Strontium

Strontium
←  Rubidium | Yttrium  →
38 Ca ↑ Sr ↓ Ba 38Sr _
Udseende af et simpelt stof
Strontium krystaller
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer	Strontium / Strontium (Sr), 38
Gruppe , punktum , blok	2 (forældet 2), 5, s-element
Atommasse ( molær masse )	87.62(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Kr] 5s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2
Atomradius	215 kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius	191  kl
Ion radius	(+2e) 112  pm
Elektronegativitet	0,95 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale	−2,89 [2]
Oxidationstilstande	0, +2
Ioniseringsenergi (første elektron)	549,0 (5,69)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. )	2,54 g/cm³
Smeltetemperatur	1042K _
Kogetemperatur	1657 K
Oud. fusionsvarme	9,20 kJ/mol
Oud. fordampningsvarme	144 kJ/mol
Molær varmekapacitet	26,79 [3]  J/(K mol)
Molært volumen	33,7  cm³ / mol
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur	Kubisk FCC
Gitterparametre	6.080Å  _
Debye temperatur	147 [4]  K
Andre egenskaber
Varmeledningsevne	(300 K) (35,4) W/(m K)
CAS nummer	7440-24-6

Strontium ( kemisk symbol  - Sr , fra lat.  Strontium ) er et kemisk element i den 2. gruppe (ifølge den forældede klassifikation  - hovedundergruppen af ​​den anden gruppe, IIA), den femte periode af det periodiske system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 38.

Det simple stof strontium  er et blødt, formbart og duktilt sølv- hvidt jordalkalimetal .

Det har en høj kemisk aktivitet, i luften reagerer det hurtigt med fugt og ilt og bliver dækket af en gul oxidfilm .

Navnets historie og oprindelse

Det nye grundstof blev opdaget i mineralet strontianit , fundet i 1764 i en blymine nær den skotske landsby Strontian ( engelsk  Strontian , gælisk Sròn an t-Sìthein ), som efterfølgende gav navnet til det nye grundstof. Tilstedeværelsen af ​​et nyt metaloxid i dette mineral blev etableret i 1787 af William Cruikshank og Ader Crawford . Isoleret i sin reneste form af Sir Humphry Davy i 1808.

At være i naturen

Strontium findes ikke i fri form på grund af dets høje reaktivitet. Det er en del af omkring 40 mineraler. Af disse er den vigtigste celestine SrSO 4 (51,2 % Sr). Strontianite SrCO 3 (64,4 % Sr) udvindes også . Disse to mineraler er af industriel betydning. Oftest er strontium til stede som en urenhed i forskellige calciummineraler.

Andre strontiummineraler omfatter:

• SrAl3 (AsO4 ) S04 ( OH ) 6 -  kemmlicit ;
• Sr2Al ( CO3 ) F5  - stenonit ; _
• SrAl 2 (CO 3 ) 2 (OH) 4 H 2 O - strontium dresserit ;
• SrAl3 ( PO4 ) 2 ( OH ) 5H2O - goyasit ; _
• Sr 2 Al (PO 4 ) 2 OH - gudkenit ;
• SrAl3 ( PO4 ) SO4  ( OH) 6 - svanbergit ;
• Sr( AlSiO4 ) 2  - slosonit ;
• Sr ( AlSi3O8 ) 25H2O - brusterit ; _ _ _
• Sr 5 (AsO 4 ) 3 F - fermorit ;
• Sr 2 (B 14 O 23 ) 8H 2 O - strontium ginorit ;
• Sr 2 (B 5 O 9 ) Cl H 2 O - strontium chilhardit ;
• SrFe3 ( PO4 ) 2 ( OH ) 5H2O - lusunit ; _
• SrMn2 ( VO4 ) 24H2O - santafeit ; _ _ _
• Sr 5 (PO 4 ) 3 OH - hvid ;
• SrV ( Si2O7 ) -charadait ; _
• SrB 2 Si 2 O 8  - pekovite [5] .

Med hensyn til niveauet af fysisk overflod i jordskorpen indtager strontium den 23. plads - dens massefraktion er 0,014% (i litosfæren  - 0,045%). Molfraktionen af ​​metal i jordskorpen er 0,0029%.

