Strontium

Strontium
←  Rubidium | Yttrium  →
38 Ca ↑ Sr ↓ Ba 38Sr _
Utseendet av en enkel substans
Strontiumkristaller
Atomegenskaper
Namn, symbol, nummer	Strontium / Strontium (Sr), 38
Grupp , punkt , block	2 (föråldrad 2), 5, s-element
Atommassa ( molmassa )	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
Atomradie	215 pm
Kemiska egenskaper
kovalent radie	191  pm
Jonradie	(+2e) 112  pm
Elektronnegativitet	0,95 (Pauling-skala)
Elektrodpotential	−2,89 [2]
Oxidationstillstånd	0, +2
Joniseringsenergi (första elektron)	549,0 (5,69)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne
Densitet (vid ej )	2,54 g/cm³
Smält temperatur	1042K _
Koktemperatur	1657 K
Oud. fusionsvärme	9,20 kJ/mol
Oud. avdunstningsvärme	144 kJ/mol
Molär värmekapacitet	26,79 [3]  J/(K mol)
Molar volym	33,7  cm³ / mol
Kristallgittret av en enkel substans
Gallerstruktur	Kubisk FCC
Gitterparametrar	6.080Å  _
Debye temperatur	147 [4]  K
Andra egenskaper
Värmeledningsförmåga	(300 K) (35,4) W/(m K)
CAS-nummer	7440-24-6

Strontium ( kemisk symbol  - Sr , från lat.  Strontium ) är ett kemiskt element i den 2: a gruppen (enligt den föråldrade klassificeringen  - huvudundergruppen i den andra gruppen, IIA), den femte perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D. I. Mendelejev , med atomnummer 38.

Det enkla ämnet strontium  är en mjuk, formbar och formbar silver - vit jordalkalimetall .

Den har en hög kemisk aktivitet, i luften reagerar den snabbt med fukt och syre och blir täckt av en gul oxidfilm .

Namnets historia och ursprung

Det nya grundämnet upptäcktes i mineralet strontianit , som hittades 1764 i en blygruva nära den skotska byn Strontian ( engelska  Strontian , Gaeliska Sròn an t-Sìthein ), som därefter gav namnet till det nya grundämnet. Närvaron av en ny metalloxid i detta mineral etablerades 1787 av William Cruikshank och Ader Crawford . Isolerad i sin renaste form av Sir Humphry Davy 1808.

Att vara i naturen

Strontium finns inte i fri form på grund av dess höga reaktivitet. Det är en del av ett 40-tal mineraler. Av dessa är den viktigaste celestine SrSO 4 (51,2 % Sr). Strontianite SrCO 3 (64,4 % Sr) bryts också . Dessa två mineraler är av industriell betydelse. Oftast finns strontium som en förorening i olika kalciummineraler.

Andra strontiummineraler inkluderar:

• SrAl3 (AsO4 ) SO4 ( OH ) 6  - kemmlicit ;
• Sr2Al ( CO3 ) F5  - stenonit ; _
• SrAl2 ( CO3 ) 2 ( OH ) 4H2O - strontiumdresserit ; _
• 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 ; _ _ _
• Sr5 ( AsO4 ) 3F - 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 ; _ _ _
• Sr5 ( PO4 ) 3OH - vit ; _
• SrV ( Si2O7 ) -charadaite ; _
• SrB 2 Si 2 O 8  - pekovite [5] .

När det gäller nivån av fysiskt överflöd i jordskorpan upptar strontium den 23:e platsen - dess massfraktion är 0,014% (i litosfären  - 0,045%). Molfraktionen av metall i jordskorpan är 0,0029 %.

Strontium finns i havsvatten (8 mg/l) [6] .

Insättningar

Insättningar är kända i Kalifornien, Arizona ( USA ); Nya Granada ; Turkiet, Iran, Kina, Mexiko, Kanada, Malawi [7] .

I Ryssland har fyndigheter av strontiummalmer upptäckts, men de utvecklas för närvarande inte: blå stenar (Dagestan), Mazuevskoye (Perm-territoriet), Tabolskoye (Tula-regionen), samt fyndigheter i Buryatia, Irkutsk-regionen, Krasnoyarsk-territoriet, Yakutia och Kurilöarna [8] [9] .

Fysiska egenskaper

Strontium är en mjuk, silvervit metall, formbar och formbar, och kan lätt skäras med en kniv.

Polymorfin - tre av dess modifieringar är kända. Upp till 215 °C är den kubiska ansiktscentrerade modifieringen (α-Sr) stabil, mellan 215 och 605 °C - hexagonal (β-Sr), över 605 °C - kubisk kroppscentrerad modifiering (γ-Sr).

Smältpunkt: 768 °C, kokpunkt: 1390 °C.

