Chemický prvek stroncia je popis, vlastnosti a vzorec

Stroncium (Sr) je chemický prvek, kov alkalické zeminy 2. skupiny periodické tabulky. Používá se v červených signálních světlech a fosforech, což je hlavní nebezpečí pro zdraví při radioaktivní kontaminaci.

Historie objevu

Minerály z důlního dolu u obce Strontian ve Skotsku. Původně byl uznán jako druh uhličitanu barnatého, ale Adair Crawford a William Crewkshenck v roce 1789 naznačili, že toto je další substance. Chemik Thomas Charles Naděje jmenoval nový minerál strontit jménem obce a odpovídajícím stronciovým oxidem SrO je stroncium. Kov byl izolován v roce 1808 Sir Humphrey Davy, který elektrolyzoval směs mokrého hydroxidu nebo chloridu s oxidem ortutnatým použitím rtuťové katody a od výsledného amalgámu odpařila ortuť. Naznačil nový prvek pomocí kořene slova "stroncium".

Bytí v přírodě

Relativní množství stroncia, třicátého osmého prvku periodické tabulky, ve vesmíru se odhaduje na 18,9 atomů na každých 10^6. atomů křemíku. Je to asi 0,04% hmotnosti zemské kůry. Průměrná koncentrace prvku v mořské vodě je 8 mg / l.

Chemický prvek stroncia je široce objeven v přírodě a podle odborníků je 15. nejvíce hojná látka na Zemi a dosahuje koncentrace 360 ​​dílů na milión. Vzhledem k jeho extrémní reaktivitě existuje pouze ve formě sloučenin. Jeho hlavními minerály jsou celestin (SrSO sulfát₄) a strontianit (SrCO uhličitan₃). Z nich se celestit nachází v dostatečném množství pro nákladově efektivní výrobu, více než 2/3 světové nabídky pochází z Číny, zatímco Španělsko a Mexiko dodávají většinu zbytku. Nicméně je výhodnější extrahovat strontianit, protože stroncium je častěji používáno v karbonátové formě, ale jeho známá usazenina je relativně malá.

Vlastnosti

Stroncium je měkký kov, který je podobný olověnému, který se v místě řezu třpytí jako stříbro. Ve vzduchu rychle reaguje s kyslíkem a vlhkostí v atmosféře a získává žlutý odstín. Proto musí být uložena v izolaci od vzdušných hmot. Nejčastěji se ukládá v kerosenu. Ve volném stavu se v přírodě nenachází. V doprovodu vápníku je stroncium součástí pouze 2 základních rud: celestinu (SrSO₄) a strontianitu (SrCO₃).

V řadě chemických prvků hořčíku-vápníku-stroncia (kovy alkalických zemin) je Sr ve skupině 2 (bývalý 2A) periodické tabulky mezi Ca a Ba. Navíc se nachází v 5. období mezi rubidiem a ytriem. Jelikož atomový poloměr stroncia je podobný poloměru vápníku, snadno ho nahrazuje minerály. Ale je to měkčí a reaktivní ve vodě. Po kontaktu s ním vytváří hydroxid a plynný vodík. K dispozici jsou 3 strontiové alotropy s přechodovými body 235 ° C a 540 ° C.

Alkalická zemina obvykle nereaguje s dusíkem pod 380 ° C a při pokojové teplotě vytváří pouze oxid. Nicméně, ve formě stroncia prášek se spontánně zapálí za vzniku oxidu a nitridu.

Chemické a fyzikální vlastnosti

Charakteristika chemického prvku stroncia podle plánu:

• Jméno, symbol, atomové číslo: stroncium, Sr, 38.
• Skupina, období, blok: 2, 5, s.
• Atomová hmotnost: 87,62 g / mol.
• Elektronická konfigurace: [Kr] 5s².
• Distribuce elektronů podél skořepin: 2, 8, 18, 8, 2.
• Hustota: 2,64 g / cm³.
• Bod tání a teplota varu: 777 ° C, 1382 ° C.
• Stupeň oxidace: 2.

