stroncium

Sr, kémiai elem Mendelejev periodikus rendszerének II. Csoportjában. Atomszám, 38; atomtömeg, 87,62. Ezüstfehér fém. A természetes stroncium a négy stabil 84Sr, 86Sr, 87Sr és 88Sr izotóp keveréke, a 88Sr a leggyakoribb (82,56 százalék).

A radioaktív stroncium izotópokat mesterségesen nyerték. Ezeknek az izotópoknak a tömegszáma 80 és 97 között van, és ezek közé tartozik a 90Sr, amelynek felezési ideje 27,7 év, és az urán hasadásakor képződik. 1790-ben A. Crawford skót orvos a skóciai Strontian falu közelében talált ásványi anyag tanulmányozása során felfedezte, hogy az ásvány tartalmaz egy korábban ismeretlen “földet”, amely a “strontia” nevet kapta. Később kiderült, hogy a strontia a stroncium SrO oxidja. 1808-ban H. Davy a megnedvesített Sr (OH) 2 hidroxid és a higany-oxid keverékét elektrolízisnek vetette alá higany-katóddal, és stroncium-amalgámot kapott. Az átlagos stronciumtartalom a földkéregben (clarke) 3,4 × 10–2 tömegszázalék. A stroncium a kalcium kiegészítő eleme a geokémiai folyamatokban. Körülbelül 30 stroncium-ásvány ismert, amelyek közül a legfontosabb a celes-tite (SrSO4) és a strontianite (SrCO3). A magmás kőzetekben a stroncium elsősorban diszpergált formában található meg, izomorf keverékként van jelen a kalcium-, kálium- és bárium-ásványok kristályrácsaiban. A bioszférában a stroncium a karbonátos kőzetekben, és különösen a sós tavak és lagúnák üledékeiben (celesztit-lerakódások) halmozódik fel. Szobahőmérsékleten a stroncium rácsa arcközpontú köbös (α-Sr), a = 6,0848 angströmp (Å) távolsággal. 248 ° C felett a stroncium átalakul hatszögletű modifikációvá (β-Sr), rácsos távolságokkal a = 4,32 Å és c = 7,06 Å, 614 ° C-on pedig testközpontú köbös modifikációvá (γ-Sr) ), amelynek a = 4,85 Å. A stroncium atomsugara 2,15 Å, az Sr2 + ionsugara pedig 1,20 Å. Az a-forma sűrűsége 2,63 g / cm3 (20 ° C-on). A stroncium olvadáspontja 770 ° C, forráspontja 1383 ° C, fajlagos hője 737,4 kilojoule / kg- ° K (0,176 kalória / g- ° C), ellenállása pedig 22,76 × 10-6 ohm- cm – 1. A stroncium paramágneses, mágneses érzékenysége szobahőmérsékleten 91,2 × 10–6.

A stroncium egy puha, képlékeny fém, amelyet késsel könnyen lehet vágni. A külső elektron alhéj konfigurációja 5s2, és vegyületeiben a stroncium oxidációs állapota általában + 2. Az elem alkáliföldfém, amelynek kémiai tulajdonságai hasonlóak a Ca-hoz és a Ba-hoz. A fémes stroncium gyorsan oxidálódik a levegőben, és sárgás felületű fóliát képez, amely az SrO-oxidot, az SrO2-peroxidot és az Sr3N2-nitridet tartalmazza. A stroncium az oxigénnel szokásos körülmények között reagálva SrO oxidot képez, amely szürkésfehér por, amely a levegőben könnyen átalakul SrCO3 karbonáttá; erőteljesen reagál vízzel, így az Sr (OH) 2 hidroxid képződik, amely erősebb bázis, mint a Ca (OH) 2. A stroncium könnyen meggyullad a levegőben történő hevítéskor, a porított stroncium pedig spontán meggyullad a levegőben. Így az elemet hermetikusan lezárt edényekben tárolják egy kerozinréteg alatt. A stroncium erőteljesen lebontja a vizet, hidrogén felszabadulásával és stroncium-hidroxid képződésével. Magas hőmérsékleten az elem hidrogénnel (> 200 ° C), nitrogénnel (> 400 ° C), foszforral, kénnel reagál. és a halogének. Melegítéskor a stroncium fémek közötti vegyületeket képez, például SrPb3, SrAg4, SrHg8 és SrHg12. A stroncium-sók közül a halogenidek (a fluorid kivételével), a nitrát, az acetát és a klorát vízben könnyen oldódnak, míg a karbonát, a szulfát, az oxalát és a foszfát nehezen oldódik. A stroncium, mint oxalát és szulfát kicsapását használják az elem analitikai azonosítására. A stroncium sok sója kristályhidrátokat képez, amelyekben a kristályosító víz egy-hat molekulát tartalmaz. A stroncium-szulfidot (SrS) víz fokozatosan hidrolizálja; a stroncium-nitrid, az Sr3N2 (fekete kristályok), vízzel könnyen lebontható NH3 és Sr (OH) 2 felszabadulásával. A stroncium folyékony ammóniában könnyen oldódik, sötétkék oldatokat eredményez.

