strontium (Norsk)

Sr, et kjemisk element i gruppe II i Mendeleevs periodiske system. Atomnummer, 38; atomvekt, 87,62. Et sølvhvitt metall. Naturlig strontium er en blanding av de fire stabile isotoper 84Sr, 86Sr, 87Sr og 88Sr, med 88Sr de vanligste (82,56 prosent).

Radioaktive strontiumisotoper er oppnådd kunstig. Disse isotopene har massetall fra 80 til 97, og de inkluderer 90Sr, som har en halveringstid på 27,7 år og er dannet i uranfisjon. I 1790 oppdaget den skotske legen A. Crawford, da han studerte et mineral som ble funnet i nærheten av landsbyen Strontian i Skottland, at mineralet inneholdt en tidligere ukjent «jord», som fikk navnet «strontia.» Det ble senere funnet at strontia er oksidet av strontium SrO. I 1808 utsatte H. Davy en blanding av fuktet hydroksyd Sr (OH) 2 og kvikksølvoksid for elektrolyse med en kvikksølvkatode og fikk et amalgam av strontium.

Distribusjon i naturen. Gjennomsnittlig innhold av strontium i jordskorpen (klarke) er 3,4 × 10–2 vekt%. Strontium er et tilbehørselement av kalsium i geokjemiske prosesser. Cirka 30 mineraler av strontium er kjent, hvorav celes-tite (SrSO4) og strontianite (SrCO3) er de viktigste. I magmatiske bergarter finnes strontium hovedsakelig i spredt form, og det er til stede som en isomorf blanding i krystallgitterene av kalsium-, kalium- og bariummineraler. I biosfæren akkumuleres strontium i karbonatbergarter og spesielt i sedimentene i saltvann og laguner (celestittavsetninger).

Fysiske og kjemiske egenskaper. Ved romtemperatur er strontiumgitteret ansiktssentrert kubisk (α-Sr), med avstand a = 6.0848 Ångstrøm (Å). Over 248 ° C omdannes strontium til den sekskantede modifikasjonen (β-Sr), med gitteravstand a = 4,32 Å og c = 7,06 Å, og ved 614 ° C omdannes det til kroppssentrert kubisk modifikasjon (γ-Sr ), med a = 4,85 Å. Strontium har en atomradius på 2,15 Å, og den ioniske radien på Sr2 + er 1,20 Å. Tettheten til a-formen er 2,63 g / cm3 (ved 20 ° C). Strontium har et smeltepunkt på 770 ° C, et kokepunkt på 1383 ° C, en spesifikk varme på 737,4 kilojoules / kg- ° K (0,176 kalori / g- ° C), og en resistivitet på 22,76 × 10–6 ohm- cm – 1. Strontium er paramagnetisk, med en magnetisk følsomhet på 91,2 × 10–6 ved romtemperatur.

Strontium er et mykt duktilt metall som enkelt kuttes med en kniv. Konfigurasjonen av det ytre elektronunderskallet er 5s2, og i forbindelsene har strontium vanligvis en oksidasjonstilstand på + 2. Elementet er et jordalkalimetall som har samme kjemiske egenskaper som Ca og Ba. Metallisk strontium oksyderes raskt i luften og danner en gulaktig overflatefilm som inneholder oksidet SrO, peroksid SrO2 og nitrid Sr3N2. Strontium reagerer med oksygen under vanlige forhold for å danne oksydet SrO, et gråhvitt pulver, som i luften lett omdannes til karbonatet SrCO3; den reagerer kraftig med vann og danner hydroksydet Sr (OH) 2, som er en sterkere base enn Ca (OH) 2. Strontium antennes lett ved oppvarming i luften, og pulverisert strontium antennes spontant i luften. Elementet lagres således i hermetisk lukkede kar under et lag med parafin. Strontium nedbryter vann voldsomt, med frigjøring av hydrogen og dannelse av strontiumhydroksid. Ved forhøyede temperaturer reagerer elementet med hydrogen (> 200 ° C), nitrogen (> 400 ° C), fosfor, svovel, og halogenene. Ved oppvarming danner strontium intermetalliske forbindelser med metaller, for eksempel SrPb3, SrAg4, SrHg8 og SrHg12. Av strontiumsaltene oppløses halogenidene (med unntak av fluoridet), nitrat, acetat og klorat lett i vann, mens karbonat, sulfat, oksalat og fosfat er vanskelig løselig. Utfellingen av strontium som oksalat og sulfat brukes til den analytiske identifikasjonen av elementet. Mange salter av strontium danner krystallhydrater der krystallisasjonsvannet består av ett til seks molekyler. Strontiumsulfid, SrS, hydrolyseres gradvis av vann; strontiumnitrid, Sr3N2 (svarte krystaller), spaltes lett av vann med frigjøring av NH3 og Sr (OH) 2. Strontium er lett løselig i flytende ammoniakk, noe som gir mørkeblå løsninger.

