Strontium (Sr) er et kemisk grundstof, et jordalkalimetal i 2. gruppe i det periodiske system. Brugt i rødt signallys og fosfor udgør en stor sundhedsfare ved radioaktiv forurening.
Opdagelseshistorik
Mineral fra en blymine nær landsbyen Strontian i Skotland. Det blev oprindeligt anerkendt som en række bariumcarbonat, men Adair Crawford og William Cruikshank foreslog i 1789, at det var et andet stof. Kemiker Thomas Charles Hope opkaldte det nye mineral strontit efter landsbyen, og det tilsvarende strontiumoxid SrO, strontium. Metallet blev isoleret i 1808 af Sir Humphry Davy, som elektrolyserede en blanding af vådt hydroxid eller chlorid med kviksølvoxid ved hjælp af en kviksølvkatode og derefter fordampede kviksølvet fra det resulterende amalgam. Han navngav det nye grundstof ved at bruge roden af ordet "strontium".
At være i naturen
Den relative overflod af strontium, det otteogtredive element i det periodiske system, i rummet anslås til at være 18,9 atomer for hver 106 siliciumatomer. Det handler om0,04 % af massen af jordskorpen. Den gennemsnitlige koncentration af grundstoffet i havvand er 8 mg/L.
Det kemiske grundstof strontium findes i vid udstrækning i naturen og anslås at være det 15. mest udbredte stof på Jorden, og når koncentrationer på 360 ppm. På grund af dens ekstreme reaktivitet eksisterer den kun i form af forbindelser. Dens vigtigste mineraler er celestine (sulfat SrSO4) og strontianit (carbonat SrCO3). Af disse forekommer celestite i tilstrækkelige mængder til rentabel minedrift, hvoraf mere end 2/3 af verdensforsyningen kommer fra Kina, og Spanien og Mexico leverer det meste af resten. Det er dog mere rentabelt at udvinde strontianit, fordi strontium oftere bruges i carbonatform, men der er relativt få kendte aflejringer.
Properties
Strontium er et blødt metal, der ligner bly, der skinner som sølv, når det skæres. I luften reagerer det hurtigt med ilt og fugt i atmosfæren og får en gullig farvetone. Derfor skal det opbevares isoleret fra luftmasser. Oftest opbevares det i petroleum. Det forekommer ikke i fri tilstand i naturen. Medfølgende calcium, strontium er kun inkluderet i 2 hovedmalme: celestite (SrSO4) og strontianit (SrCO3)..
I rækken af kemiske grundstoffer magnesium-calcium-strontium (jordalkalimetaller) er Sr i gruppe 2 (tidligere 2A) i det periodiske system mellem Ca og Ba. Derudover er den placeret i den 5. periode mellem rubidium og yttrium. Siden strontiums atomradiussvarende til radius af calcium, erstatter det let sidstnævnte i mineraler. Men det er blødere og mere reaktivt i vand. Danner hydroxid og brintgas ved kontakt. Der kendes 3 allotroper af strontium med overgangspunkter på 235°C og 540°C.
Alkalisk jordmetal reagerer generelt ikke med nitrogen under 380°C og danner kun et oxid ved stuetemperatur. Men i pulverform antændes strontium spontant og danner oxid og nitrid.
Kemiske og fysiske egenskaber
Karakterisering af det kemiske grundstof strontium ifølge planen:
- Navn, symbol, atomnummer: strontium, Sr, 38.
- Gruppe, punktum, blok: 2, 5, s.
- Atommasse: 87,62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Fordeling af elektroner i skaller: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensity: 2,64g/cm3.
- Smelte- og kogepunkter: 777 °C, 1382°C.