Izotopy

Přírodní stroncium je směs čtyř stabilních izotopů: ⁸⁸Sr (82,6%), ⁸⁶Sr (9,9%), ⁸⁷Sr (7,0%) a ⁸⁴Sr (0,56%). Z toho pouze ⁸⁷Sr je radiogenní - vytváří se během rozpadu radioizotopového izotopu rubidia ⁸⁷Rb s poločas 4,88 x 10¹⁰ roky. To je věřeno ⁸⁷Sr byl produkován během "primární nukleosyntézy" (počáteční fáze Velkého třesku) spolu s izotopy ⁸⁴Sr, ⁸⁶Sr a ⁸⁸Sr. V závislosti na místě, poměru ⁸⁷Sr a ⁸⁶Sr se může lišit o více než 5krát. To se používá při datování geologických vzorků a při určování původu kostry a hlíny.

V důsledku jaderných reakcí bylo získáno asi 16 syntetických radioaktivních izotopů stroncia, z nichž nejtvrdší je ⁹⁰Sr (poločas rozpadu 28,9 let). Tento izotop, vzniklý během jaderného výbuchu, je považován za nejnebezpečnější produkt rozkladu. Vzhledem k jeho chemické podobnosti s vápníkem je absorbován v kostech a zubech, kde stále vylučuje elektrony, způsobuje radiační poškození, poškozuje kostní dřeň, narušuje tvorbu nových krevních buněk a způsobuje rakovinu.

Nicméně, za lékařsky řízených podmínek se stroncium používá k léčbě některých povrchových maligních novotvarů a rakoviny kostní tkáně. Používá se také ve formě fluoridu stroncia v chemické zdroje proudu a radioizotopové termoelektrické generátory, ve kterých se teplo z jeho radioaktivního rozpadu převedeny na elektřinu, které slouží dlouhou životností světelných zdrojů energie v navigačních bójí, vzdálených meteorologických stanic a kosmických lodí.

⁸⁹Sr se používá k léčbě rakoviny, protože napadá kostní tkáň, produkuje beta-záření a po několika měsících se rozpadá (poločas rozpadu 51 dní).

Chemický prvek stroncia není pro vyšší formy života nezbytný, jeho soli jsou obvykle netoxické. Co dělá ⁹⁰Sr je nebezpečný, používá se ke zvýšení hustoty kostí a jejich růstu.

Připojení

Vlastnosti chemického prvku stroncia jsou velmi podobné vlastnosti vápníku. Ve sloučeninách má Sr exkluzivní oxidační stav +2 ve formě Sr ionu²⁺. Kov je aktivní redukční činidlo a snadno reaguje s halogeny, kyslíkem a sírou za vzniku halogenidů, oxidů a sulfidů.

Sloučeniny stroncia mají spíše omezenou komerční hodnotu, jelikož odpovídající sloučeniny vápníku a bária obvykle provádějí to samé, ale jsou levnější. Některé z nich však našly uplatnění v průmyslu. Dosud se nepodařilo zjistit, jaké látky dosahují karmínových barev v ohňostrojů a signálních světlech. V současné době se pro výrobu této barvy používají pouze soli stroncia, jako je Sr (NO nitrate₃).₂ a chlorát Sr (ClO₃).₂ . Asi 5-10% celkové výroby tohoto chemického prvku spotřebuje pyrotechniky. Stroncium hydroxid Sr (OH)₂ se někdy používá k extrakci cukru z melasy, protože tvoří rozpustný sacharid, z něhož lze cukr snadno regenerovat působením oxidu uhličitého. Monosulfid SrS se používá jako depilátor a přísada do fosforů elektroluminiscenčních přístrojů a světelných barev.

Stroncium-ferity tvoří skupinu sloučenin obecného vzorce SrFe_xO_na, Reakce vyplývající z reakce SrCO na vysokou teplotu (1000-1300 ° C)₃ a Fe₂O₃. Z nich jsou vyráběny keramické magnety, které jsou široce používány v reproduktorech, stěračů automobilových čelních skel a dětských hračkách.

