estroncio

Sr, un elemento químico del grupo II del sistema periódico de Mendeleev. Número atómico, 38; peso atómico, 87,62. Un metal blanco plateado. El estroncio natural es una mezcla de los cuatro isótopos estables 84Sr, 86Sr, 87Sr y 88Sr, siendo el 88Sr el más común (82,56 por ciento).

Los isótopos de estroncio radiactivo se han obtenido artificialmente. Estos isótopos tienen números de masa que van de 80 a 97, e incluyen 90Sr, que tiene una vida media de 27,7 años y se forma en la fisión del uranio. En 1790, el médico escocés A. Crawford, al estudiar un mineral encontrado cerca del pueblo de Strontian en Escocia, descubrió que el mineral contenía una «tierra» previamente desconocida, a la que se le dio el nombre de «estroncia». Más tarde se descubrió que la estroncia es el óxido de estroncio SrO. En 1808, H. Davy sometió una mezcla de hidróxido Sr (OH) 2 humedecido y óxido mercúrico a electrólisis con un cátodo de mercurio y obtuvo una amalgama de estroncio.

Distribución en la naturaleza. El contenido medio de estroncio en la corteza terrestre (clarke) es de 3,4 × 10–2 por ciento en peso. El estroncio es un elemento accesorio del calcio en los procesos geoquímicos. Se conocen aproximadamente 30 minerales de estroncio, de los cuales celes-tita (SrSO4) y estrontianita (SrCO3) son los más importantes. En las rocas magmáticas, el estroncio se encuentra principalmente en forma dispersa y está presente como una mezcla isomorfa en las redes cristalinas de minerales de calcio, potasio y bario. En la biosfera, el estroncio se acumula en las rocas carbonatadas y, especialmente, en los sedimentos de lagunas y lagunas saladas (depósitos de celestita).

Propiedades físicas y químicas. A temperatura ambiente, la red de estroncio es cúbica centrada en las caras (α-Sr), con un espaciado a = 6.0848 angstroms (Å). Por encima de 248 ° C, el estroncio se convierte en la modificación hexagonal (β-Sr), con espaciamientos de celosía a = 4,32 Å yc = 7,06 Å, y a 614 ° C se convierte en la modificación cúbica centrada en el cuerpo (γ-Sr ), con a = 4,85 Å. El estroncio tiene un radio atómico de 2.15 Å y el radio iónico de Sr2 + es 1.20 Å. La densidad de la forma α es de 2,63 g / cm3 (a 20 ° C). El estroncio tiene un punto de fusión de 770 ° C, un punto de ebullición de 1383 ° C, un calor específico de 737,4 kilojulios / kg- ° K (0,176 calorías / g- ° C) y una resistividad de 22,76 × 10-6 ohmios. cm – 1. El estroncio es paramagnético, con una susceptibilidad magnética de 91,2 × 10–6 a temperatura ambiente.

El estroncio es un metal dúctil blando que se corta fácilmente con un cuchillo. La configuración de la subcapa externa de electrones es 5s2, y en sus compuestos, el estroncio generalmente tiene un estado de oxidación de + 2. El elemento es un metal alcalinotérreo que tiene propiedades químicas similares al Ca y Ba. El estroncio metálico se oxida rápidamente en el aire, formando una película superficial amarillenta que contiene el óxido SrO, el peróxido SrO2 y el nitruro Sr3N2. El estroncio reacciona con el oxígeno en condiciones normales para formar el óxido SrO, un polvo blanco grisáceo, que en el aire se convierte fácilmente en el carbonato SrCO3; reacciona vigorosamente con el agua, formando el hidróxido Sr (OH) 2, que es una base más fuerte que el Ca (OH) 2. El estroncio se enciende fácilmente al calentarlo en el aire y el estroncio en polvo se enciende espontáneamente en el aire. Por lo tanto, el elemento se almacena en recipientes herméticamente cerrados bajo una capa de queroseno. El estroncio descompone violentamente el agua, con la liberación de hidrógeno y la formación de hidróxido de estroncio. A temperaturas elevadas, el elemento reacciona con hidrógeno (> 200 ° C), nitrógeno (> 400 ° C), fósforo, azufre, y los halógenos. Al calentarse, el estroncio forma compuestos intermetálicos con metales, por ejemplo, SrPb3, SrAg4, SrHg8 y SrHg12. De las sales de estroncio, los haluros (con la excepción del fluoruro), nitrato, acetato y clorato se disuelven fácilmente en agua, mientras que el carbonato, sulfato, oxalato y fosfato son difícilmente solubles. La precipitación de estroncio como oxalato y sulfato se utiliza para la identificación analítica del elemento. Muchas sales de estroncio forman hidratos de cristales en los que el agua de cristalización comprende de una a seis moléculas. El sulfuro de estroncio, SrS, se hidroliza gradualmente con agua; El nitruro de estroncio, Sr3N2 (cristales negros), se descompone fácilmente por el agua con la liberación de NH3 y Sr (OH) 2. El estroncio es fácilmente soluble en amoníaco líquido, dando soluciones de color azul oscuro.