Kemiska egenskaper

Strontium i sina föreningar uppvisar alltid ett oxidationstillstånd på +2. Av egenskaper är strontium nära kalcium och barium, och upptar en mellanposition mellan dem [10] .

I den elektrokemiska serie av spänningar är strontium bland de mest aktiva metallerna (dess normala elektrodpotential är -2,89 V). Reagerar kraftigt med vatten för att bilda hydroxid :

Interagerar med syror, tränger undan tungmetaller från deras salter. Med koncentrerade syror (H 2 SO 4 , HNO 3 ) reagerar svagt.

Strontiummetall oxiderar snabbt i luft [11] och bildar en gulaktig film, som förutom SrO-oxid alltid innehåller SrO 2 -peroxid och Sr 3 N 2 -nitrid . När det värms upp i luft, antänds det, pulveriserat strontium i luft är benäget att självantända.

Reagerar kraftigt med icke-metaller - svavel , fosfor , halogener . Interagerar med väte (över 200 °C), kväve (över 400 °C). Reagerar praktiskt taget inte med alkalier.

Vid höga temperaturer reagerar den med CO 2 och bildar karbid :

Lättlösliga salter av strontium med anjoner Cl- , I- , NO 3- . Salter med anjoner F − , SO 4 2− , CO 3 2− , PO 4 3− är svårlösliga.

På grund av sin extrema reaktivitet med syre och vatten förekommer strontium naturligt endast i kombination med andra grundämnen som mineralerna strontianit och celestite. För att förhindra oxidation förvaras den i en förseglad glasbehållare under ett flytande kolväte som mineralolja eller fotogen. Nyupptäckt strontiummetall får snabbt en gulaktig färg för att bilda en oxid. Finmetall strontium är pyrofor , vilket betyder att det antänds spontant i luft vid rumstemperatur. Flyktiga salter av strontium ger lågan en klar röd färg, och dessa salter används i pyroteknik och vid tillverkning av facklor [11] . Liksom kalcium och barium, såväl som alkalimetallerna och de tvåvärda lantaniderna europium och ytterbium, löses metalliskt strontium direkt i flytande ammoniak, vilket ger en mörkblå lösning av solvatiserade elektroner [10] .

Organiska strontiumföreningar innehåller en eller flera strontium-kolbindningar. De har beskrivits som mellanprodukter i Barbier-typ reaktioner [12] [13] [14] .

Strontiumjoner bildar stabila föreningar med kronetrar .

Får

Det finns tre sätt att få metalliskt strontium:

• termisk nedbrytning av vissa föreningar;
• elektrolys ;
• oxid- eller kloridreduktion . _

Den huvudsakliga industriella metoden för att erhålla metalliskt strontium är termisk reduktion av dess oxid med aluminium . Vidare renas det resulterande strontiumet genom sublimering.

Den elektrolytiska produktionen av strontium genom elektrolys av en smälta av en blandning av SrCl 2 och NaCl har inte blivit utbredd på grund av den låga strömeffektiviteten och kontamineringen av strontium med föroreningar.

Vid termisk sönderdelning av strontiumhydrid eller nitrid bildas fint dispergerat strontium, som lätt kan antändas.

Applikation

De huvudsakliga användningsområdena för strontium och dess kemiska föreningar är den radioelektroniska industrin, pyroteknik, metallurgi och livsmedelsindustrin.

Metallurgi

Strontium används för att legera koppar och vissa av dess legeringar, för att införa i batteriblylegeringar, för avsvavling av gjutjärn, koppar och stål. Införandet av små tillsatser av strontium i gjutjärn och titanlegeringar kan avsevärt förbättra deras mekaniska egenskaper.

Metalthermy

Strontium med en renhet på 99,99-99,999 % används för att reducera uran.

Magnetiska material

• Magnetiskt hårda strontiumferriter används i stor utsträckning som material för produktion av permanentmagneter .
• Strontiumferrit är ett lovande material vid tillverkning av magnetband för datalagringssystem [15] .

Pyroteknik

Inom pyroteknik används strontiumkarbonat , nitrat , perklorat för att färga lågan i karminröd . Magnesium-strontiumlegeringen har de starkaste pyrofora egenskaperna och används inom pyroteknik för brand- och signalkompositioner.

Kärnkraft

Strontiumuranat spelar en viktig roll i produktionen av väte (strontium-uranatcykeln, Los Alamos, USA) genom den termokemiska metoden (atomär väteenergi), och i synnerhet utvecklas metoder för direkt klyvning av urankärnor i sammansättning av strontiumuranat för att producera värme under nedbrytningen av vatten till väte och syre.

Högtemperatursupraledning

Strontiumoxid används som en komponent i supraledande keramik.