- Oxidationstilstand: 2.
isotoper
Naturligt strontium er en blanding af 4 stabile isotoper: 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7,0%) og 84Sr (0,56%). Af disse er kun 87Sr radiogent - det dannes ved henfaldet af den radioaktive isotop af rubidium 87Rb med en halveringstid på 4,88 × 10 10 år. Det menes, at 87Sr blev produceret under "primordial nukleosyntese" (et tidligt stadium af Big Bang) sammen med isotoper 84Sr,86 Sr og 88Sr. Afhængigt afsteder, kan forholdet mellem 87Sr og 86Sr afvige mere end 5 gange. Dette bruges til at datere geologiske prøver og til at bestemme oprindelsen af skeletter og lerartefakter.
Som et resultat af nukleare reaktioner blev der opnået omkring 16 syntetiske radioaktive isotoper af strontium, hvoraf den mest holdbare er 90Sr (halveringstid 28,9 år). Denne isotop, produceret i en atomeksplosion, betragtes som det farligste henfaldsprodukt. På grund af dets kemiske lighed med calcium absorberes det i knogler og tænder, hvor det fortsætter med at udstøde elektroner, hvilket forårsager strålingsskader, knoglemarvsskader, forstyrrer dannelsen af nye blodlegemer og forårsager kræft.
Men under medicinsk kontrollerede forhold bruges strontium til at behandle visse overfladiske maligniteter og knoglekræft. Det bruges også i form af strontiumfluorid i kemiske strømkilder og i radioisotop termoelektriske generatorer, som omdanner varmen fra dets radioaktive henfald til elektricitet, der tjener som langlivede, lette strømkilder i navigationsbøjer, fjerntliggende vejrstationer og rumfartøjer.
89Sr bruges til at behandle kræft, fordi det angriber knoglevæv, producerer betastråling og henfalder efter et par måneder (halveringstid 51 dage).
Det kemiske grundstof strontium er ikke afgørende for højere livsformer, dets s alte er norm alt ikke-giftige. Hvad laver90Sr farlig, bruges til at øge knogletætheden og væksten.
Forbindelser
Egenskaberne af det kemiske grundstof strontium minder meget om calciums. I forbindelser har Sr den eksklusive oxidationstilstand +2 som Sr2+-ionen. Metallet er et aktivt reduktionsmiddel og reagerer let med halogener, oxygen og svovl for at producere halogenider, oxid og sulfid.
Strontiumforbindelser har ret begrænset kommerciel værdi, da de tilsvarende calcium- og bariumforbindelser generelt gør det samme, men er billigere. Nogle af dem har dog fundet anvendelse i industrien. Det er endnu ikke fundet ud af, med hvilke stoffer man opnår en karminrød farve i fyrværkeri og signallys. I øjeblikket bruges kun strontiums alte såsom Sr(NO3)2 og Sr(ClO)-chlorat til at opnå denne farve.3)2 . Omkring 5-10% af den samlede produktion af dette kemiske element forbruges af pyroteknik. Strontiumhydroxid Sr(OH)2 bruges nogle gange til at udvinde sukker fra melasse, fordi det danner et opløseligt saccharid, hvorfra sukkeret let kan regenereres ved påvirkning af kuldioxid. SrS monosulfid bruges som hårfjerningsmiddel og en ingrediens i fosfor i elektroluminescerende apparater og lysende malinger.
Strontiumferriter danner en familie af forbindelser med den almene formel SrFexOy, opnået som et resultat af en høj temperatur (1000-1300 °C) reaktion SrCO3 ogFe2O3. De bruges til at lave keramiske magneter, som er meget udbredt i højttalere, bilrudeviskermotorer og legetøj til børn.
Produktion
Mest mineraliserede celestite SrSO4 omdannes til carbonat på to måder: enten direkte udvasket med natriumcarbonatopløsning eller opvarmet med kul for at danne sulfid. På det andet trin opnås et mørkt farvet stof, der hovedsageligt indeholder strontiumsulfid. Denne "sorte aske" opløses i vand og filtreres. Strontiumcarbonat udfældes fra sulfidopløsningen ved at indføre kuldioxid. Sulfat reduceres til sulfid ved carbotermisk reduktion SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. Cellen kan fremstilles ved katodisk elektrokemisk kontakt, hvor en afkølet jernstang, der fungerer som en katode, rører overfladen af en blanding af kalium- og strontiumchlorider og stiger, når strontium størkner på den. Reaktionerne på elektroderne kan repræsenteres som følger: Sr2+ + 2e- → Sr (katode); 2Cl- → Cl2 + 2e- (anode).