Produksjon og bruk. De viktigste råmaterialene for produksjon av strontiumforbindelser er konsentratene som er oppnådd ved forbinding av celestitt og strontianitt. Metallisk strontium oppnås ved reduksjon av strontiumoksid ved bruk av aluminium ved 1100o-1150 ° C;

4SrO + 2A1 = 3Sr + SrO · Al2O3

Prosessen utføres batchvis i elektrodevakuumapparat ved et trykk på 1 newton / m2 (10–2 mm Hg). Strontiumdamp kondenseres på den avkjølte overflaten av kondensatoren plassert inne i apparatet.På slutten av reduksjonsprosessen fylles apparatet med argon, og kondensatet, etter at det er smeltet, strømmer inn i en form. Strontium produseres også ved elektrolyse av en smelte som inneholder 85 prosent SrCI2 og 15 prosent KC1, selv om utbyttet når det gjelder strømforbruket i denne prosessen er lavt, og det oppnådde strontiummetallet inneholder urenheter i form av strontiumnitrid og oksid, og strontiumsaltene. I industrien produseres legeringer av strontium, for eksempel de med tinn, ved elektrolyse ved bruk av en flytende katode.

Metallisk strontium har få praktiske bruksområder. Den tjener til deoksidering av kobber og bronse. Strontium 90 er en kilde til betastråling i atombatterier. Strontium brukes til å lage luminoforer og fotoceller, så vel som sterkt pyroforiske legeringer. Strontiumoksid er en bestanddel av visse optiske briller og oksydbelagte katoder i elektronrør. Forbindelser med strontium brukes til å gi flammer en levende kirsebærrød farge og har således funnet bruk i pyroteknikk. Strontianite introduseres i slagg for fjerning av svovel og fosfor fra høykvalitets stål, og strontiumkarbonat brukes i ikke-flyktige getters og tilsettes lakk og emaljer som er motstandsdyktige mot atmosfæriske effekter som brukes til belegg av porselen, stål og varmebestandige legeringer . Strontiumkromat, SrCrO4, et ekstremt raskt pigment, brukes til å forberede kunstnerens maling, og strontiumtitanat, SrTiO3, brukes som ferroelektrisk og bestanddel av piezoelektrisk keramikk. Strontiumsalter av fettsyrer («strontiumsåper») brukes til produksjon av spesielle smøremiddelfett.

Salter og forbindelser av strontium har lav toksisitet, og sikkerhetsforholdsregler, som er standard for håndtering av salter av alkali og jordalkalimetaller, bør observeres når du arbeider med dem.

Strontium i organismer. Strontium er en komponent i mikroorganismer, planter, og dyr. Skjelettene til marine radiolari-ans (Acanthria) består av strontiumsulfat (celestitt). Marine alger inneholder 26–140 mg strontium per 100 g tørrstoff, mens terrestriske planter inneholder 2,6 mg; marine dyr inneholder 2–50 mg, og landdyr 1,4 mg. Bakterier inneholder 0,27-30 mg strontium. Akkumuleringen av strontium i forskjellige organismer avhenger ikke bare av arten og spesielle trekk ved organismen, men også av forholdet mellom strontium og andre grunnstoffer i miljøet, hovedsakelig Ca og P, og om tilpasning av organismen t o et gitt geokjemisk miljø.

