STRONTIUM: HISTORIE, STRUKTUR, EGENSKAPER, REAKSJONER OG BRUK - KJEMI - 2026

Den Strontium er et jordalkalimetall hvis kjemiske symbol er Mr. Fersk kutt er hvit med en sølvaktig glans, men når de utsettes for luft oxidizes og får en gulaktig farge. Av denne grunn må den beskyttes mot oksygen under lagring.

Strontium ekstraheres fra venene i form av mineralene celestite eller celestine (SrSO ₄ ) og strontianite (SrCO ₃ ). Imidlertid er celestitt den viktigste formen for strontium gruvedrift, der avsetningene er i sedimentær jord og i forbindelse med svovel.

Metallisk strontiumprøve beskyttet av en argonatmosfære. Kilde: Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Matthias Zepperderivativt arbeid: Materialscientist

Celestite forekommer i form av rombkrystaller, den er vanligvis fargeløs, glassaktig og gjennomsiktig. Selv om strontium ekstraheres på denne måten, må det transformeres til dets respektive karbonat, hvorfra det til slutt reduseres.

I 1790 ble strontium identifisert som et nytt element av Adair Crawford og William Cruickshank, i et mineral fra en blygruve nær byen Strontion i Argyll, Skottland. Strontium ble isolert i 1807 av Humphry Davy, ved bruk av elektrolyse.

Strontium er et formbart, duktilt metall og en god leder av elektrisitet; men den har lite industriell og kommersiell bruk. En av bruksområdene er dannelse av legeringer med aluminium og magnesium, noe som forbedrer håndteringen og flytbarheten av disse metaller.

I det periodiske systemet er strontium lokalisert i gruppe 2, mellom kalsium og barium, og finner ut at noen av dets fysiske egenskaper, som tetthet, smeltepunkt og hardhet, har mellomverdier i forhold til de som er vist for kalsium og barium.

Strontium forekommer i naturen som fire stabile isotoper: ⁸⁸ Sr med .82,6% overflod; den ⁸⁶ Sr, med 9,9% overflod; den ⁸⁷ Sr, med 7,0% overflod; og ⁸⁴ Sr, med 0,56% overflod.

⁹⁰ Sr er en radioaktiv isotop som utgjør den mest skadelige komponenten i radioaktivt nedfall, et produkt av atomeksplosjoner og lekkasjer fra atomreaktorer, siden isotopen på grunn av likheten mellom kalsium og strontium blir integrert i bein , produserer beinkreft og leukemi.

Historie

Et mineral fra en blygruve nær landsbyen Strontian i Argyll, Skottland, ble studert. Det ble opprinnelig identifisert som en type bariumkarbonat. Men Adair Crawford og William Cruickshank, i 1789, bemerket at stoffet som ble studert var et annet i spørsmålet.

Kjemiker Thomas Charles Hope kalte den nye mineralen strontitt og den tilsvarende "jorden" (strontiumoksid, SrO) kalte den strontia.

I 1790 brente Crawford og Cruickshank det studerte stoffet og observerte at flammen var rødrød i fargen, forskjellig fra flammene som ble observert opp til den tiden i kjente elementer. De konkluderte med at de sto foran et nytt element.

I 1808 ble Sir William Humphry Davy utsatt for elektrolyse for en fuktig blanding av hydroksyd eller klorid av strontium med kvikksølvoksid ved bruk av en kvikksølvkode. Deretter ble kvikksølvet fra det dannede amalgamet fordampet, slik at strontiumet ble fritt.

Davy kalte det isolerte elementet strontium (strontium).

Struktur og elektronkonfigurasjon av strontium

Metallisk strontium krystalliserer ved romtemperatur til en ansiktssentrert kubisk (fcc) struktur.

I denne strukturen er Sr-atomene plassert ved toppunktene og på kubeflatene til enhetscellen. Det er relativt tettere enn andre strukturer (som kubikk eller bcc) for å ha totalt fire atomer av Mr.

Sr-atomene forblir forenet takket være den metalliske bindingen, et produkt av overlappingen av atomvalens-orbitalene i alle retninger i krystallen. Denne orbitalen er 5-tallet, som har to elektroner i henhold til den elektroniske konfigurasjonen:

5s ²

Og dermed kommer et fullt 5-tallsband, og et 5p-ledningsband (bandteori).

Når det gjelder andre metalliske faser, er det ikke mye bibliografisk informasjon, selv om det er sikkert at deres krystaller gjennomgår transformasjoner når de utsettes for høyt trykk.