Vakuum elektroniska enheter

Strontiumoxid , som en del av en fast lösning av oxider av andra jordalkalimetaller  - barium och kalcium ( BaO , CaO), används som ett aktivt lager av indirekt uppvärmda katoder i vakuum elektroniska enheter . Vid toppen av CRT-produktionen för TV användes 75 % av konsumtionen av strontium i USA för att tillverka frontglas [16] . Med ersättningen av katodstrålerör med andra avbildningsmetoder har förbrukningen av strontium minskat drastiskt [16] .

Kemiska strömkällor

Strontiumfluorid används som en komponent i solid-state fluorbatterier med hög energikapacitet och energitäthet.

Legeringar av strontium med tenn och bly används för nedgjutning av batteriledare. Strontium - kadmiumlegeringar  - för anoder av galvaniska celler.

Medicin

En isotop med en atommassa på 89, som har en halveringstid på 50,55 dagar, används (i form av klorid) som antitumörmedel [17] [18] .

Biologisk roll

Effekter på människokroppen

Man bör inte blanda ihop effekten på människokroppen av naturligt strontium (icke-radioaktivt, lågtoxiskt och dessutom allmänt använt för att behandla osteoporos) och radioaktiva isotoper av strontium [19] .

Naturligt strontium är en integrerad del av mikroorganismer, växter och djur. Strontium är en analog av kalcium, så det deponeras mest effektivt i benvävnad. Mindre än 1 % hålls kvar i mjuka vävnader. Strontium ackumuleras i hög takt i kroppen hos barn upp till fyra års ålder, när det sker en aktiv bildning av benvävnad. Utbytet av strontium förändringar i vissa sjukdomar i matsmältningssystemet och det kardiovaskulära systemet.

Infartsvägar:

1. vatten (den högsta tillåtna koncentrationen av strontium i vatten i Ryska federationen är 7 mg/l (i medicinska bord och naturliga mineralvatten - 25 mg/l) [20] och i USA - 4 mg/l [19] )
2. mat (tomater, rödbetor, dill, persilja, rädisa, rädisa, lök, kål, korn, råg, vete)
3. intratrakealt intag
4. genom huden (kutan)
5. inandning (genom lungorna)
6. personer vars arbete är relaterat till strontium (inom medicin används radioaktivt strontium som applikatorer vid behandling av hud- och ögonsjukdomar.

Huvudapplikationer:

• naturligt strontium - radio-elektronisk industri, pyroteknik, metallurgi, metallotermi, livsmedelsindustri, produktion av magnetiska material;
• radioaktiv - produktion av atomära elektriska batterier, atomär väteenergi, radioisotop termoelektriska generatorer, etc.).

Inverkan av icke-radioaktivt strontium är extremt sällsynt och endast när det utsätts för andra faktorer (brist på kalcium och D-vitamin, undernäring, brott mot förhållandet mellan spårämnen som barium, molybden, selen och andra). Då kan det orsaka "strontiumrachitis" och "Urovs sjukdom" hos barn - skador och missbildningar i lederna, tillväxthämning och andra störningar.

Radioaktivt strontium har nästan alltid en negativ effekt på människokroppen. Genom att deponeras i benen, bestrålar den benvävnad och benmärg, vilket ökar risken för maligna tumörer i benen, och om en stor mängd tas emot kan det orsaka strålsjuka.

Isotoper

I naturen förekommer strontium som en blandning av fyra stabila isotoper 84 Sr (0,56(2)%), 86 Sr (9,86(20)%), 87 Sr (7,00(20)%), 88 Sr (82 ,58(35 ) ) %) [21] . Procentsatser ges av antalet atomer. Radioaktiva isotoper av strontium med ett masstal från 73 till 105 är också kända. Lätta isotoper (upp till 85 Sr inklusive, såväl som 87m Sr- isomeren ) genomgår elektronisk infångning och sönderfaller till motsvarande isotoper av rubidium . Tunga isotoper, med start från 89 Sr, upplever β - sönderfall och passerar in i motsvarande isotoper av yttrium . Bland de radioaktiva isotoper av strontium är 90 Sr den mest långlivade och praktiskt taget viktiga.

Strontium-90

Strontiumisotopen 90 Sr är radioaktiv med en halveringstid på 28,78 år . 90 Sr genomgår β - sönderfall och omvandlas till radioaktivt 90Y ( halveringstid 64 timmar), som i sin tur sönderfaller till stabilt zirkonium-90. Det fullständiga förfallet av strontium-90, som har kommit in i miljön, kommer att inträffa först efter några hundra år.

90 Sr bildas under kärnvapenexplosioner och inuti en kärnreaktor under dess drift. Bildandet av strontium-90 sker i detta fall både direkt som ett resultat av klyvningen av uran- och plutoniumkärnor, och som ett resultat av beta-sönderfall av kortlivade kärnor med ett massatal A = 90 (i kedjan 90 Se → 90 Br → 90 Kr → 90 Rb → 90 Sr ) bildas under delning.