Dyr får strontium fra vann og mat. Elementet absorberes av tynntarmen og elimineres hovedsakelig av tyktarmen. En rekke stoffer (polysakkarider av alger, kationbytterharpikser) hemmer assimileringen av strontium. Strontium lagres hovedsakelig i beinvev, med asken av beinvev som inneholder omtrent 0,02 prosent strontium. I andre vev er innholdet omtrent 0,0005 prosent. Et overskudd av strontiumsalter i kostholdet til rotter forårsaker «strontium» -rickitt. Et økt innhold av strontium i organismen observeres hos dyr som lever på jord med en betydelig mengde celestitt, et innhold som kan føre til beinskørhet, rakitt og andre sykdommer. Sykdommen sarkoidose forekommer noen ganger i biogeokjemiske provinser som er rike på strontium, som visse regioner i Sentral-Asia, Øst-Asia og Nord-Europa.

Strontium 90. Blant de kunstige isotoper av strontium, viser den langlivede radionukliden strontium 90 en fremtredende rolle i den radioaktive forurensningen av biosfæren. En gang i miljøet viser 90Sr en evne til å delta (hovedsakelig med Ca) i metabolske prosesser i planter, dyr og mennesker. Ved evaluering av forurensning av biosfæren med 90Sr beregnes 90Sr / Ca-forholdet i strontiumenheter (1 SU = 10-12 curie på 90Sr per gram Ca). Diskriminering av strontium som forekommer i bevegelsen av 90Sr og Ca langs biologiske kjeder og næringskjeder uttrykkes kvantitativt av diskrimineringskoeffisienten – forholdet mellom 90Sr / Ca-forholdet i en gitt kobling av den biologiske eller næringskjeden og forholdet i den foregående lenken. I den endelige lenken til en næringskjede er konsentrasjonen av «Sr, som regel betydelig mindre enn i startleddet.

Strontium 90 kan komme inn i planter direkte ved enten å forurense bladene eller komme inn gjennom røtter fra jorden. I sistnevnte tilfelle har jordtypen, jordfuktigheten, pH og innholdet av Ca og organiske stoffer en stor effekt. Belgfrukter og rotvekster har relativt høye akkumuleringer av strontium 90, mens gress, inkludert korn og lin har lavere innhold. Betydelig mindre akkumuleres strontium 90 i frø og frukt av planter enn i andre organer, for eksempel er det ti ganger så mye 90Sr i bladene og stilkene av hvete enn i kornet.Hos dyr, som hovedsakelig får 90Sr fra plantefôr, og mennesker som hovedsakelig får det fra kumelk og fisk, akkumuleres isotopen i stor grad i beinene. Oppbyggingen av 90Sr i organismen til dyr og mennesker avhenger av faktorer som organismenes alder, mengden radionuklid som inntas og veksthastigheten til nytt beinvev. Strontium 90 utgjør en stor fare for barn som får isotopen fra melk og akkumulerer den i raskt voksende beinvev.

Den biologiske effekten av 90Sr er relatert til fordelingen av isotopen i kroppen (akkumulering i skjelettet). Effekten avhenger også av dosen betastråling produsert av 90Sr og isotopens datter radioisotop, 90Y. Med langvarig inntak på 90Sr, selv i relativt små mengder, kan leukemi og osteosarkom utvikles som et resultat av kontinuerlig bestråling av beinvevet. Signifikante endringer i beinvev observeres med et innhold på 90Sr i dietten på omtrent 1 mikrokurie per gram Ca. Nuclear Test-Ban Treaty (1963), som forbyder testing av atomvåpen i atmosfæren og verdensrommet og under vann, har ført til en nesten total eliminering av strontium 90 fra atmosfæren og til en reduksjon i isotopens mobile former i jord.