Előállítás és felhasználás. A stronciumvegyületek előállításának fő nyersanyaga a celesztit és a strontianit öntetéből nyert koncentrátum. A fémes stronciumot a stroncium-oxid redukciójával állítják elő alumínium alkalmazásával 1100o – 1150 ° C-on; elektróda vákuumkészülékben 1 newton / m2 (10–2 Hgmm) nyomáson. A stronciumgőzök a készülék belsejében elhelyezett kondenzátor lehűtött felületén kondenzálódnak.A redukciós folyamat végén a készüléket argonnal töltik meg, és a kondenzátum megolvadása után egy formába áramlik. A stronciumot 85% SrCI2 és 15% KC1 tartalmú olvadék elektrolízisével is előállítják, bár az ebben a folyamatban felhasznált áram szempontjából a hozam alacsony, és a kapott stronciumfém sztrontokat tartalmaz stroncium-nitrid és -oxid formájában, és a stroncium sói. Az iparban például a stronciumötvözeteket, pl. Óntartalmúakat, folyékony katód alkalmazásával elektrolízissel állítják elő.

A fém stronciumnak kevés gyakorlati felhasználása van. Réz és bronz dezoxi-dációjában szolgál. A stroncium 90 az atomelemek béta-sugárzásának forrása. A stronciumot luminoforok és fotocellák, valamint erősen piroforos ötvözetek előállítására használják. A stroncium-oxid bizonyos optikai üvegek és oxidokkal bevont katódok alkotóeleme az elektroncsövekben. A stroncium-vegyületeket élénk cseresznyevörös színnel ruházzák fel a lángokra, így a pirotechnikában felhasználásra találtak. A strontianitot salakba viszik a kén és a foszfor eltávolításához a kiváló minőségű acélokból, a stroncium-karbonátot pedig az illékony illóolajokban használják, és hozzáadják a légköri hatásoknak ellenálló lakkokhoz és zománcokhoz, amelyeket porcelán, acél és hőálló ötvözetek bevonására használnak. . A stroncium-kromát, az SrCrO4, egy rendkívül gyors pigment, a művészfestékek előállításához, a stroncium-titanát, az SrTiO3 pedig ferroelektromos elemként és a piezoelektromos kerámia alkotóelemeként szolgál. A zsírsavak stroncium-sóit (“stroncium-szappanok”) speciális kenőzsírok előállítására használják.

A stroncium sói és vegyületei alacsony toxicitásúak, és a lúgos sók kezelésére vonatkozó biztonsági óvintézkedések és alkáliföldfémeket kell megfigyelni, amikor velük dolgozunk.

Strontium az organizmusokban. A stroncium a mikroorganizmusok, növények, és állatok. A tengeri radiolari-ans (Acanthria) csontvázai stroncium-szulfátból (celesztit) állnak. A tengeri algák 26–140 mg stronciumot tartalmaznak 100 g szárazanyagra, míg a szárazföldi növények 2,6 mg-ot, a tengeri állatok pedig 2–50 mg és szárazföldi állatok 1,4 mg. A baktériumok 0,27–30 mg stronciumot tartalmaznak. A stroncium felhalmozódása a különféle organizmusokban nemcsak a szervezet fajaitól és sajátosságaitól függ, hanem a stroncium és a környezet más elemeinek arányától is, főleg Ca és P, valamint a szervezet adaptációjáról t o adott geokémiai környezet.

