STRONCIJ: POVIJEST, STRUKTURA, SVOJSTVA, REAKCIJE I UPORABE - KEMIJA - 2025

Stroncij je zemnoalkalijski metal čiji kemijski simbol je gospodin Svježe rezano je bijela sa srebrno sjaj, ali kada je izložen zraku oksidira i stječe žućkastu boju. Iz tog razloga mora se zaštititi od kisika tijekom skladištenja.

Stroncij se izvlači iz njegovih vena u obliku minerala celestita ili celestina (SrSO ₄) i strontianita (SrCO ₃). Međutim, celestit je glavni oblik u kojem dolazi do iskopavanja stroncija, a njegova ležišta su u sedimentnim tlima i povezanim sa sumporom.

Metalni uzorak stroncija zaštićen atmosferom argona. Izvor: Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Matthias Zepperderivativni rad: Materijalisti

Celestit se pojavljuje u obliku rombičnih kristala, obično je bezbojan, staklast i proziran. Iako se stroncij ekstrahira na ovaj način, on se mora transformirati u odgovarajući karbonat iz kojeg se konačno smanjuje.

1790. stroncij su identificirali Adair Crawford i William Cruickshank kao novi element u rudniku olova u blizini grada Strontion u Argyllu u Škotskoj. Stroncij je izoliran 1807. godine Humphry Davy, korištenjem elektrolize.

Stroncij je prosti, duktilni metal i dobar provodnik električne energije; ali ima malu industrijsku i komercijalnu upotrebu. Jedna od njegovih primjena je stvaranje legura s aluminijom i magnezijem, poboljšavajući upravljanje i fluidnost ovih metala.

U periodičkoj tablici stroncij je smješten u skupini 2, između kalcija i barija, otkrivši da neka njegova fizička svojstva, kao što su gustoća, talište i tvrdoća, imaju intermedijarne vrijednosti u odnosu na one prikazane za kalcija i barija.

Stroncij se u prirodi pojavljuje kao četiri stabilna izotopa: ⁸⁸ Sr s obiljem.82,6%; ⁸⁶ S., s 9,9% suviška, ⁸⁷ S., s 7,0% suviška, i ⁸⁴ Sr, s 0,56% obilja.

⁹⁰ Sr je radioaktivni izotop koji je najštetnija sastavnica radioaktivnog ispada, produkt nuklearnih eksplozija i istjecanja iz nuklearnih reaktora, jer se zbog sličnosti kalcija i stroncija izotop nalazi u kostima, proizvode rak kostiju i leukemiju.

Povijest

Ispitan je mineral iz rudnika olova u blizini sela Strontian u Argyllu u Škotskoj. Prvobitno je identificiran kao vrsta barijevog karbonata. No, Adair Crawford i William Cruickshank su 1789. primijetili da je ispitivana tvar još jedna u pitanju.

Kemičar Thomas Charles Hope imenovao je novi mineralni strontit, a odgovarajuća "zemlja" (stroncijev oksid, SrO) nazvala ga je strontia.

1790. Crawford i Cruickshank su zapalili ispitivanu tvar i primijetili da je plamen grimizno crvene boje, različit od plamena zapaženih do tada u poznatim elementima. Zaključili su da su pred novim elementom.

1808. Sir William Humphry Davy podvrgnuo je elektrolizi vlažnoj smjesi hidroksida ili klorida stroncija s oksidom žive, koristeći katodu žive. Zatim je živa iz nastalog amalgama isparila, ostavljajući stroncij slobodnim.

Davy je izolirani element nazvao stroncij (stroncij).

Struktura i elektronska konfiguracija stroncija

Metalni stroncij kristalizira na sobnoj temperaturi u kubičnu (fcc) strukturu usmjerenu na lice.

U ovoj strukturi Sr atomi su smješteni na vrhovima i na kubnim površinama jedinične ćelije. Relativno je gušća od ostalih struktura (poput kubičnih ili bcc) po tome što ima ukupno četiri atoma Mr.

Atomi Sr ostaju sjedinjeni zahvaljujući metalnoj vezi, proizvodu preklapanja njihovih atomskih valencija u svim smjerovima unutar kristala. Ova orbitala je 5s koji prema elektroničkoj konfiguraciji ima dva elektrona:

5s ²

Tako nastaju puni 5s bend i 5p pojačani kondukcijski vod (teorija bendova).

Što se tiče ostalih metalnih faza, nema mnogo bibliografskih podataka, mada je izvjesno da su njihovi kristali podvrgnuti transformacijama kada su izloženi visokim pritiscima.

Oksidacijski brojevi

Stroncij, kao i drugi metali, ima veliku tendenciju gubitka valentnih elektrona; Ovo su dva elektrona iz orbite 5s. Dakle, Sr atomi se pretvaraju u dvovalentne katione Sr ²⁺ (M ²⁺, kao i ostali zemnoalkalijski metali), izoelektronski u kripto plemeniti plin. Kaže se da stroncij ima oksidacijski broj +2.

