Strontium (Sr) is 'n chemiese element, 'n aardalkalimetaal van die 2de groep van die periodieke tabel. Gebruik in rooi seinligte en fosfors, hou 'n groot gesondheidsgevaar in by radioaktiewe kontaminasie.
Ontdekkinggeskiedenis
Mineraal van 'n loodmyn naby die dorpie Strontian in Skotland. Dit is oorspronklik erken as 'n verskeidenheid bariumkarbonaat, maar Adair Crawford en William Cruikshank het in 1789 voorgestel dat dit 'n ander stof was. Chemikus Thomas Charles Hope het die nuwe mineraal strontiet na die dorpie genoem, en die ooreenstemmende strontiumoksied SrO, strontium. Die metaal is in 1808 geïsoleer deur sir Humphry Davy, wat 'n mengsel van nat hidroksied of chloried met kwikoksied met behulp van 'n kwikkatode geelektroliseer het en dan die kwik uit die resulterende amalgaam verdamp het. Hy het die nuwe element genoem deur die wortel van die woord "strontium" te gebruik.
Being in die natuur
Die relatiewe oorvloed van strontium, die agt-en-dertigste element van die periodieke tabel, in die ruimte word geskat op 18,9 atome vir elke 106 silikonatome. Dit is oor0,04% van die massa van die aardkors. Die gemiddelde konsentrasie van die element in seewater is 8 mg/L.
Die chemiese element strontium word wyd in die natuur aangetref en word geskat as die 15de volopste stof op aarde, wat konsentrasies van 360 dele per miljoen bereik. Gegewe sy uiterste reaktiwiteit, bestaan dit slegs in die vorm van verbindings. Sy hoofminerale is selestin (sulfaat SrSO4) en strontianiet (karbonaat SrCO3). Hiervan kom celestiet in voldoende hoeveelhede voor vir winsgewende mynbou, waarvan meer as 2/3 van die wêreldvoorraad van China kom, en Spanje en Mexiko voorsien die meeste van die res. Dit is egter meer winsgewend om strontianiet te ontgin, want strontium word meer dikwels in karbonaatvorm gebruik, maar daar is relatief min bekende neerslae.
Properties
Strontium is 'n sagte metaal, soortgelyk aan lood, wat soos silwer blink wanneer dit gesny word. In lug reageer dit vinnig met suurstof en vog wat in die atmosfeer teenwoordig is, en kry 'n gelerige tint. Daarom moet dit in isolasie van lugmassas gestoor word. Dikwels word dit in keroseen gestoor. Dit kom nie in die vrye staat in die natuur voor nie. Gepaardgaande kalsium, strontium is ingesluit in slegs 2 hoofertse: celestiet (SrSO4) en strontianiet (SrCO3)..
In die reeks chemiese elemente magnesium-kalsium-strontium (aardalkaliese metale) is Sr in groep 2 (voormalige 2A) van die periodieke tabel tussen Ca en Ba. Daarbenewens is dit geleë in die 5de tydperk tussen rubidium en yttrium. Sedert die atoomradius van strontiumsoortgelyk aan die radius van kalsium, vervang dit laasgenoemde maklik in minerale. Maar dit is sagter en meer reaktief in water. Vorm hidroksied en waterstofgas by kontak. 3 allotrope strontium is bekend met oorgangspunte van 235°C en 540°C.
Aardalkalimetaal reageer gewoonlik nie met stikstof onder 380°C nie en vorm slegs 'n oksied by kamertemperatuur. In poeiervorm ontsteek strontium egter spontaan om oksied en nitried te vorm.
Chemiese en fisiese eienskappe
Karakterisering van die chemiese element strontium volgens die plan:
- Naam, simbool, atoomgetal: strontium, Sr, 38.
- Groep, punt, blok: 2, 5, s.
- Atoommassa: 87,62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Verspreiding van elektrone in skulpe: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensity: 2,64g/cm3.
- Smelting en kookpunte: 777 °C, 1382°C.
- Oksidasietoestand: 2.