Oksidasjonsnummer

Strontium har, som andre metaller, en høy tendens til å miste valenselektronene; Dette er de to elektronene fra 5s-bane. Således blir Sr-atomene omdannet til de divalente Sr2 ⁺ -kationene (M2 ⁺ , som resten av jordalkalimetallene), isoelektronisk til krystall av edelgass. Strontium sies da å ha et oksidasjonsnummer på +2.

Når i stedet for å miste to elektroner, mister den bare en, dannes Sr ⁺ kation ; og derfor er oksidasjonsnummeret +1. Sr ⁺ er sjelden i forbindelser avledet fra strontium.

Egenskaper

Utseende

Sølvfarget med metallisk glans, med en svak gul fargetone.

Molmasse

87,62 g / mol.

Smeltepunkt

777 ° C.

Kokepunkt

1,377 ° C

tetthet

-Amientert temperatur: 2,64 g / cm ³

-Liquid tilstand (smeltepunkt): 2,375 g / cm ³

løselighet

Løselig i alkohol og syrer. Den er ikke løselig i vann, da den reagerer sterkt med den.

Fusjonsvarme

7,43 kJ / mol.

Fordampingsvarme

141 kJ / mol.

Termisk molekapasitet

26,4 J / (mol · K).

elektro

0,95 på Pauling-skalaen.

Ioniseringsenergi

Første ioniseringsnivå: 549,5 kJ / mol.

Andre ioniseringsnivå: 1.064,2 kJ / mol.

Tredje ioniseringsnivå: 4 138 kJ / mol.

Atomradio

Empirisk 215.

Kovalent radius

195 ± 22.00.

Termisk ekspansjon

22,5 um / (m · K) ved 25 ° C.

Termisk ledningsevne

35,4 W / (mK).

Elektrisk resistivitet

132 nΩ · m ved 20 ° C.

hardhet

1,5 på Mohs-skalaen.

Brannpotensial

Strontium, når den er finfordelt, brenner spontant i luften. I tillegg tennes den når den varmes opp over smeltepunktet, og kan være en eksplosjonsfare når den utsettes for en flamme.

Oppbevaring

For å unngå oksidasjon av strontium, anbefales det å oppbevare det nedsenket i parafin eller nafta. Strontium bør oppbevares på et kjølig, godt ventilert sted, vekk fra organiske og andre lett oksiderte materialer.

nomenklatur

Ettersom oksidasjonsnummer +1 ikke er så vanlig, antas det at bare +2 eksisterer for forenkling av nomenklatur rundt strontiumforbindelser. Det er grunnen til at i aksjenomenklaturen blir ignorert (II) på slutten av navnene; og i tradisjonell nomenklatur slutter de alltid med suffikset -ico.

For eksempel er SrO strontiumoksyd eller tinnoksyd, henholdsvis henholdsvis lager og tradisjonelle nomenklaturer.

figurer

På grunn av sin store reaktivitet, virker metallisk strontium ikke isolert i naturen. Imidlertid kan den finnes i dens elementære tilstand beskyttet mot oksygen, ved nedsenking i parafin eller i en atmosfære av inerte gasser (for eksempel edle gasser).

Det er også funnet å danne legeringer med aluminium og magnesium, samt et aggregat til en legering av tinn og bly. Strontium finnes i ionisk form (Sr ²⁺ ) oppløst i jord eller sjøvann, etc.

Derfor å snakke om strontium er å referere til Sr ²⁺ -kationene (og i mindre grad, Sr ⁺ ).

Det kan også samvirke i ionisk form med andre elementer for å danne salter eller andre kjemiske forbindelser; som strontiumklorid, karbonat, sulfat, sulfid, etc.

Strontium finnes hovedsakelig i to mineraler: celestite eller celestine (SrSO ₄ ) og strontite (SrCO ₃ ). Celestite er den viktigste kilden til utvinning av strontium gruvedrift.

Strontium har 4 naturlige isotoper, hvorav den som finnes i større overflod er ⁸⁸ Mr. Også er det mange radioaktive isotoper, kunstig produsert i atomreaktorer.

Biologisk rolle

Det er ingen kjent biologisk rolle for strontium hos virveldyr. På grunn av sin likhet med kalsium, kan den erstatte den i beinvev; det vil si at Sr ²⁺ fortrenger Ca ²⁺ . Men forholdet som finnes i bein mellom strontium og kalsium er mellom 1/1000 og 1/2000; det vil si ekstremt lavt.

Derfor må strontium ikke oppfylle en naturlig biologisk funksjon i beinene.

Strontium ranelate har blitt brukt i behandling av osteoporose, siden det forårsaker en herding av bein; men i alle fall er dette en terapeutisk handling.

Et av få eksempler på en biologisk funksjon av strontium forekommer i Acantharea, en radiolarisk prototoks som har et skjelett med nærvær av strontium.