Det används vid produktion av radioisotopenergikällor i form av strontiumtitanat (densitet 4,8 g/cm³ och energiutsläpp - cirka 0,54 W/cm³ ).

Anteckningar

1. ↑ Meija J. et al. Grundämnenas atomvikter 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Vol. 88 , nr. 3 . - S. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 . Arkiverad från originalet den 31 mars 2016.
2. ↑ Greenwood och Earnshaw, sid. 111
3. ↑ Ledare: Zefirov N. S. (chefredaktör). Chemical Encyclopedia: i 5 vol. - M . : Great Russian Encyclopedia, 1995. - T. 4. - S. 441. - 639 sid. — 20 000 exemplar.  - ISBN 5-85270-092-4.
4. ^ Strontium på Integral Scientist Modern Standard Periodic System . Hämtad 5 augusti 2009. Arkiverad från originalet 1 juni 2009. (obestämd)
5. ↑ GEOKHI RAS - Igor Viktorovich Pekov . geokhi.ru. Hämtad 11 maj 2016. Arkiverad från originalet 1 juni 2016. (obestämd)
6. ↑ JP Riley och Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
7. ↑ Rubidium - Egenskaper av kemiska element . Hämtad 20 september 2010. Arkiverad från originalet 28 september 2012. (obestämd)
8. ↑ A. M. Portnov. Glömt element av strategisk betydelse . Nezavisimaya Gazeta (28 september 2011). Hämtad 25 april 2018. Arkiverad från originalet 26 april 2018. (obestämd)
9. ↑ K. V. Tarasov, O. M. Topchieva Egenskaper för migration och ackumulering av strontium i hydrotermiska metasomatiter på Kurilöarna (Kunashir, Ketoi, Ushishir, Shiashkotan) Arkiverad kopia av 25 januari 2020 på Wayback Machine
10. ↑ 1 2 Greenwood och Earnshaw, s. 112-13
11. ↑ 1 2 C. R. Hammond Elementen (s. 4-35) i Lide, DR, ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86:e upplagan). 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 av Barbier-typ av aldehyder med alkylhalider i närvaro av metalliskt strontium." Bulletin från 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). "Kemin hos alkylstrontiumhalogenidanaloger: Barbier-typ Alkylering av iminer med alkylhalider." Kemibokstäver . 34 (6): 760. doi : 10.1246/ cl.2005.760 .
14. ↑ Miyoshi, N.; Matsuo, T.; Wada, M. (2005). "Kemin för alkylstrontiumhalogenidanaloger, del 2: Barbier-typ dialkylering av estrar 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 Magnetband med strontiumferrit (SrFe) partiklar
16. ↑ 1 2 Månadens mineraltillgång: Strontium . US Geological Survey (8 december 2014). Hämtad 16 augusti 2015. Arkiverad från originalet 28 april 2021. (obestämd)
17. ↑ [https://web.archive.org/web/20160304060707/http://www.abc-gid.ru/drugs/reestr/show/69404/ Arkiverad 4 mars 2016 på Wayback Machine ABC Magazine - Strontium- 89 klorid - Strontiumklorid [89Sr]]
18. ↑ Avhandling om ämnet "Modern taktik för systemisk strålbehandling med strontium-89-klorid vid komplex behandling av patienter med metastaserande benskador." abstrakt på special ... . Datum för åtkomst: 16 september 2012. Arkiverad från originalet den 3 maj 2012. (obestämd)
19. ↑ 1 2 Toxikologiska data om strontium (otillgänglig länk) . Hämtad 15 mars 2009. Arkiverad från originalet 5 maj 2009. (obestämd) 
20. ↑ TR EAEU 044/2017 Technical Regulations of the Eurasian Economic Union "Om säkerheten för förpackat dricksvatten, inklusive naturligt mineralvatten" - docs.cntd.ru. docs.cntd.ru _ Hämtad 27 december 2021. Arkiverad från originalet 27 december 2021. (obestämd)
21. ↑ Meija J. et al. Isotopiska sammansättningar av grundämnen 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Vol. 88 , nr. 3 . - s. 293-306 . - doi : 10.1515/pac-2015-0503 .

Litteratur

• Greenwood NN, Earnshaw A. Chemistry of the Elements  . — 2:a uppl. - Butterworth-Heinemann , 1997. - ISBN 0-08-037941-9 .

Länkar

• Strontium på webbelement
• Strontium på Popular Library of the Chemical Elements Arkiverad 13 februari 2006 på Wayback Machine

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor norsk Stor ryss Brockhaus och Efron italienska runt världen Litet Brockhaus och Efron Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
I bibliografiska kataloger BNE : XX528414 BNF : 12169122m GND : 4183762-9 J9U : 987007541334305171 LCCN : sh85129178 NDL : 00571781 NKC : ph543045