Strontium findes i havvand (8 mg/l) [6] .

Indskud

Indskud er kendt i Californien, Arizona ( USA ); New Granada ; Tyrkiet, Iran, Kina, Mexico, Canada, Malawi [7] .

I Rusland er forekomster af strontiummalme blevet opdaget, men de er ikke under udvikling: Blå sten (Dagestan), Mazuevskoye (Perm-territoriet), Tabolskoye (Tula-regionen) samt forekomster i Buryatia, Irkutsk-regionen, Krasnoyarsk-territoriet, Yakutia og Kuriløerne [8] [9] .

Fysiske egenskaber

Strontium er et blødt, sølvhvidt metal, formbart og formbart, og kan nemt skæres med en kniv.

Polymorfin - tre af dets modifikationer er kendt. Op til 215 °C er den kubiske ansigtscentrerede modifikation (α-Sr) stabil, mellem 215 og 605 °C - hexagonal (β-Sr), over 605 °C - kubisk kropscentreret modifikation (γ-Sr).

Smeltepunkt: 768 °C, kogepunkt: 1390 °C.

Kemiske egenskaber

Strontium i dets forbindelser udviser altid en oxidationstilstand på +2. Af egenskaber er strontium tæt på calcium og barium og indtager en mellemposition mellem dem [10] .

I den elektrokemiske serie af spændinger er strontium blandt de mest aktive metaller (dets normale elektrodepotentiale er -2,89 V). Reagerer kraftigt med vand og danner hydroxid :

Interagerer med syrer, fortrænger tungmetaller fra deres salte. Med koncentrerede syrer (H 2 SO 4 , HNO 3 ) reagerer svagt.

Strontiummetal oxiderer hurtigt i luften [11] og danner en gullig film, som udover SrO-oxid altid indeholder SrO 2 -peroxid og Sr 3 N 2 -nitrid . Når det opvarmes i luft, antændes det; pulveriseret strontium i luft er tilbøjelig til selvantændelse.

Reagerer kraftigt med ikke-metaller - svovl , fosfor , halogener . Interagerer med brint (over 200 °C), nitrogen (over 400 °C). Reagerer praktisk talt ikke med alkalier.

Ved høje temperaturer reagerer det med CO 2 og danner carbid :

Letopløselige salte af strontium med anioner Cl- , I- , NO 3- . Salte med anioner F − , SO 4 2− , CO 3 2− , PO 4 3− er tungtopløselige.

På grund af sin ekstreme reaktivitet med ilt og vand forekommer strontium kun naturligt i kombination med andre grundstoffer såsom mineralerne strontianit og celestite. For at forhindre oxidation opbevares det i en forseglet glasbeholder under et flydende kulbrinte såsom mineralolie eller petroleum. Nyopdaget strontiummetal får hurtigt en gullig farve og danner et oxid. Finmetal strontium er pyroforisk , hvilket betyder, at det antændes spontant i luft ved stuetemperatur. Flygtige salte af strontium giver flammen en klar rød farve, og disse salte bruges i pyroteknik og til fremstilling af fakler [11] . Ligesom calcium og barium, såvel som alkalimetallerne og de divalente lanthanider europium og ytterbium, opløses metallisk strontium direkte i flydende ammoniak, hvilket giver en mørkeblå opløsning af solvatiserede elektroner [10] .

Organiske strontiumforbindelser indeholder en eller flere strontium-carbon-bindinger. De er blevet beskrevet som mellemprodukter i Barbier-type reaktioner [12] [13] [14] .

Strontiumioner danner stabile forbindelser med kroneethere .

Henter

Der er tre måder at opnå metallisk strontium på:

• termisk nedbrydning af nogle forbindelser;
• elektrolyse ;
• oxid- eller chloridreduktion . _

Den vigtigste industrielle metode til at opnå metallisk strontium er termisk reduktion af dets oxid med aluminium . Yderligere oprenses det resulterende strontium ved sublimering.