Výroba

Většina mineralizovaného celestinu SrSO₄ se převede na uhličitan dvěma způsoby: buď se celestit přímo vyplavuje roztokem uhličitanu sodného nebo se zahřeje s uhlíkem za vzniku sulfidu. Ve druhém stupni se získá tmavě zbarvená látka, která obsahuje především sulfid strontnatý. Tento "černý popel" se rozpustí ve vodě a filtruje. Kysličník uhličitý se vysráží ze sulfidového roztoku zavedením oxidu uhličitého. Síran je redukován na sulfid karbotermickou redukcí SrSO₄ + 2C → SrS + 2CO₂. Prvek lze získat metodou katodického elektrochemického kontaktu, ve kterém se chlazená železná tyč působící jako katoda dotýká povrchu směsi chloridů draselného a stroncia a stoupá, když se na něm stroncium ztuhne. Reakce na elektrodách mohou být reprezentovány následovně: Sr²⁺ + 2e^- → Sr (katoda) - 2C1^- → Cl₂ + 2e^- (anoda).

Kovový Sr může být také získán z jeho oxidu hlinitého. Je tvárný a tvárný, dobrý vodič elektrické energie, ale používá se poměrně málo. Jednou z jeho aplikací je legovací činidlo pro hliník nebo hořčík při odlévání bloků válců. Stroncium zlepšuje obrobitelnost a odolnost proti tečení kovu. Alternativní způsob získání stroncia je snížení jeho oxidu hliníkem ve vakuu při destilační teplotě.

Komerční aplikace

Chemický prvek stroncia je široce používán ve skle katodových paprsků barevných televizorů, aby se zabránilo pronikání rentgenových paprsků. Může být také součástí aerosolových barev. Toto je zřejmě jedním z nejpravděpodobnějších zdrojů dopadů stroncia na obyvatelstvo. Kromě toho se tento prvek používá k výrobě feritových magnetů a čištění zinku.

Stroncium soli jsou používány v pyrotechnice, protože při spalování, plamen je zbarven v červeném světle. V kompozici zápalných a signálních směsí se používá slitina solí stroncia s hořčíkem.

Titanát má extrémně vysoký index lomu a optickou disperzi, což je užitečné v optice. Může být použita jako náhrada za diamanty, ale zřídka se používá pro tento účel kvůli extrémní měkkost a zranitelnosti vůči poškrábání.

Aluminát stroncia je jasný fosfor s dlouhodobou odolností proti fosforescenci. Oxid se někdy používá ke zlepšení kvality keramických glazur. Izotop ⁹⁰Sr je jedním z nejlepších beta-emitorů s dlouhou životností. Používá se jako zdroj energie pro radioizotopové termoelektrické generátory (RTG), které přeměňují teplo uvolněné na elektřinu na rozklad radioaktivních prvků. Tato zařízení se používají ve vesmírných vozidlech, dálkových meteorologických stanicích, navigačních bójích apod., Kde je nutný jednoduchý a dlouhotrvající zdroj jaderné energie.

Léčba stroncia: charakteristické vlastnosti, léčbu drogami

Izotop ⁸⁹Sr je aktivní složka v přípravku Metastron, který se používá k léčbě bolestí v kostech způsobených metastatickým karcinomem prostaty. Chemický prvek stroncia působí, stejně jako vápník, převážně zabudovaný do kostí v místech se zvýšenou osteogenezí. Tato lokalizace se zaměřuje na vliv radiace na rakovinu.

Radioizotop ⁹⁰Sr se také používá v léčbě rakoviny. Jeho beta-záření a dlouhý poločas jsou ideální pro povrchovou radioterapii.

Experimentální přípravek získaný kombinací stroncia s kyselinou ranelovou podporuje růst kostí, zvýšenou kostní hustotu a snížené zlomeniny. Stronový ranelát je registrován v Evropě jako léčba osteoporózy.

Chlorid stroncia se někdy používá v zubních pastách pro citlivé zuby. Jeho obsah dosahuje 10%.

Bezpečnostní opatření

Stroncium má vysokou chemickou aktivitu a ve stlačeném stavu se kov spontánně rozsvítí. Proto se tento chemický prvek považuje za nebezpečí požáru.

Účinky na lidské tělo

Lidské tělo absorbuje stroncium stejným způsobem jako vápník. Tyto dva prvky jsou chemicky podobné tak, že stabilní formy Sr nepředstavují významnou hrozbu pro zdraví. Na rozdíl od toho je radioaktivní izotop ⁹⁰Sr může vést k různým poruchám a chorobám kostí, včetně rakoviny kostí. Měření záření absorbovaného ⁹⁰Sr je jednotka stroncia.