Стронций (Sr) е химичен елемент, алкалоземен метал от 2-ра група на периодичната таблица. Използва се в червени сигнални светлини и фосфор, представлява сериозна опасност за здравето при радиоактивно замърсяване.
История на откриването
Минерал от оловна мина близо до село Strontian в Шотландия. Първоначално е бил признат като разновидност на бариев карбонат, но Адаър Крауфорд и Уилям Крукшанк предполагат през 1789 г., че това е различно вещество. Химикът Томас Чарлз Хоуп нарече новия минерал стронтит на името на селото, а съответният стронциев оксид SrO, стронций. Металът е изолиран през 1808 г. от сър Хъмфри Дейви, който електролизира смес от мокър хидроксид или хлорид с живачен оксид с помощта на живачен катод и след това изпарява живака от получената амалгама. Той нарече новия елемент, използвайки корена на думата "стронций".
Да бъдеш сред природата
Относителното изобилие на стронций, тридесет и осмия елемент от периодичната таблица, в космоса се оценява на 18,9 атома за всеки 106 силициеви атома. Касае се за0,04% от масата на земната кора. Средната концентрация на елемента в морската вода е 8 mg/L.
Химическият елемент стронций е широко разпространен в природата и се смята, че е 15-ото най-разпространено вещество на Земята, достигайки концентрации от 360 части на милион. Предвид неговата изключителна реактивност, той съществува само под формата на съединения. Основните му минерали са селестин (сулфат SrSO4) и стронцианит (карбонат SrCO3). От тях селеститът се среща в достатъчни количества за печеливш добив, като повече от 2/3 от световните доставки идват от Китай, а Испания и Мексико доставят повечето от останалите. Въпреки това е по-изгодно да се добива стронцианит, тъй като стронцийът се използва по-често в карбонатна форма, но има сравнително малко известни находища.
Свойства
Стронцият е мек метал, подобен на оловото, който блести като сребро при рязане. Във въздуха той бързо реагира с кислород и влага, присъстващи в атмосферата, придобивайки жълтеникав оттенък. Следователно, той трябва да се съхранява изолирано от въздушните маси. Най-често се съхранява в керосин. В природата не се среща в свободно състояние. Придружавайки калция, стронцийът е включен само в 2 основни руди: целестит (SrSO4) и стронцианит (SrCO3).
В поредицата химични елементи магнезий-калций-стронций (алкалоземни метали) Sr е в група 2 (бившата 2A) на периодичната таблица между Ca и Ba. Освен това се намира в 5-ия период между рубидий и итрий. Тъй като атомният радиус на стронцияподобно на радиуса на калция, той лесно замества последния в минерали. Но е по-мек и по-реактивен във вода. При контакт образува хидроксид и водороден газ. Известни са 3 алотропи на стронций с точки на преход от 235°C и 540°C.
Алкалоземният метал обикновено не реагира с азот под 380°C и образува само оксид при стайна температура. Въпреки това, под формата на прах, стронцийът спонтанно се запалва, образувайки оксид и нитрид.
Химически и физични свойства
Характеристика на химичния елемент стронций според плана:
- Име, символ, атомен номер: стронций, Sr, 38.
- Група, точка, блок: 2, 5, s.
- Атомна маса: 87,62 g/mol.
- E-конфигурация: [Kr]5s2.
- Разпределение на електроните в черупки: 2, 8, 18, 8, 2.
- Благодарност: 2.64g/cm3.
- Точки на топене и кипене: 777 °C, 1382°C.
- Състояние на окисление: 2.
Изотопи
Естественият стронций е смес от 4 стабилни изотопа: 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7,0%) и 84Sr (0,56%). От тях само 87Sr е радиогенен - образува се от разпадането на радиоактивния изотоп на рубидий 87Rb с период на полуразпад 4,88 × 10 10 години. Смята се, че 87Sr е произведен по време на "първична нуклеосинтеза" (ранен етап на Големия взрив) заедно с изотопи 84Sr,86 Sr и 88Sr. Зависи отместоположения, съотношението 87Sr и 86Sr може да се различава повече от 5 пъти. Това се използва при датиране на геоложки проби и при определяне на произхода на скелети и глинени артефакти.
В резултат на ядрени реакции са получени около 16 синтетични радиоактивни изотопа на стронций, от които най-издръжливият е 90Sr (период на полуразпад 28,9 години). Този изотоп, произведен при ядрена експлозия, се счита за най-опасния продукт на разпад. Поради химическото си сходство с калция, той се абсорбира в костите и зъбите, където продължава да изхвърля електрони, причинявайки радиационно увреждане, увреждане на костния мозък, нарушавайки образуването на нови кръвни клетки и причинявайки рак.
Въпреки това, при медицински контролирани условия, стронций се използва за лечение на някои повърхностни злокачествени заболявания и рак на костите. Използва се също под формата на стронциев флуорид в химически източници на ток и в радиоизотопни термоелектрически генератори, които преобразуват топлината от радиоактивния му разпад в електричество, служейки като дълготрайни, леки източници на енергия в навигационни шамандури, отдалечени метеорологични станции и космически кораби.
89Sr се използва за лечение на рак, тъй като атакува костната тъкан, произвежда бета радиация и се разпада след няколко месеца (полуживот 51 дни).
Химическият елемент стронций не е от съществено значение за висшите форми на живот, неговите соли обикновено са нетоксични. Какво прави90Sr опасен, използва се за увеличаване на костната плътност и растеж.
Връзки
Свойствата на химичния елемент стронций са много сходни с тези на калция. В съединенията Sr има изключителната степен на окисление +2 като йон Sr2+. Металът е активен редуктор и лесно реагира с халогени, кислород и сяра за получаване на халогениди, оксид и сулфид.
