukleosyntesen" (ett tidigt skede av Big Bang) tillsammans med isotoper 84Sr,86 Sr och 88Sr. Beroende påplatser kan förhållandet 87Sr och 86Sr skilja sig mer än 5 gånger. Detta används för att datera geologiska prover och för att bestämma ursprunget för skelett och lerartefakter.
Som ett resultat av kärnreaktioner erhölls cirka 16 syntetiska radioaktiva isotoper av strontium, varav den mest hållbara är 90Sr (halveringstid 28,9 år). Denna isotop, producerad i en kärnvapenexplosion, anses vara den farligaste sönderfallsprodukten. På grund av dess kemiska likhet med kalcium absorberas det i ben och tänder, där det fortsätter att driva ut elektroner, vilket orsakar strålningsskador, benmärgsskador, stör bildningen av nya blodkroppar och orsakar cancer.
Men under medicinskt kontrollerade förhållanden används strontium för att behandla vissa ytliga maligniteter och skelettcancer. Det används också i form av strontiumfluorid i kemiska strömkällor och i termoelektriska radioisotopgeneratorer, som omvandlar värmen från dess radioaktiva sönderfall till elektricitet, och fungerar som långlivade, lätta kraftkällor i navigationsbojar, avlägsna väderstationer och rymdfarkoster.
89Sr används för att behandla cancer eftersom det angriper benvävnad, producerar beta-strålning och förfaller efter några månader (halveringstid 51 dagar).
Det kemiska grundämnet strontium är inte nödvändigt för högre livsformer, dess s alter är vanligtvis icke-giftiga. Vad gör90Sr farligt, används för att öka bentätheten och tillväxten.
Connections
Egenskaperna hos det kemiska grundämnet strontium är mycket lika egenskaperna hos kalcium. I föreningar har Sr det exklusiva oxidationstillståndet +2 som Sr2+-jonen. Metallen är ett aktivt reduktionsmedel och reagerar lätt med halogener, syre och svavel för att producera halogenider, oxid och sulfid.
Strontiumföreningar har ganska begränsat kommersiellt värde, eftersom motsvarande kalcium- och bariumföreningar i allmänhet gör samma sak men är billigare. Men några av dem har funnit tillämpning inom industrin. Det är ännu inte utrett med vilka ämnen som ska uppnå en röd färg i fyrverkerier och signalljus. För närvarande används endast strontiums alter som Sr(NO3)2 och Sr(ClO)-klorat för att uppnå denna färg.3)2 . Cirka 5-10% av den totala produktionen av detta kemiska element konsumeras av pyroteknik. Strontiumhydroxid Sr(OH)2 används ibland för att extrahera socker från melass eftersom det bildar en löslig sackarid från vilken sockret lätt kan regenereras genom inverkan av koldioxid. SrS-monosulfid används som hårborttagningsmedel och en ingrediens i fosforerna i elektroluminescerande apparater och självlysande färger.
Strontiumferriter bildar en familj av föreningar med den allmänna formeln SrFexOy, erhållna som ett resultat av en hög temperatur (1000-1300 °C) reaktion SrCO3 ochFe2O3. De används för att tillverka keramiska magneter, som ofta används i högtalare, vindrutetorkare för bilar och barnleksaker.
Produktion
De flesta mineraliserade celestite SrSO4 omvandlas till karbonat på två sätt: antingen direkt lakas med natriumkarbonatlösning eller upphettas med kol för att bilda sulfid. I det andra steget erhålls en mörkfärgad substans som huvudsakligen innehåller strontiumsulfid. Denna "svarta aska" löses i vatten och filtreras. Strontiumkarbonat fälls ut från sulfidlösningen genom att tillföra koldioxid. Sulfat reduceras till sulfid genom karbotermisk reduktion SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. Cellen kan framställas genom katodisk elektrokemisk kontakt, där en kyld järnstav, som fungerar som en katod, vidrör ytan av en blandning av kalium- och strontiumklorider och stiger när strontiumet stelnar på den. Reaktionerna på elektroderna kan representeras enligt följande: Sr2+ + 2e- → Sr (katod); 2Cl- → Cl2 + 2e- (anod).
Metallic Sr kan också utvinnas från sin oxid med aluminium. Den är formbar och formbar, en bra ledare av elektricitet, men används relativt lite. En av dess användningsområden är som legeringsmedel för aluminium eller magnesium vid gjutning av cylinderblock. Strontium förbättrar bearbetbarheten och krypmotståndetmetall. Ett alternativt sätt att erhålla strontium är att reducera dess oxid med aluminium i vakuum vid en destillationstemperatur.
Kommersiell användning
Det kemiska grundämnet strontium används ofta i glaset i färg-TV katodstrålerör för att förhindra röntgengenomträngning. Den kan även användas i sprayfärger. Detta verkar vara en av de mest sannolika källorna till allmänhetens exponering för strontium. Dessutom används elementet för att producera ferritmagneter och förädla zink.
Strontiums alter används i pyroteknik eftersom de färgar lågan röd när de bränns. Och en legering av strontiums alter med magnesium används som en del av brand- och signalblandningar.
Titanate har ett extremt högt brytningsindex och optisk dispersion, vilket gör det användbart inom optik. Den kan användas som ersättning för diamanter, men används sällan för detta ändamål på grund av dess extrema mjukhet och sårbarhet för repor.
Strontiumaluminat är en ljus fosfor med långvarig fosforescensstabilitet. Oxiden används ibland för att förbättra kvaliteten på keramiska glasyrer. Isotopen 90Sr är en av de bästa långlivade högenergibeta-strålarna. Den används som en kraftkälla för radioisotop termoelektriska generatorer (RTGs), som omvandlar den värme som frigörs under sönderfallet av radioaktiva element till elektricitet. Dessa enheter används irymdfarkoster, avlägsna väderstationer, navigationsbojar etc. - där en lätt och långlivad kärnkraftskälla krävs.
Medicinsk användning av strontium: karakterisering av egenskaper, behandling med läkemedel
Isotope 89Sr är den aktiva ingrediensen i det radioaktiva läkemedlet Metastron, som används för att behandla skelettsmärta orsakad av metastaserad prostatacancer. Det kemiska grundämnet strontium fungerar som kalcium, det ingår främst i benet på platser med ökad osteogenes. Denna lokalisering fokuserar strålningseffekten på cancerskadan.
Radioisotopen 90Sr används också i cancerterapi. Dess betastrålning och långa halveringstid är idealiska för ytstrålbehandling.
Ett experimentellt läkemedel framställt genom att kombinera strontium med ranelsyra främjar bentillväxt, ökar bentätheten och minskar frakturer. Stroniumranelat är registrerat i Europa som behandling för osteoporos.
Strontiumklorid används ibland i tandkrämer för känsliga tänder. Innehållet når 10%.
Försiktighetsåtgärder
Rent strontium har en hög kemisk aktivitet, och i krossat tillstånd antänds metallen spontant. Därför anses detta kemiska element vara en brandrisk.
Effekt på människokroppen
Människans kropp absorberar strontium på samma sätt som kalcium. De här tvåGrundämnena är så lika kemiskt att de stabila formerna av Sr inte utgör någon betydande hälsorisk. Däremot kan den radioaktiva isotopen 90Sr leda till olika skelettrubbningar och sjukdomar, inklusive skelettcancer. Strontiumenheten används för att mäta strålningen från absorberad 90Sr.
