strontium (Dansk)

Sr, et kemisk element i gruppe II i Mendeleevs periodiske system. Atomnummer, 38; atomvægt, 87,62. Et sølv-hvidt metal. Naturligt strontium er en blanding af de fire stabile isotoper 84Sr, 86Sr, 87Sr og 88Sr, med 88Sr de mest almindelige (82,56 procent).

Radioaktive strontiumisotoper er opnået kunstigt. Disse isotoper har massetal fra 80 til 97, og de inkluderer 90Sr, som har en halveringstid på 27,7 år og er dannet i uranfission. I 1790 opdagede den skotske læge A. Crawford, da han studerede et mineral fundet i nærheden af landsbyen Strontian i Skotland, at mineralet indeholdt en tidligere ukendt “jord”, som fik navnet “strontia”. Det blev senere fundet, at strontia er oxid af strontium SrO. I 1808 udsatte H. Davy en blanding af det fugtede hydroxid Sr (OH) 2 og kviksølvoxid for elektrolyse med en kviksølvkatode og opnåede en amalgam af strontium.

Fordeling i naturen. Det gennemsnitlige indhold af strontium i jordskorpen (clarke) er 3,4 × 10-2 vægtprocent. Strontium er et tilbehørselement af calcium i geokemiske processer. Cirka 30 mineraler af strontium kendes, hvoraf celetit (SrSO4) og strontianit (SrCO3) er de vigtigste. I magmatiske klipper findes strontium primært i spredt form, og det er til stede som en isomorf blanding i krystalgitterne af calcium-, kalium- og bariummineraler. I biosfæren akkumuleres strontium i carbonatklipper og især i sedimenterne i saltsøer og laguner (celestitaflejringer).

Fysiske og kemiske egenskaber. Ved stuetemperatur er gitteret af strontium ansigt-centreret kubisk (α-Sr) med afstand a = 6.0848 Ångstrøm (Å). Over 248 ° C omdannes strontium til den sekskantede modifikation (β-Sr) med gitterafstand a = 4,32 Å og c = 7,06 Å, og ved 614 ° C omdannes det til kropscentreret kubisk modifikation (γ-Sr ), med a = 4,85 Å. Strontium har en atomradius på 2,15 Å, og den ioniske radius på Sr2 + er 1,20 Å. Densiteten af a-formen er 2,63 g / cm3 (ved 20 ° C). Strontium har et smeltepunkt på 770 ° C, et kogepunkt på 1383 ° C, en specifik varme på 737,4 kilojoules / kg- ° K (0,176 kalorie / g- ° C) og en resistivitet på 22,76 × 10-6 ohm- cm – 1. Strontium er paramagnetisk med en magnetisk modtagelighed på 91,2 × 10–6 ved stuetemperatur.

Strontium er et blødt duktilt metal, der let skæres med en kniv. Konfigurationen af den ydre elektronunderskal er 5s2, og i dets forbindelser har strontium normalt en oxidationstilstand på + 2. Elementet er et jordalkalimetal, der har samme kemiske egenskaber som Ca og Ba. Metallisk strontium oxideres hurtigt i luften og danner en gullig overfladefilm indeholdende oxid SrO, peroxid SrO2 og nitrid Sr3N2. Strontium reagerer med ilt under normale forhold for at danne oxid SrO, et gråhvidt pulver, der i luften let omdannes til carbonatet SrCO3; det reagerer kraftigt med vand og danner hydroxidet Sr (OH) 2, som er en stærkere base end Ca (OH) 2. Strontium antændes let ved opvarmning i luften, og strontium i pulverform antændes spontant i luften. Elementet opbevares således i hermetisk lukkede beholdere under et lag petroleum. Strontium nedbryder voldsomt vand med frigørelsen af brint og dannelsen af strontiumhydroxid. Ved forhøjede temperaturer reagerer elementet med hydrogen (> 200 ° C), nitrogen (> 400 ° C), phosphor, svovl, og halogenerne. Efter opvarmning danner strontium intermetalliske forbindelser med metaller, for eksempel SrPb3, SrAg4, SrHg8 og SrHg12. Af strontiumsaltene opløses halogeniderne (med undtagelse af fluoridet), nitrat, acetat og chlorat let i vand, mens carbonat, sulfat, oxalat og phosphat er vanskeligt opløselige. Udfældningen af strontium som oxalat og sulfat anvendes til den analytiske identifikation af grundstoffet. Mange strontiumsalte danner krystalhydrater, hvor krystallisationsvandet omfatter et til seks molekyler. Strontiumsulfid, SrS, hydrolyseres gradvist af vand; strontiumnitrid, Sr3N2 (sorte krystaller), nedbrydes let af vand med frigørelsen af NH3 og Sr (OH) 2. Strontium er let opløseligt i flydende ammoniak, hvilket giver mørkeblå opløsninger.