Hvor du finner og produserer

Celestite crystal, en mineralogisk kilde til strontium. Kilde: Aram Dulyan (Bruker: Aramgutang)

Strontium finnes i omtrent 0,034% av alle stollede bergarter. Imidlertid finnes bare to mineraler: celestitt eller celestine, i avsetninger med betydelig strontiuminnhold.

Av de to viktige strontiummineralene er det bare celestitt som finnes i tilstrekkelig mengde i sedimentære avsetninger for å tillate etablering av fasiliteter for å trekke ut strontium.

Strationitt er mer nyttig enn celestitt, siden det meste av strontium produseres i form av strontiumkarbonat; men det er knapt funnet forekomster som tillater bærekraftig gruvedrift.

Strontiuminnholdet i sjøvann varierer mellom 82 og 90 µmol / L, en mye lavere konsentrasjon enn kalsium, mellom 9,6 og 11 mmol / L.

Nesten all gruvedrift er basert på celestittforekomster, siden strontianittvener er knappe og ikke veldig lønnsomme for utvinning av strontium fra dem. Til tross for dette produseres mest strontium i form av strontiumkarbonat.

Pidgeon-metoden

Celestite forbrennes i nærvær av kull for å omdanne strontiumsulfat til strontiumsulfid. I det andre trinn blir det mørke materialet som inneholder strontiumsulfid oppløst i vann og filtrert.

Deretter behandles strontiumsulfidløsningen med karbondioksyd for å produsere utfelling av strontiumkarbonatet.

Strontium kan isoleres ved en variant av Pidgeon-metoden. Reaksjonen av strontiumoksyd og aluminium skjer i et vakuum, hvor strontiumet blir omdannet til gass og transportert gjennom produksjonsretorten til kondensatorene, hvor det faller ut som et fast stoff.

elektrolyse

Strontium kan oppnås i form av stenger ved metoden for kontaktkatodeelektrolyse. I denne prosedyren kommer en avkjølt jernstang som virker som en katode i kontakt med overflaten av en smeltet blanding av kaliumklorid og strontiumklorid.

Når strontiumet stivner på katoden (jernstang), stiger stangen.

reaksjoner

Med kalkogener og halogener

Strontium er et aktivt reduserende metall og reagerer med henholdsvis halogener, oksygen og svovel for å produsere halogenider, oksider og svovel. Strontium er et sølvfarget metall, men det oksiderer til strontiumoksid når det utsettes for luft:

Sr (s) + 1 / 2O ₂ (g) => SrO (s)

Oksidet danner et mørkt lag på overflaten av metallet. Mens reaksjonen med klor og svovel er som følger:

Sr (s) + Cl ₂ (g) => SrCl ₂ (s)

Sr (s) + S (l) => SrS (s)

Strontium reagerer med smeltet svovel.

Med lufta

Det kan kombineres med oksygen for å danne strontiumperoksyd; men det krever et høyt oksygentrykk for dannelsen. Den kan også reagere med nitrogen for å produsere strontiumnitrid:

3Sr (s) + N ₂ (g) => Sr ₃ N ₂ (s)

Temperaturen må imidlertid være over 380 ° C for at reaksjonen skal skje.

Med vannet

Strontium kan reagere voldsomt med vann for å danne strontiumhydroksid, Sr (OH) ₂ og hydrogengass. Reaksjonen mellom strontium og vann har ikke den volden som er observert i reaksjonen mellom alkalimetaller og vann, så vel som den som er observert i tilfelle barium.

Med syrer og hydrogen

Strontium kan reagere med svovelsyre og salpetersyre for å danne henholdsvis strontiumsulfat og nitrat. Den kombinerer også varmt med hydrogen for å danne strontiumhydrid.

Strontium har i likhet med andre tunge elementer i blokken til det periodiske systemet et bredt spekter av koordinasjonsnummer; slik som 2, 3, 4, 22 og 24, for eksempel sett i forbindelser som SrCd ₁₁ og SrZn ₁₃ .

applikasjoner

- Elementært strontium

legeringer

Det brukes som en eutektisk modifiserer for å forbedre styrken og duktiliteten til Al-Ag-legering. Det brukes som et inokuleringsmiddel i duktilt jernstøperi for å kontrollere dannelsen av grafitt. Det er også lagt til tinn og blylegeringer for å gi seighet og duktilitet.

I tillegg brukes det som en deoxidizer for kobber og bronse. Liten mengde strontium tilsettes smeltet aluminium for å optimalisere metallets smeltbarhet, noe som gjør det mer egnet for å lage gjenstander som tradisjonelt er laget av stål.