Isotopes
Natuurlike strontium is 'n mengsel van 4 stabiele isotope: 88Sr (82.6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7.0%) en 84Sr (0.56%). Hiervan is slegs 87Sr radiogeen – dit word gevorm deur die verval van die radioaktiewe isotoop van rubidium 87Rb met 'n halfleeftyd van 4.88 × 10 10 jaar. Daar word geglo dat 87Sr geproduseer is tydens "oernukleosintese" ('n vroeë stadium van die Oerknal) saam met isotope 84Sr,86 Sr en 88Sr. Afhangende van dieliggings, kan die verhouding van 87Sr en 86Sr met meer as 5 keer verskil. Dit word gebruik om geologiese monsters te dateer en om die oorsprong van geraamtes en klei-artefakte te bepaal.
As gevolg van kernreaksies is ongeveer 16 sintetiese radioaktiewe isotope van strontium verkry, waarvan die duursaamste 90Sr is (halfleeftyd 28,9 jaar). Hierdie isotoop, wat in 'n kernontploffing vervaardig word, word as die gevaarlikste vervalproduk beskou. As gevolg van sy chemiese ooreenkoms met kalsium, word dit in die bene en tande geabsorbeer, waar dit voortgaan om elektrone uit te dryf, wat stralingskade, beenmurgskade veroorsaak, die vorming van nuwe bloedselle ontwrig en kanker veroorsaak.
Strontium word egter onder medies-beheerde toestande gebruik om sekere oppervlakkige maligniteite en beenkanker te behandel. Dit word ook gebruik in die vorm van strontiumfluoried in chemiese stroombronne en in radio-isotoop termo-elektriese kragopwekkers, wat die hitte van sy radioaktiewe verval in elektrisiteit omskakel, en dien as langlewende, liggewig kragbronne in navigasieboeie, afgeleë weerstasies en ruimtetuie.
89Sr word gebruik om kanker te behandel omdat dit beenweefsel aanval, beta-straling produseer en na 'n paar maande (halfleeftyd 51 dae) verval.
Die chemiese element strontium is nie noodsaaklik vir hoër lewensvorme nie, die soute daarvan is gewoonlik nie-giftig. Wat maak90Sr gevaarlik, gebruik om beendigtheid en groei te verhoog.
Connections
Die eienskappe van die chemiese element strontium stem baie ooreen met dié van kalsium. In verbindings het Sr die eksklusiewe oksidasietoestand +2 as die Sr2+ ioon. Die metaal is 'n aktiewe reduseermiddel en reageer maklik met halogene, suurstof en swael om haliede, oksiede en sulfied te produseer.
Strontiumverbindings het taamlik beperkte kommersiële waarde, aangesien die ooreenstemmende kalsium- en bariumverbindings oor die algemeen dieselfde doen, maar goedkoper is. Sommige van hulle het egter toepassing gevind in die industrie. Daar is nog nie uitgepluis met watter middels om 'n bloedrooi kleur in vuurwerke en seinligte te verkry nie. Tans word slegs strontiumsoute soos Sr(NO3)2 en Sr(ClO)-chloraat gebruik om hierdie kleur te bereik.3)2 . Ongeveer 5-10% van die totale produksie van hierdie chemiese element word deur vuurwerk verbruik. Strontiumhidroksied Sr(OH)2 word soms gebruik om suiker uit melasse te onttrek omdat dit 'n oplosbare sakkaried vorm waaruit die suiker maklik deur die werking van koolstofdioksied geregenereer kan word. SrS monosulfied word gebruik as 'n ontharingsmiddel en 'n bestanddeel in die fosfors van elektroluminescerende toestelle en ligverf.
Strontiumferriete vorm 'n familie van verbindings met die algemene formule SrFexOy, verkry as gevolg van 'n hoë temperatuur (1000-1300 °C) reaksie SrCO3 enFe2O3. Hulle word gebruik om keramiekmagnete te maak, wat wyd gebruik word in luidsprekers, motorruitveërmotors en kinderspeelgoed.
Production
Meeste gemineraliseerde celestiet SrSO4 word op twee maniere na karbonaat omgeskakel: óf direk geloog met natriumkarbonaatoplossing óf verhit met steenkool om sulfied te vorm. In die tweede stadium word 'n donkerkleurige stof verkry wat hoofsaaklik strontiumsulfied bevat. Hierdie "swart as" los in water op en word gefiltreer. Strontiumkarbonaat presipiteer uit die sulfiedoplossing deur koolstofdioksied in te voer. Sulfaat word tot sulfied gereduseer deur kooltermiese reduksie SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. Die sel kan vervaardig word deur katodiese elektrochemiese kontak, waarin 'n afgekoelde ysterstaaf, wat as 'n katode optree, die oppervlak van 'n mengsel van kalium- en strontiumchloriede raak, en styg wanneer die strontium daarop stol. Die reaksies op die elektrodes kan soos volg voorgestel word: Sr2+ + 2e- → Sr (katode); 2Cl- → Cl2 + 2e- (anode).