Produktion og anvendelse. De vigtigste råmaterialer til fremstilling af strontiumforbindelser er koncentraterne opnået ved forbinding af celestit og strontianit. Metallisk strontium opnås ved reduktion af strontiumoxid ved anvendelse af aluminium ved 1100o – 1150 ° C;

4SrO + 2A1 = 3Sr + SrO · Al2O3

Processen udføres batchvis i elektrodevakuumapparat ved et tryk på 1 newton / m2 (10-2 mm Hg). Strontiumdampe kondenseres på den afkølede overflade af kondensatoren placeret inde i apparatet.Ved afslutningen af reduktionsprocessen fyldes apparatet med argon, og kondensatet strømmer efter smeltning ind i en form. Strontium produceres også ved elektrolyse af en smelte, der indeholder 85 procent SrCI2 og 15 procent KC1, skønt udbyttet i form af den strøm, der forbruges ved denne proces, er lavt, og det opnåede strontiummetal indeholder urenheder i form af strontiumnitrid og oxid, og salte af strontium. I industrien fremstilles legeringer af strontium, for eksempel dem med tin, ved elektrolyse ved hjælp af en flydende katode.

Metallisk strontium har kun få praktiske anvendelser. Det tjener til deoxidering af kobber og bronze. Strontium 90 er en kilde til betastråling i atombatterier. Strontium bruges til fremstilling af luminoforer og fotoceller såvel som stærkt pyroforiske legeringer. Strontiumoxid er en bestanddel af visse optiske briller og oxidovertrukne katoder i elektronrør. Forbindelser med strontium bruges til at give flammer en levende kirsebærrød farve og har således fundet anvendelse i pyroteknik. Strontianit indføres i slagge til fjernelse af svovl og fosfor fra højkvalitetsstål, og strontiumcarbonat anvendes i ikke-flygtige getters og tilsættes lak og emaljer, der er modstandsdygtige over for atmosfæriske effekter, der anvendes til belægning af porcelæn, stål og varmebestandige legeringer . Strontiumchromat, SrCrO4, et ekstremt hurtigt pigment, anvendes til fremstilling af kunstneres maling, og strontiumtitanat, SrTiO3, bruges som ferroelektrisk og bestanddel af piezoelektrisk keramik. Strontiumsalte af fedtsyrer (“strontiumsæber”) anvendes til fremstilling af specielle smøremiddelfedt.

Salte og forbindelser af strontium har lav toksicitet og sikkerhedsforanstaltningerne, som er standard for håndtering af salte af alkali og jordalkalimetaller, skal overholdes, når man arbejder med dem.

Strontium i organismer. Strontium er en bestanddel af mikroorganismer, planter, og dyr. Skeletterne til marine radiolari-ans (Acanthria) består af strontiumsulfat (celestit). Marine alger indeholder 26-140 mg strontium pr. 100 g tørstof, mens jordbaserede planter indeholder 2,6 mg; havdyr indeholder 2–50 mg og landdyr 1,4 mg. Bakterier indeholder 0,27-30 mg strontium. Akkumuleringen af strontium i forskellige organismer afhænger ikke kun af organismenes art og særlige træk, men også af forholdet mellem strontium og andre grundstoffer i miljøet, hovedsagelig Ca og P, og om tilpasning af organismen t o et givet geokemisk miljø.