Det er et legeringsmiddel for aluminium eller magnesium som brukes til støping av motorblokker og hjul. Strontium forbedrer håndteringen og flytbarheten av metallet det legeres til.

isotoper

Til tross for sin skadelige virkning, brukes ⁹⁰ Sr som en termoelektrisk generator, og bruker varmeenergien fra strålingen til å produsere langvarig strøm, med anvendelse i romkjøretøyer, eksterne forskningsstasjoner og navigasjonsbøyer.

Den ⁸⁹ Sr har vært brukt i behandling av ben kreft, ved å bruke den radioaktive emisjon β type for ødeleggelse av tumorceller.

Strontiumatom har blitt brukt til å etablere et system for måling av tid, som knapt etters hvert sekund hvert 200 millioner år. Noe som gjør det til den mest nøyaktige klokken.

- Forbindelser

carbonate

Ferriter og magneter

Strontium-karbonat (SrCO ₃ ) reagerer med jernoksyd (Fe ₂ O ₃ ) ved en temperatur mellom 1000 og 1300 ° C, for å danne en strontium-ferritt. Denne familien av ferriter har en generell formel SrFe _x O ₄ .

Keramiske magneter er laget av ferriter og brukes i forskjellige bruksområder. Blant dem: produksjon av høyttalere, motorer for vindusviskere i bil og i leker for barn.

Strontiumkarbonat brukes også i produksjon av glass til TV-skjermer og displayenheter.

Briller

I tillegg til å forbedre egenskapen til glass for LCD-skjerm (flytende krystall), brukes den også til glassing av keramiske artikler, noe som styrker motstanden mot riper og bobleformasjoner under avfyringen.

Det brukes til produksjon av glass som kan brukes i optikk, glass og belysning. Det er også en del av glassfiber- og laboratorie- og farmasøytiske briller, siden det øker hardheten og motstanden mot riper, så vel som lysstyrken.

Produksjon av metaller og salter

Det brukes til å oppnå sink med høy renhet, da det bidrar til eliminering av blyurenhet. Det hjelper i produksjonen av strontiumkromat, en forbindelse som brukes som en korrosjonshemmer i utskriftsmaling.

Spillvann og fosforiserende lamper

Det brukes til behandling av avløpsvann for fjerning av sulfat. I tillegg brukes den i produksjonen av ortofosforsyre, brukt til fremstilling av lysrør.

pyroteknikk

Strontiumkarbonat, som andre strontiumsalter, brukes i fyrverkeri for å gi den en rød rød farge. En flekk som også brukes i strontiumtesting.

hydroksid

Det brukes i ekstraksjon av sukker fra rødbeter, siden strontiumhydroksid kombineres med sukker for å produsere et komplekst sakkarid. Komplekset kan dissosieres ved virkning av karbondioksid, slik at sukkeret blir fritt. Det brukes også i stabilisering av plast.

oxide

Det er til stede i glasset som ble brukt til fremstilling av et TV-rør, og startet denne applikasjonen i 1970. Farge-TV-apparater, så vel som andre enheter som inneholder katodestråler, er pålagt å bruke strontium i frontplaten for å stoppe X-stråler.

Disse TV-apparatene er ikke lenger i bruk, fordi katoderør er erstattet av andre enheter, og derfor er ikke bruk av strontiumforbindelser nødvendig.

På den annen side brukes strontiumoksyd for å forbedre kvaliteten på keramiske glasurer.

klorid

Strontiumklorid brukes i noen tannkremer for sensitive tenner og til å lage fyrverkeri. I tillegg brukes den på en begrenset måte for fjerning av uønskede gasser i vakuumkar.

ranelate

Det brukes i behandling av osteoporose, da det øker bentettheten og reduserer forekomsten av brudd. Brukes lokalt, det hemmer sensorisk irritasjon. Bruken har imidlertid redusert på grunn av beviset på at det øker forekomsten av hjerte- og karsykdommer.

alumina

Det brukes som et dopingmiddel i elektronikkindustrien. Det brukes også ofte for å få visse leker til å glø i mørket, siden det er en kjemisk og biologisk inert forbindelse.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Strontium. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
3. Timothy P. Hanusa. (2019). Strontium. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
4. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Strontium. PubChem-databasen. CID = 5359327. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Traci Pedersen. (20. mai 2013). Fakta om strontium. Gjenopprettet fra: livescience.com
6. Dr. Doug Stewart. (2019). Strontium element fakta. Gjenopprettet fra: chemicool.com
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3. juli 2019). Strontium Facts (Atomic Number 38 eller Sr). Gjenopprettet fra: thoughtco.com
8. Lenntech BV (2019). Strontium. Gjenopprettet fra: lenntech.com