Kad umjesto da izgubi dva elektrona izgubi samo jedan, nastaje Sr ⁺ kation; i stoga je njegov broj oksidacije +1. Sr ⁺ je rijedak u spojevima dobivenim iz stroncija.

Svojstva

Izgled

Srebrno bijele boje, metalnog sjaja, s blagim žutim tonom.

Molekulska masa

87,62 g / mol.

Talište

777 ° C.

Vrelište

1.377 ° C.

Gustoća

-Ambient temperatura: 2,64 g / cm ³

-Liquid stanje (točka tališta): 2,375 g / cm ³

Topljivost

Topiv u alkoholu i kiselinama. Nije topiv u vodi, jer snažno reagira s njom.

Toplina fuzije

7,43 kJ / mol.

Toplina isparavanja

141 kJ / mol.

Toplinski molarni kapacitet

26,4 J / (mol · K).

Elektronegativnost

0,95 na Pauling ljestvici.

Energija ionizacije

Prva razina ionizacije: 549,5 kJ / mol.

Druga razina ionizacije: 1,064,2 kJ / mol.

Treća razina ionizacije: 4.138 kJ / mol.

Atomski radio

Empirijski 215 sati.

Kovalentni polumjer

195 ± 10 sati.

Toplinsko širenje

22,5 µm / (m · K) na 25 ° C.

Toplinska vodljivost

35,4 W / (mK).

Električni otpor

132 nΩ · m na 20 ° C.

Tvrdoća

1,5 na Mohsovoj skali.

Požarni potencijal

Stroncij, kada je fino podijeljen, spontano sagorijeva u zraku. Uz to se pali kada se zagrije iznad tališta i može biti opasno od eksplozije ako je izloženo toplini plamena.

skladištenje

Da biste izbjegli oksidaciju stroncija, preporučuje se čuvanje uronjeno u kerozin ili naftu. Stroncij treba čuvati na hladnom i dobro prozračenom mjestu, daleko od organskih i drugih lako oksidirajućih materijala.

Nomenklatura

Kako oksidacijski broj +1 nije tako čest, pretpostavlja se da postoji samo +2 radi pojednostavljenja nomenklature oko stroncijevih spojeva. Zato se u nomenklaturi dionica (II) na kraju imena zanemaruje; a u tradicionalnoj nomenklaturi uvijek završavaju sufiksom -ico.

Na primjer, SrO je stroncijev oksid ili kositar oksid, prema zalihama i tradicionalnim nomenklaturama.

oblici

Zbog velike reaktivnosti, metalni stroncij se u prirodi ne pojavljuje izolirano. Međutim, može se pronaći u njegovom elementarnom stanju zaštićenom od kisika, uranjanjem u kerozin ili u atmosferi inertnih plinova (poput plemenitih plinova).

Također je pronađena legura aluminija i magnezija, te agregata slitina kositra i olova. Stroncij se nalazi u ionskom obliku (Sr ²⁺) otopljenom u tlu ili morskoj vodi itd.

Stoga, govoriti o stronciju znači odnositi se na katione Sr ²⁺ (i u manjoj mjeri, Sr ⁺).

Također može komunicirati u ionskom obliku s drugim elementima kako bi tvorio soli ili druge kemijske spojeve; kao što su stroncijev klorid, karbonat, sulfat, sulfid itd.

Stroncij je prisutan uglavnom u dva minerala: celestitu ili celestinu (SrSO ₄) i strontitu (SrCO ₃). Celestit je glavni izvor vađenja stroncijuma.

Stroncij ima 4 prirodna izotopa od kojih je jedan u većem obilju ⁸⁸ g. Isto tako, postoje brojni radioaktivni izotopi, umjetno proizvedeni u nuklearnim reaktorima.

Biološka uloga

Nije poznata biološka uloga stroncija u kralježnjaka. Zbog sličnosti s kalcijem, može ga zamijeniti u koštanim tkivima; to jest, Sr ²⁺ potiskuje Ca ²⁺. Ali omjer koji se nalazi u kosti između stroncija i kalcija je između 1 / 1.000 i 1 / 2.000; to jest izuzetno malo.

Stoga stroncij ne smije ispunjavati prirodnu biološku funkciju u kostima.

Stroncijev ranelat korišten je u liječenju osteoporoze, jer izaziva otvrdnuće kostiju; ali u svakom slučaju, ovo je terapijsko djelovanje.

Jedan od rijetkih primjera biološke funkcije stroncija javlja se u Acantharei, radiolarnom protozoanu koji ima kostur s prisutnošću stroncija.