Dyr får strontium fra vand og mad. Elementet absorberes af tyndtarmen og elimineres hovedsageligt af tyktarmen. Et antal stoffer (polysaccharider af alger, kationbytterharpikser) hæmmer assimilering af strontium. Strontium opbevares hovedsageligt i knoglevæv, hvor asken af knoglevæv indeholder ca. 0,02 procent strontium. I andre væv er indholdet ca. 0,0005 procent. Et overskud af strontiumsalte i rotternes diæt forårsager “strontium” -rickets. Et øget indhold af strontium i organismen observeres hos dyr, der lever på jord med en betydelig mængde celestit, et indhold, der kan føre til knogleskørhed, rickets og andre sygdomme. Sarkoidose forekommer undertiden i biogeokemiske provinser, der er rige på strontium, såsom visse regioner i Centralasien, Østasien og Nordeuropa.

Strontium 90. Blandt de kunstige isotoper af strontium figurerer den langlivede radionuklidstrontium 90 fremtrædende i den radioaktive forurening af biosfæren. En gang i miljøet viser 90Sr en evne til at deltage (hovedsageligt med Ca) i metaboliske processer i planter, dyr og mennesker. Ved vurderingen af forureningen af biosfæren med 90Sr beregnes 90Sr / Ca-forholdet i strontiumenheder (1 SU = 10-12 curie på 90Sr pr. gram Ca). der opstår i bevægelsen af 90Sr og Ca langs biologiske kæder og fødekæder udtrykkes kvantitativt ved diskriminationskoefficienten – forholdet mellem 90Sr / Ca-forholdet i et givet link af den biologiske eller fødekæden og forholdet i det foregående link. I det sidste led i en fødekæde er koncentrationen af “Sr som regel signifikant mindre end i startleddet.

Strontium 90 kan komme ind i planter direkte ved enten at forurene bladene eller komme ind gennem rødder fra jorden. I sidstnævnte tilfælde har jordtypen, jordens fugtighed, pH og indholdet af Ca og organiske stoffer en stor effekt. Bælgfrugter og rodafgrøder har relativt høje akkumuleringer af strontium 90, mens græs, herunder korn og hør har lavere indhold. Der opsamles væsentligt mindre strontium 90 i frø og frugter af planter end i andre organer; for eksempel er der ti gange så meget 90Sr i bladene og stænglerne af hvede end i kornet.Hos dyr, der primært får 90Sr fra plantefødevarer, og mennesker, der hovedsageligt får det fra komælk og fisk, akkumuleres isotopen stort set i knoglerne. Opbygningen af 90Sr i organismen hos dyr og mennesker afhænger af faktorer som organismenes alder, mængden af det indtagne radionuklid og vækstraten for nyt knoglevæv. Strontium 90 udgør en stor fare for børn, der får isotopen fra mælk og akkumulerer den i hurtigt voksende knoglevæv.

Den biologiske effekt af 90Sr er relateret til fordelingen af isotopen i kroppen (ophobning i skelettet). Effekten afhænger også af dosen af betastråling produceret af 90Sr og isotopens datter radioisotop, 90Y. Med det langvarige indtag på 90Sr, selv i relativt små mængder, kan leukæmi og osteosarkom udvikle sig som et resultat af den kontinuerlige bestråling af knoglevævet. Væsentlige ændringer i knoglevæv observeres med et indhold på 90Sr i kosten på ca. 1 mikrokurie pr. Gram Ca. Traktaten om nukleart testforbud (1963), som forbyder afprøvning af atomvåben i atmosfæren og det ydre rum og under vandet, har ført til en næsten total eliminering af strontium 90 fra atmosfæren og til en reduktion af isotopens mobile former i jord.