Az állatok stronciumot vízből és táplálékból nyernek. Az elemet a vékonybél felszívja, és főleg a vastagbél eliminálja. Számos anyag (algák poliszacharidjai, kationcserélő gyanták) gátolja a stroncium asszimilációját. A stronciumot főleg a csontszövetben tárolják, a csontszövet hamuja körülbelül 0,02% stronciumot tartalmaz. Más szövetekben a tartalom körülbelül 0,0005 százalék. A stroncium-sók felesleges mennyisége a patkányok étrendjében “stroncium” rachitát okoz. A szervezetben megnövekedett stroncium-tartalom figyelhető meg azoknál az állatoknál, amelyek jelentős mennyiségű celesztitet tartalmazó talajon élnek, olyan tartalommal, amely csont ridegségéhez, rachithoz és egyéb betegségek. A betegség szarkoidózisa néha a stronciumban gazdag biogeokémiai tartományokban jelenik meg, például Közép-Ázsia, Kelet-Ázsia és Észak-Európa bizonyos régióiban.

Strontium 90. A stroncium mesterséges izotópjai közül a hosszú élettartamú radionuklid stroncium 90 kiemelkedően fontos szerepet játszik a bioszféra radioaktív szennyezésében. A 90Sr a környezetbe kerülve azt mutatja, hogy képes részt venni (főleg Ca-val) az anyagcsere folyamatokban növényekben, állatokban és emberekben. Így a bioszféra 90Sr-rel történő szennyezésének értékelésénél a 90Sr / Ca arányt stroncium egységekben számoljuk (1 SU = 10–12 curie 90Sr / gramm Ca). hogy fordul elő a 90Sr és Ca mozgását biológiai és táplálékláncok mentén kvantitatív módon fejezi ki a megkülönböztetési együttható – a biológiai vagy tápláléklánc adott kapcsolatában a 90Sr / Ca arány és az előző kapcsolat aránya. A tápláléklánc végső összeköttetésében az “Sr koncentrációja általában lényegesen kisebb, mint a kiindulási láncban.

A Strontium 90 közvetlenül a növényekbe juthat a levelek szennyezésével vagy a gyökerek a talajból. Ez utóbbi esetben a talaj típusa, a talaj nedvessége, a pH, valamint a Ca és szerves anyagok tartalma nagy hatással van. A hüvelyesek és a gyökérzetek viszonylag nagy mennyiségű stroncium 90-et halmoznak fel, míg a füvek, A szemek és a len tartalma alacsonyabb. A növények magjaiban és gyümölcseiben lényegesen kevesebb stroncium 90 halmozódik fel, mint más szervekben; például a búza leveleiben és szárában tízszer annyi 90Sr van, mint a gabonában.Azokban az állatokban, amelyek 90Sr-t elsősorban növényi táplálékból nyernek, és az embereknél, akik elsősorban tehéntejből és halból nyerik, az izotóp nagyrészt a csontokban halmozódik fel. Az állatok és emberek szervezetében a 90Sr felhalmozódása olyan tényezőktől függ, mint a szervezet kora, a bevitt radionuklid mennyisége és az új csontszövet növekedési sebessége. A Strontium 90 nagy veszélyt jelent a gyermekek számára, akik az izotópot a tejből nyerik és gyorsan növekvő csontszövetben halmozják fel. a csontváz). A hatás a 90Sr által termelt béta-sugárzás dózisától és az izotóp leány radioizotópjától, a 90Y-tól is függ. A 90Sr elhúzódó bevitelével, még viszonylag kis mennyiségben is, leukémia és osteosarcoma alakulhat ki a csontszövet folyamatos besugárzásának eredményeként. Jelentős változásokat észlelnek a csontszövetben 90Sr tartalommal az étrendben, kb. 1 mikrokurie / gramm Ca. A nukleáris teszt-tiltási szerződés (1963), amely megtiltja a nukleáris fegyverek tesztelését a légkörben, a világűrben és a víz alatt, a stroncium 90 majdnem teljes eltávolításához vezetett a légkörből, és az izotóp mobil formáinak csökkenéséhez vezetett. talaj.