Gdje pronaći i producirati

Kristal celestita, mineraloški izvor stroncija. Izvor: Aram Dulyan (Korisnik: Aramgutang)

Stroncij se nalazi u otprilike 0,034% svih magmatskih stijena. Međutim, samo dva minerala: celestit ili celestin nalaze se u ležištima sa značajnim sadržajem stroncija.

Od dva važna minerala stroncij samo se celestit nalazi u dovoljnoj količini u sedimentnim naslagama kako bi se omogućilo stvaranje objekata za vađenje stroncija.

Strationit je korisniji od celestita, jer se veći dio stroncija proizvodi u obliku stroncijevog karbonata; ali jedva da su pronađena ležišta koja omogućavaju održivo kopanje.

Sadržaj stroncija u morskoj vodi kreće se između 82 i 90 umol / L, koncentracija mnogo niža od one kalcija, između 9,6 i 11 mmol / L.

Gotovo čitavo kopanje temelji se na ležištima celestita, budući da su stroncijanitne vene oskudne i ne baš profitabilne za vađenje stroncija iz njih. Unatoč tome, većina stroncija nastaje u obliku stroncijevog karbonata.

Pidgeonova metoda

Celestit se spaljuje u prisustvu ugljena kako bi se stroncijev sulfat pretvorio u stroncijev sulfid. U drugoj fazi, tamni materijal koji sadrži stroncijev sulfid otopi se u vodi i filtrira.

Zatim se otopina stroncijevog sulfida obradi ugljičnim dioksidom, da se dobije taloženje stroncijevog karbonata.

Stroncij se može izolirati varijantom Pidgeonove metode. Reakcija stroncijevog oksida i aluminija odvija se u vakuumu, gdje se stroncij pretvara u plin i transportira kroz proizvodnu retoru do kondenzatora, gdje se taloži kao kruta tvar.

Elektroliza

Stroncij se može dobiti u obliku šipki metodom kontaktne katodne elektrolize. U ovom postupku, hlađena željezna šipka koja djeluje kao katoda dolazi u dodir s površinom rastopljene smjese kalijevog klorida i stroncijevog klorida.

Kako se stroncij učvršćuje na katodi (željezna šipka), štap se diže.

reakcije

Uz hakogene i halogene

Stroncij je aktivni reducirajući metal i reagira s halogenima, kisikom i sumporom kako bi stvorio halogene, okside i sumpor. Stroncij je srebrnast metal, ali oksidira u stroncijev oksid kad je izložen zraku:

Sr (s) + 1 / 2O ₂ (g) => SrO (s)

Oksid tvori tamni sloj na metalnoj površini. Iako je njegova reakcija s klorom i sumporom sljedeća:

Sr (s) + Cl ₂ (g) => SrCl ₂ (s)

Sr (s) + S (l) => SrS (i)

Stroncij reagira sa stopljenim sumporom.

Zrakom

Može se kombinirati s kisikom kako bi tvorio stroncijev peroksid; ali za svoj stvaranje potreban je visoki tlak kisika. Također može reagirati s dušikom za stvaranje stroncijevog nitrida:

3Sr (s) + N ₂ (g) => Sr ₃ N ₂ (s)

Međutim, temperatura mora biti iznad 380 ° C kako bi došlo do reakcije.

S vodom

Stroncij može silovito reagirati s vodom, čime nastaje stroncijev hidroksid, Sr (OH) ₂ i plin vodik. Reakcija između stroncija i vode nema nasilje primijećeno u reakciji između alkalnih metala i vode, kao ni ono koje je opaženo u slučaju barija.

Sa kiselinama i vodikom

Stroncij može reagirati sa sumpornom kiselinom i dušičnom kiselinom, da tvori stroncijev sulfat i nitrat. Također se kombinira vruće s vodikom, čime nastaje stroncijev hidrid.

Stroncij, poput ostalih teških elemenata u bloku periodičke tablice, ima širok raspon koordinacijskih brojeva; kao što su 2, 3, 4, 22 i 24, na primjer, spojevi poput SrCd ₁₁ i SrZn ₁₃.

Prijave

- Elementarni stroncij

legure

Koristi se kao eutektički modifikator za poboljšanje čvrstoće i duktilnosti Al-Ag legure. Koristi se kao inokulant u ljevaonici duktilnog željeza za kontrolu stvaranja grafita. Također se dodaje legura kositra i olova za dodavanje žilavosti i duktilnosti.

Uz to se koristi kao deoksidizator za bakar i broncu. Mala količina stroncija dodaje se rastaljenom aluminiju radi optimizacije topljivosti metala, što ga čini pogodnijim za izradu predmeta koji su tradicionalno izrađeni od čelika.