Den elektrolytiske produktion af strontium ved elektrolyse af en smelte af en blanding af SrCl 2 og NaCl er ikke blevet udbredt på grund af den lave strømeffektivitet og forurening af strontium med urenheder.

Ved termisk nedbrydning af strontiumhydrid eller nitrid dannes fint dispergeret strontium, som er tilbøjeligt til let antændelse.

Ansøgning

De vigtigste anvendelsesområder for strontium og dets kemiske forbindelser er den radio-elektroniske industri, pyroteknik, metallurgi og fødevareindustrien.

Metallurgi

Strontium bruges til legering af kobber og nogle af dets legeringer, til indføring i blylegeringer i batterier, til afsvovling af støbejern, kobber og stål. Indførelsen af ​​små tilsætninger af strontium i støbejern og titanlegeringer kan forbedre deres mekaniske egenskaber betydeligt.

Metalthermy

Strontium med en renhed på 99,99-99,999% bruges til at reducere uran.

Magnetiske materialer

• Magnetisk hårde strontiumferriter er meget udbredt som materialer til fremstilling af permanente magneter .
• Strontiumferrit er et lovende materiale i produktionen af ​​magnetbånd til datalagringssystemer [15] .

Pyroteknik

I pyroteknik bruges strontiumcarbonat , nitrat , perklorat til at farve flammen i karminrød . Magnesium-strontium-legeringen har de stærkeste pyrofore egenskaber og bruges i pyroteknik til brand- og signalsammensætninger.

Atomkraft

Strontiumuranat spiller en vigtig rolle i produktionen af ​​brint (strontium-uranat kredsløbet, Los Alamos, USA) ved den termokemiske metode (atomisk brintenergi), og der udvikles især metoder til direkte fission af urankerner i sammensætning af strontiumuranat til at producere varme under nedbrydningen af ​​vand til brint og oxygen.

Højtemperatursuperledningsevne

Strontiumoxid bruges som en komponent i superledende keramik.

Vakuum elektroniske enheder

Strontiumoxid , som en del af en fast opløsning af oxider af andre jordalkalimetaller  - barium og calcium ( BaO , CaO), bruges som et aktivt lag af indirekte opvarmede katoder i vakuum elektroniske enheder . På toppen af ​​tv-CRT-produktionen blev 75% af forbruget af strontium i USA brugt til at fremstille frontpladeglas [16] . Med udskiftningen af ​​katodestrålerør med andre billeddannelsesmetoder er forbruget af strontium blevet drastisk reduceret [16] .

Kemiske strømkilder

Strontiumfluorid bruges som en komponent i faststof-fluorbatterier med høj energikapacitet og energitæthed.

Legeringer af strontium med tin og bly anvendes til nedstøbning af batteriledere. Strontium - cadmiumlegeringer  - til anoder af galvaniske celler.

Medicin

En isotop med en atommasse på 89, som har en halveringstid på 50,55 dage, bruges (i form af klorid) som antitumormiddel [17] [18] .

Biologisk rolle

Virkninger på den menneskelige krop

Man bør ikke forveksle virkningen på den menneskelige krop af naturligt strontium (ikke-radioaktivt, lav-toksisk, og desuden meget brugt til behandling af osteoporose) og radioaktive isotoper af strontium [19] .

Naturligt strontium er en integreret del af mikroorganismer, planter og dyr. Strontium er en analog af calcium, så det deponeres mest effektivt i knoglevæv. Mindre end 1 % tilbageholdes i blødt væv. Strontium ophobes i høj grad i kroppen hos børn op til fire år, når der er en aktiv dannelse af knoglevæv. Udvekslingen af ​​strontium ændringer i nogle sygdomme i fordøjelsessystemet og det kardiovaskulære system.

Indgangsruter:

1. vand (den maksimalt tilladte koncentration af strontium i vand i Den Russiske Føderation er 7 mg/l (i medicinsk bord og naturligt mineralvand - 25 mg/l) [20] og i USA - 4 mg/l [19] )
2. mad (tomater, rødbeder, dild, persille, radise, radise, løg, kål, byg, rug, hvede)
3. intratracheal indtagelse
4. gennem huden (kutan)
5. indånding (gennem lungerne)
6. mennesker, hvis arbejde er relateret til strontium (i medicin bruges radioaktivt strontium som applikatorer til behandling af hud- og øjensygdomme.