Стронциевите съединения имат доста ограничена търговска стойност, тъй като съответните калциеви и бариеви съединения обикновено правят същото, но са по-евтини. Някои от тях обаче са намерили приложение в индустрията. Все още не е измислено с какви вещества да се постигне пурпурен цвят при фойерверки и сигнални светлини. Понастоящем само стронциеви соли като Sr(NO3)2 и Sr(ClO) хлорат се използват за постигане на този цвят.3)2 . Около 5-10% от общото производство на този химичен елемент се изразходва от пиротехника. Стронциевият хидроксид Sr(OH)2 понякога се използва за извличане на захар от меласа, тъй като образува разтворим захарид, от който захарта може лесно да се регенерира под действието на въглероден диоксид. SrS моносулфидът се използва като депилиращ агент и съставка в фосфора на електролуминесцентни устройства и светещи бои.
Стронциевите ферити образуват семейство съединения с общата формула SrFexOy, получени в резултат на висока температура (1000-1300 °C) реакция SrCO3 иFe2O3. Използват се за направата на керамични магнити, които се използват широко в високоговорители, двигатели за чистачки на предното стъкло на автомобили и детски играчки.
Производство
Най-минерализираният селестит SrSO4 се превръща в карбонат по два начина: или директно излужен с разтвор на натриев карбонат, или нагряван с въглища за образуване на сулфид. На втория етап се получава тъмно оцветено вещество, съдържащо предимно стронциев сулфид. Тази "черна пепел" се разтваря във вода и се филтрира. Стронциевият карбонат се утаява от сулфидния разтвор чрез въвеждане на въглероден диоксид. Сулфатът се редуцира до сулфид чрез карботермична редукция SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. Клетката може да бъде произведена чрез катоден електрохимичен контакт, при който охладен железен прът, действащ като катод, докосва повърхността на смес от калиеви и стронциеви хлориди и се издига, когато стронцийът се втвърди върху нея. Реакциите върху електродите могат да бъдат представени по следния начин: Sr2+ + 2e- → Sr (катод); 2Cl- → Cl2 + 2e- (анод).
Metallic Sr може също да бъде възстановен от неговия оксид с алуминий. Той е ковък и пластичен, добър проводник на електричество, но се използва сравнително малко. Едно от приложенията му е като легиращ агент за алуминий или магнезий при леене на цилиндрови блокове. Стронций подобрява обработваемостта и устойчивостта на пълзенеметални. Алтернативен начин за получаване на стронций е редуцирането на неговия оксид с алуминий във вакуум при температура на дестилация.
За търговска употреба
Химическият елемент стронций се използва широко в стъклото на цветни телевизионни електронно-лъчеви тръби за предотвратяване на проникването на рентгенови лъчи. Може да се използва и в спрей бои. Това изглежда е един от най-вероятните източници на обществено излагане на стронций. В допълнение, елементът се използва за производство на феритни магнити и рафиниране на цинк.
Стронциевите соли се използват в пиротехниката, защото оцветяват пламъка в червено при изгаряне. А сплав от стронциеви соли с магнезий се използва като част от запалителни и сигнални смеси.
Титанатът има изключително висок коефициент на пречупване и оптична дисперсия, което го прави полезен в оптиката. Може да се използва като заместител на диамантите, но рядко се използва за тази цел поради изключителната си мекота и уязвимост към надраскване.
Стронциевият алуминат е ярък фосфор с дълготрайна фосфоресцентна стабилност. Оксидът понякога се използва за подобряване на качеството на керамичните глазури. Изотопът 90Sr е един от най-добрите дългоживеещи високоенергийни бета излъчватели. Използва се като източник на енергия за радиоизотопни термоелектрически генератори (RTG), които преобразуват топлината, отделена при разпадането на радиоактивните елементи, в електричество. Тези устройства се използват вкосмически кораб, отдалечени метеорологични станции, навигационни шамандури и т.н. - където се изисква лек и дълготраен ядрено-електрически източник на енергия.
Медицинска употреба на стронций: характеристика на свойствата, лечение с лекарства
Изотоп 89Sr е активната съставка в радиоактивното лекарство Metastron, използвано за лечение на болка в костите, причинена от метастатичен рак на простатата. Химическият елемент стронций действа като калций, основно се включва в костите на места с повишена остеогенеза. Тази локализация фокусира радиационния ефект върху раковата лезия.
Радиоизотопът 90Sr също се използва в терапията на рак. Неговото бета лъчение и дългият полуживот са идеални за повърхностна лъчева терапия.
Експериментално лекарство, направено чрез комбиниране на стронций с ранелова киселина, насърчава растежа на костите, увеличава костната плътност и намалява фрактурите. Строниевият ранелат е регистриран в Европа като средство за лечение на остеопороза.
Стронциевият хлорид понякога се използва в пасти за зъби за чувствителни зъби. Съдържанието му достига 10%.
предпазни мерки
Чистият стронций има висока химическа активност и в смачкано състояние металът спонтанно се запалва. Следователно този химичен елемент се счита за опасност от пожар.
Влияние върху човешкото тяло
Човешкото тяло усвоява стронция по същия начин като калция. Тези дваматаЕлементите са толкова сходни химически, че стабилните форми на Sr не представляват значителен риск за здравето. За разлика от тях, радиоактивният изотоп 90Sr може да доведе до различни костни заболявания и заболявания, включително рак на костите. Единицата за стронций се използва за измерване на радиацията на погълнатия 90Sr.