Producción y uso. Las principales materias primas para la producción de compuestos de estroncio son los concentrados obtenidos de la preparación de celestita y estrontianita. El estroncio metálico se obtiene mediante la reducción de óxido de estroncio utilizando aluminio a 1100o – 1150 ° C;

4SrO + 2A1 = 3Sr + SrO · Al2O3

El proceso se lleva a cabo por lotes en un aparato de vacío con electrodo a una presión de 1 newton / m2 (10–2 mm Hg). Los vapores de estroncio se condensan en la superficie enfriada del condensador colocado dentro del aparato.Al final del proceso de reducción, el aparato se llena con argón y el condensado, después de fundirse, fluye hacia un molde. El estroncio también se produce por electrólisis de una masa fundida que contiene 85 por ciento de SrCI2 y 15 por ciento de KC1, aunque el rendimiento en términos de corriente consumida en este proceso es bajo, y el estroncio metálico obtenido contiene impurezas en forma de nitruro y óxido de estroncio y las sales de estroncio. En la industria, las aleaciones de estroncio, por ejemplo las que contienen estaño, se producen por electrólisis utilizando un cátodo líquido.

El estroncio metálico tiene pocos usos prácticos. Sirve en la desoxidación de cobre y bronce. El estroncio 90 es una fuente de radiación beta en las baterías atómicas. El estroncio se utiliza en la fabricación de luminóforos y fotocélulas, así como en aleaciones fuertemente pirofóricas. El óxido de estroncio es un componente de ciertos vidrios ópticos y cátodos recubiertos de óxido en tubos de electrones. Los compuestos de estroncio se utilizan para impartir un vivo color rojo cereza a las llamas y, por lo tanto, han encontrado uso en pirotecnia. La estrontianita se introduce en la escoria para eliminar el azufre y el fósforo de los aceros de alta calidad, y el carbonato de estroncio se utiliza en getters no volátiles y se añade a las lacas y esmaltes resistentes a los efectos atmosféricos que se utilizan para revestir porcelana, acero y aleaciones resistentes al calor . El cromato de estroncio, SrCrO4, un pigmento extremadamente rápido, se utiliza en la preparación de pinturas para artistas, y el titanato de estroncio, SrTiO3, se utiliza como ferroeléctrico y constituyente de cerámicas piezoeléctricas. Las sales de estroncio de los ácidos grasos («jabones de estroncio») se utilizan para la producción de grasas lubricantes especiales.

Las sales y compuestos de estroncio tienen baja toxicidad, y las precauciones de seguridad, que son estándar para la manipulación de sales de álcali y metales alcalinotérreos, deben tenerse en cuenta al trabajar con ellos.

El estroncio en los organismos. El estroncio es un componente de microorganismos, plantas, y animales. Los esqueletos de radiolarios marinos (Acanthria) consisten en sulfato de estroncio (celestita). Las algas marinas contienen 26-140 mg de estroncio por 100 g de materia seca, mientras que las plantas terrestres contienen 2,6 mg; los animales marinos contienen 2-50 mg, y los animales terrestres 1,4 mg. Las bacterias contienen 0,27 a 30 mg de estroncio. La acumulación de estroncio en varios organismos depende no solo de la especie y las características especiales del organismo, sino también de la proporción de estroncio con respecto a otros elementos del medio ambiente. principalmente Ca y P, y sobre la adaptación del organismo t o un entorno geoquímico determinado.