Hovedapplikationer:

• naturlig strontium - radio-elektronisk industri, pyroteknik, metallurgi, metallotermi, fødevareindustri, produktion af magnetiske materialer;
• radioaktiv - produktion af atomare elektriske batterier, atomær brintenergi, radioisotop termoelektriske generatorer osv.).

Påvirkningen af ​​ikke-radioaktivt strontium er ekstremt sjælden og kun når den udsættes for andre faktorer (calcium- og D-vitaminmangel, underernæring, overtrædelser af forholdet mellem sporstoffer som barium, molybdæn, selen og andre). Så kan det forårsage "strontium rakitis" og "Urovs sygdom" hos børn - skader og deformitet af leddene, væksthæmning og andre lidelser.

Radioaktivt strontium har næsten altid en negativ effekt på den menneskelige krop. Ved at blive aflejret i knoglerne bestråler det knoglevæv og knoglemarv, hvilket øger risikoen for ondartede tumorer i knoglerne, og hvis der modtages en stor mængde, kan det forårsage strålesyge.

Isotoper

I naturen forekommer strontium som en blanding af fire stabile isotoper 84 Sr (0,56(2)%), 86 Sr (9,86(20)%), 87 Sr (7,00(20)%), 88 Sr (82,58(35 ) ) %) [21] . Procentsatser er givet ved antallet af atomer. Der kendes også radioaktive isotoper af strontium med et massetal fra 73 til 105. Lette isotoper (op til 85 Sr inklusive, såvel som 87m Sr- isomeren ) gennemgår elektronisk indfangning og henfalder til de tilsvarende isotoper af rubidium . Tunge isotoper, startende fra 89 Sr, oplever β - henfald og går over i de tilsvarende isotoper af yttrium . Blandt de radioaktive isotoper af strontium er 90 Sr den mest langlivede og praktisk talt vigtige.

Strontium-90

Strontiumisotopen 90 Sr er radioaktiv med en halveringstid på 28,78 år . 90 Sr gennemgår β - henfald og bliver til radioaktivt 90 Y (halveringstid 64 timer), som igen henfalder til stabilt zirconium-90. Det fuldstændige henfald af strontium-90, som er kommet ind i miljøet, vil først ske efter et par hundrede år.

90 Sr dannes under atomeksplosioner og inde i en atomreaktor under driften. Dannelsen af ​​strontium-90 sker i dette tilfælde både direkte som et resultat af spaltningen af ​​uran- og plutoniumkerner og som et resultat af beta-henfald af kortlivede kerner med et massetal A = 90 (i kæden 90 Se → 90 Br → 90 Kr → 90 Rb → 90 Sr ) dannet under deling.

Det bruges til produktion af radioisotopenergikilder i form af strontiumtitanat (densitet 4,8 g/cm³ og energifrigivelse - ca. 0,54 W/cm³ ).