Metallic Sr kan ook uit sy oksied met aluminium herwin word. Dit is smeebaar en rekbaar, 'n goeie geleier van elektrisiteit, maar word relatief min gebruik. Een van die gebruike daarvan is as 'n legeringsmiddel vir aluminium of magnesium in die giet van silinderblokke. Strontium verbeter bewerkbaarheid en kruipweerstandmetaal. 'n Alternatiewe manier om strontium te verkry, is om die oksied daarvan met aluminium in 'n vakuum by 'n distillasietemperatuur te verminder.
Kommersiële gebruik
Die chemiese element strontium word wyd gebruik in die glas van kleur-TV-katodestraalbuise om X-straalpenetrasie te voorkom. Dit kan ook in spuitverf gebruik word. Dit blyk een van die mees waarskynlike bronne van openbare blootstelling aan strontium te wees. Daarbenewens word die element gebruik om ferrietmagnete te vervaardig en sink te verfyn.
Strontiumsoute word in vuurwerk gebruik omdat dit die vlam rooi kleur wanneer dit verbrand word. En 'n legering van strontiumsoute met magnesium word as deel van brand- en seinmengsels gebruik.
Titanate het 'n uiters hoë brekingsindeks en optiese verspreiding, wat dit nuttig maak in optika. Dit kan as 'n plaasvervanger vir diamante gebruik word, maar word selde vir hierdie doel gebruik as gevolg van sy uiterste sagtheid en kwesbaarheid vir skrape.
Strontiumaluminaat is 'n helder fosfor met langdurige fosforessensie-stabiliteit. Die oksied word soms gebruik om die kwaliteit van keramiekglasure te verbeter. Die isotoop 90Sr is een van die beste langlewende hoë-energie beta-uitstralers. Dit word gebruik as 'n kragbron vir radio-isotoop termo-elektriese kragopwekkers (RTG's), wat die hitte wat vrygestel word tydens die verval van radioaktiewe elemente in elektrisiteit omskakel. Hierdie toestelle word gebruik inruimtetuie, afgeleë weerstasies, navigasieboeie, ens. - waar 'n ligte en langlewende kern-elektriese kragbron benodig word.
Mediese gebruik van strontium: karakterisering van eienskappe, behandeling met dwelms
Isotope 89Sr is die aktiewe bestanddeel in die radioaktiewe middel Metastron, wat gebruik word om beenpyn wat deur metastatiese prostaatkanker veroorsaak word, te behandel. Die chemiese element strontium tree op soos kalsium, dit word hoofsaaklik in die been ingesluit op plekke met verhoogde osteogenese. Hierdie lokalisering fokus die bestralingseffek op die kankerletsel.
Die radio-isotoop 90Sr word ook in kankerterapie gebruik. Sy beta-bestraling en lang halfleeftyd is ideaal vir oppervlakbestralingsterapie.
'n Eksperimentele middel wat gemaak word deur strontium met ranielsuur te kombineer, bevorder beengroei, verhoog beendigtheid en verminder frakture. Stroniumranelaat is in Europa geregistreer as 'n behandeling vir osteoporose.
Strontiumchloried word soms in tandepasta vir sensitiewe tande gebruik. Die inhoud daarvan bereik 10%.
Voorsorgmaatreëls
Suiwer strontium het 'n hoë chemiese aktiwiteit, en in 'n gebreekte toestand ontsteek die metaal spontaan. Daarom word hierdie chemiese element as 'n brandgevaar beskou.
Effekt op die menslike liggaam
Die menslike liggaam absorbeer strontium op dieselfde manier as kalsium. Hierdie tweeDie elemente stem chemies so ooreen dat die stabiele vorms van Sr nie 'n noemenswaardige gesondheidsrisiko inhou nie. Daarteenoor kan die radioaktiewe isotoop 90Sr tot verskeie beenafwykings en -siektes lei, insluitend beenkanker. Die strontium-eenheid word gebruik om die straling van geabsorbeerde 90Sr. te meet