To je legirajuće sredstvo za aluminij ili magnezij koji se koristi u lijevanju blokova motora i kotača. Stroncij poboljšava upravljivost i fluidnost metala na koji je legiran.

izotopi

Unatoč svom štetnom djelovanju, ⁹⁰ Sr koristi se kao termoelektrični generator, koristeći toplinsku energiju svog zračenja za proizvodnju dugotrajne električne energije, s primjenom u svemirskim vozilima, udaljenim istraživačkim stanicama i navigacijskim bukama.

⁸⁹ S. se koristi u liječenju raka kostiju, korištenjem radioaktivnog zračenja P tip za uništavanje stanica tumora.

Atom stroncija korišten je za uspostavljanje sustava za mjerenje vremena, koji jedva zaostaje jednu sekundu svakih 200 milijuna godina. Zbog čega je to najtačniji sat.

- Spojevi

Karbonat

Feri i magneti

Stroncijev karbonat (SrCO ₃) reagira s željeznim oksidom (Fe ₂ O ₃) na temperaturi između 1.000 i 1.300 ° C, čime nastaje ferit stroncij. Ova obitelj ferita ima opću formulu SrFe _x O ₄.

Keramički magneti izrađeni su od ferita i koriste se u raznim primjenama. Među njima: proizvodnja zvučnika, motora za automobilske brisače stakla i igračaka za djecu.

Stroncijev karbonat koristi se i u proizvodnji stakla za televizijske ekrane i displeje.

Naočale

Osim što poboljšava svojstvo stakla za prikaze s tekućim kristalima (LCD), koristi se i u glaziranju keramičkih proizvoda, pojačavajući njegovu otpornost na ogrebotine i stvaranje mjehurića tijekom pečenja.

Koristi se u proizvodnji stakla koje se upotrebljava u optici, staklenim proizvodima i rasvjeti. Također je dio stakloplastike i laboratorijskih i farmaceutskih naočala, jer povećava tvrdoću i otpornost na ogrebotine, kao i njegovu svjetlinu.

Proizvodnja metala i soli

Koristi se za dobivanje cinka visoke čistoće, jer pridonosi uklanjanju nečistoća olova. Pomaže u proizvodnji stroncijevog kromata, spoja koji se koristi kao inhibitor korozije u tiskarskim bojama.

Otpadne vode i fosforescentne svjetiljke

Koristi se u obradi otpadnih voda za uklanjanje sulfata. Osim toga, koristi se u proizvodnji ortofosforne kiseline, koja se koristi u proizvodnji fluorescentnih svjetiljki.

Pirotehnika

Stroncijev karbonat, poput ostalih stroncijevih soli, koristi se u vatrometu kako bi mu pružio grimizno crvenu boju. Mrlja koja se također koristi u ispitivanju stroncija.

Hidroksid

Koristi se za ekstrakciju šećera iz repe, budući da se stroncijev hidroksid kombinira sa šećerom kako bi se dobio složeni saharid. Kompleks se može odvojiti djelovanjem ugljičnog dioksida, ostavljajući šećer slobodnim. Također se koristi u stabilizaciji plastike.

Oksid

Prisutna je u čaši koja se koristi za izradu televizijske cijevi za slike, počevši s ovom primjenom 1970. Televizori u boji, kao i drugi uređaji koji sadrže katodne zrake, potrebni su da se stroncij koristi na prednjoj ploči kako bi se zaustavio. X-zrake.

Ovi televizori se više ne koriste jer su katodne cijevi zamijenjene drugim uređajima i stoga uporaba stroncijevih spojeva nije potrebna.

S druge strane, stroncijev oksid koristi se za poboljšanje kvalitete keramičkih glazura.

Klorid

Stroncijev klorid koristi se u nekim pastama za zube za osjetljive zube i za izradu vatrometa. Pored toga, koristi se ograničeno za uklanjanje neželjenih plinova u posudama podvrgnutim vakuumu.

ranelate

Koristi se u liječenju osteoporoze, jer povećava gustoću kostiju i smanjuje učestalost prijeloma. Primijenjeno lokalno, inhibira senzornu iritaciju. Međutim, njegova se upotreba smanjila zbog dokaza da povećava učestalost kardiovaskularnih bolesti.

Aluminatni

Koristi se kao dodatak u industriji elektronike. Također se često koristi kako bi određene igračke blistale u mraku, jer je to kemijski i biološki inertan spoj.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Stroncij. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
3. Timothy P. Hanusa. (2019). Stroncij. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
4. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Stroncij. PubChem baza podataka. CID = 5359327. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Traci Pedersen. (20. svibnja 2013.). Činjenice o stronciju. Oporavilo od: lifecience.com
6. Dr. Doug Stewart. (2019). Činjenice elementa stroncija. Oporavilo od: chemicool.com
7. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (03. srpnja 2019.). Činjenice stroncija (atomski broj 38 ili Sr). Oporavilo od: misel.com
8. Lenntech BV (2019). Stroncij. Oporavilo od: lenntech.com