Noter

1. ↑ Meija J. et al. Grundstoffernes atomvægte 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Bd. 88 , nr. 3 . - S. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 . Arkiveret fra originalen den 31. marts 2016.
2. ↑ Greenwood og Earnshaw, s. 111
3. ↑ Redaktionel: Zefirov N. S. (chefredaktør). Chemical Encyclopedia: i 5 bind - M . : Great Russian Encyclopedia, 1995. - T. 4. - S. 441. - 639 s. — 20.000 eksemplarer.  - ISBN 5-85270-092-4.
4. ↑ Strontium på Integral Scientist Modern Standard Periodic Table . Hentet 5. august 2009. Arkiveret fra originalen 1. juni 2009. (ubestemt)
5. ↑ GEOKHI RAS - Igor Viktorovich Pekov . geokhi.ru. Hentet 11. maj 2016. Arkiveret fra originalen 1. juni 2016. (ubestemt)
6. ↑ JP Riley og Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
7. ↑ Rubidium - Kemiske grundstoffers egenskaber . Hentet 20. september 2010. Arkiveret fra originalen 28. september 2012. (ubestemt)
8. ↑ A. M. Portnov. Glemt element af strategisk betydning . Nezavisimaya Gazeta (28. september 2011). Hentet 25. april 2018. Arkiveret fra originalen 26. april 2018. (ubestemt)
9. ↑ K. V. Tarasov, O. M. Topchieva Egenskaber ved migration og akkumulering af strontium i hydrotermiske metasomater på Kuriløerne (Kunashir, Ketoi, Ushishir, Shiashkotan) Arkiveret kopi af 25. januar 2020 på Wayback Machine
10. ↑ 1 2 Greenwood og Earnshaw, s. 112-13
11. ↑ 1 2 C. R. Hammond Elementerne (s. 4-35) i Lide, DR, red. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86. udgave). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5 .
12. ↑ Miyoshi, N.; Kamiura, K.; Oka, H.; Kita, A.; Kuwata, R.; Ikehara, D.; Wada, M. (2004). "Alkyleringen af ​​aldehyder af Barbier-typen med alkylhalogenider i nærvær af metallisk strontium." Bulletin fra Chemical Society of Japan . 77 (2):341 . doi : 10.1246/ bcsj.77.341 .
13. ↑ Miyoshi, N.; Ikehara, D.; Kohno, T.; Matsui, A.; Wada, M. (2005). "Kemien af ​​alkylstrontiumhalogenidanaloger: Barbier-type alkylering af iminer med alkylhalogenider." Kemibreve . 34 (6): 760. doi : 10.1246/ cl.2005.760 .
14. ↑ Miyoshi, N.; Matsuo, T.; Wada, M. (2005). "Kemien af ​​alkylstrontiumhalogenidanaloger, del 2: Barbier-type dialkylering af estere med alkylhalogenider." European Journal of Organic Chemistry . 2005 (20): 4253. doi : 10.1002/ ejoc.200500484 .
15. ↑ https://www.fujifilm.com/jp/en/news/hq/5822 Magnetbånd ved hjælp af strontiumferrit (SrFe) partikler
16. ↑ 1 2 Månedens mineralressource: Strontium . US Geological Survey (8. december 2014). Hentet 16. august 2015. Arkiveret fra originalen 28. april 2021. (ubestemt)
17. ↑ [https://web.archive.org/web/20160304060707/http://www.abc-gid.ru/drugs/reestr/show/69404/ Arkiveret 4. marts 2016 på Wayback Machine ABC Magazine - Strontium- 89 chlorid - Strontium chlorid [89Sr]]
18. ↑ Afhandling om emnet "Moderne taktik for systemisk strålebehandling med strontium-89 chlorid i den komplekse behandling af patienter med metastaserende knoglelæsioner." abstrakt om særlige ... . Dato for adgang: 16. september 2012. Arkiveret fra originalen 3. maj 2012. (ubestemt)
19. ↑ 1 2 Toksikologiske data for strontium (utilgængeligt link) . Hentet 15. marts 2009. Arkiveret fra originalen 5. maj 2009. (ubestemt) 
20. ↑ TR EAEU 044/2017 Tekniske forskrifter for den eurasiske økonomiske union "Om sikkerheden ved emballeret drikkevand, herunder naturligt mineralvand" - docs.cntd.ru. docs.cntd.ru _ Hentet 27. december 2021. Arkiveret fra originalen 27. december 2021. (ubestemt)
21. ↑ Meija J. et al. Isotopiske sammensætninger af grundstofferne 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Bd. 88 , nr. 3 . - S. 293-306 . - doi : 10.1515/pac-2015-0503 .

Litteratur

• Greenwood NN, Earnshaw A. Elementernes kemi  . — 2. udg. - Butterworth-Heinemann , 1997. - ISBN 0-08-037941-9 .

Links

• Strontium på webelementer
• Strontium på Popular Library of the Chemical Elements Arkiveret 13. februar 2006 på Wayback Machine

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Brockhaus og Efron italiensk jorden rundt Lille Brockhaus og Efron Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger BNE : XX528414 BNF : 12169122m GND : 4183762-9 J9U : 987007541334305171 LCCN : sh85129178 NDL : 00571781 NKC : ph543045