Los animales obtienen estroncio del agua y la comida. El elemento es absorbido por el intestino delgado y eliminado principalmente por el intestino grueso. Varias sustancias (polisacáridos de algas, resinas de intercambio catiónico) inhiben la asimilación del estroncio. El estroncio se almacena principalmente en el tejido óseo, y la ceniza del tejido óseo contiene aproximadamente un 0,02 por ciento de estroncio. En otros tejidos, el contenido es de aproximadamente 0,0005 por ciento. Un exceso de sales de estroncio en la dieta de las ratas provoca raquitismo «estroncio». Se observa un mayor contenido de estroncio en el organismo en animales que viven en suelos con una cantidad significativa de celestita, contenido que puede provocar fragilidad ósea, raquitismo y Otras enfermedades. La enfermedad de la sarcoidosis a veces aparece en provincias biogeoquímicas ricas en estroncio, como ciertas regiones de Asia central, Asia oriental y el norte de Europa.

Estroncio 90. Entre los isótopos artificiales del estroncio, el radionúclido de larga duración estroncio 90 ocupa un lugar destacado en la contaminación radiactiva de la biosfera. Una vez en el medio ambiente, el 90Sr demuestra la capacidad de participar (principalmente, con Ca) en los procesos metabólicos. en plantas, animales y seres humanos. Por lo tanto, al evaluar la contaminación de la biosfera con 90Sr, la relación 90Sr / Ca se calcula en unidades de estroncio (1 SU = 10-12 curie de 90Sr por gramo de Ca). La discriminación de estroncio que ocurre en el movimiento de 90Sr y Ca a lo largo de las cadenas biológicas y alimentarias se expresa cuantitativamente mediante el coeficiente de discriminación, la relación entre la relación 90Sr / Ca en un eslabón dado de la cadena biológica o alimentaria y la relación en el eslabón anterior. En el eslabón final de una cadena alimentaria, la concentración de «Sr, por regla general, es significativamente menor que en el eslabón de partida.

El estroncio 90 puede ingresar a las plantas directamente ya sea contaminando las hojas o ingresando a través del raíces del suelo. En este último caso, el tipo de suelo, la humedad del suelo, el pH y el contenido de Ca y sustancias orgánicas tienen un gran efecto. Las leguminosas y los cultivos de raíces tienen acumulaciones relativamente altas de estroncio 90, mientras que las gramíneas, incluyendo los granos, y el lino tienen contenidos más bajos. Significativamente menos estroncio 90 se acumula en las semillas y frutos de las plantas que en otros órganos, por ejemplo, hay diez veces más 90Sr en las hojas y tallos del trigo que en el grano.En los animales, que obtienen el 90Sr principalmente de alimentos vegetales, y en los seres humanos, que lo obtienen principalmente de la leche de vaca y el pescado, el isótopo se acumula en gran medida en los huesos. La acumulación de 90Sr en el organismo de los animales y los seres humanos depende de factores tales como la edad del organismo, la cantidad de radionúclido ingerido y la tasa de crecimiento de tejido óseo nuevo. El estroncio 90 presenta un gran peligro para los niños, que obtienen el isótopo de la leche y lo acumulan en el tejido óseo de rápido crecimiento.

El efecto biológico del 90Sr está relacionado con la distribución del isótopo en el organismo (acumulación en el esqueleto). El efecto también depende de la dosis de radiación beta producida por 90Sr y el radioisótopo hijo del isótopo, 90Y. Con la ingesta prolongada de 90Sr, incluso en cantidades relativamente pequeñas, se pueden desarrollar leucemia y osteosarcoma como resultado de la irradiación continua del tejido óseo. Se observan cambios significativos en el tejido óseo con un contenido de 90Sr en la dieta de aproximadamente 1 microcurio por gramo de Ca. El Tratado de prohibición de los ensayos nucleares (1963), que prohíbe los ensayos de armas nucleares en la atmósfera y el espacio exterior y bajo el agua, ha llevado a una eliminación casi total del estroncio 90 de la atmósfera y a una reducción de las formas móviles del isótopo en el suelo.