Metallic Sr kan også genvindes fra dets oxid med aluminium. Den er formbar og duktil, en god leder af elektricitet, men bruges relativt lidt. En af dens anvendelser er som legeringsmiddel for aluminium eller magnesium ved støbning af cylinderblokke. Strontium forbedrer bearbejdeligheden og krybemodstandenmetal. En alternativ måde at opnå strontium på er at reducere dets oxid med aluminium i et vakuum ved en destillationstemperatur.
Kommerciel brug
Det kemiske grundstof strontium er meget udbredt i glasset i farve-tv katodestrålerør for at forhindre røntgengennemtrængning. Det kan også bruges i spraymaling. Dette ser ud til at være en af de mest sandsynlige kilder til offentlig eksponering for strontium. Derudover bruges elementet til at fremstille ferritmagneter og forfine zink.
Strontiums alte bruges i pyroteknik, fordi de farver flammen rød, når den brændes. Og en legering af strontiums alte med magnesium bruges som en del af brand- og signalblandinger.
Titanate har et ekstremt højt brydningsindeks og optisk spredning, hvilket gør det nyttigt i optik. Den kan bruges som erstatning for diamanter, men bruges sjældent til dette formål på grund af dens ekstreme blødhed og sårbarhed over for ridser.
Strontiumaluminat er en lys phosphor med langvarig phosphorescensstabilitet. Oxidet bruges nogle gange til at forbedre kvaliteten af keramiske glasurer. Isotopen 90Sr er en af de bedste langlivede højenergi-beta-emittere. Det bruges som strømkilde til radioisotop termoelektriske generatorer (RTG'er), som omdanner den varme, der frigives under henfaldet af radioaktive elementer til elektricitet. Disse enheder bruges irumfartøjer, fjerntliggende vejrstationer, navigationsbøjer osv. - hvor der kræves en let og langlivet atom-elektrisk strømkilde.
Medicinsk brug af strontium: karakterisering af egenskaber, behandling med lægemidler
Isotope 89Sr er den aktive ingrediens i det radioaktive lægemiddel Metastron, der bruges til at behandle knoglesmerter forårsaget af metastatisk prostatacancer. Det kemiske grundstof strontium virker som calcium, det indgår hovedsageligt i knoglen på steder med øget osteogenese. Denne lokalisering fokuserer strålingseffekten på kræftlæsionen.
Radioisotopen 90Sr bruges også i cancerterapi. Dens betastråling og lange halveringstid er ideelle til overfladestrålebehandling.
Et eksperimentelt lægemiddel fremstillet ved at kombinere strontium med ranelsyre fremmer knoglevækst, øger knogletætheden og reducerer frakturer. Stroniumranelat er registreret i Europa som en behandling for osteoporose.
Strontiumchlorid bruges nogle gange i tandpasta til følsomme tænder. Dens indhold når 10%.
Forholdsregler
Rent strontium har en høj kemisk aktivitet, og i knust tilstand antændes metallet spontant. Derfor betragtes dette kemiske element som en brandfare.
Effekt på den menneskelige krop
Den menneskelige krop absorberer strontium på samme måde som calcium. Disse toGrundstofferne er kemisk så ens, at de stabile former for Sr ikke udgør en væsentlig sundhedsrisiko. I modsætning hertil kan den radioaktive isotop 90Sr føre til forskellige knoglelidelser og sygdomme, herunder knoglekræft. Strontiumenheden bruges til at måle strålingen fra absorberet 90Sr.
