estrôncio (Português)

Sr, um elemento químico do Grupo II do sistema periódico de Mendeleev. Número atômico, 38; peso atômico, 87,62. Um metal branco prateado. O estrôncio natural é uma mistura dos quatro isótopos estáveis 84Sr, 86Sr, 87Sr e 88Sr, sendo o 88Sr o mais comum (82,56 por cento).

Os isótopos de estrôncio radioativos foram obtidos artificialmente. Esses isótopos têm números de massa variando de 80 a 97 e incluem 90Sr, que tem meia-vida de 27,7 anos e é formado na fissão do urânio. Em 1790, o médico escocês A. Crawford, ao estudar um mineral encontrado perto da vila de Strontian, na Escócia, descobriu que o mineral continha uma “terra” até então desconhecida, que recebeu o nome de “estrôncio”. Posteriormente, descobriu-se que a estrôncio é o óxido de estrôncio SrO. Em 1808, H. Davy submeteu uma mistura do hidróxido umedecido Sr (OH) 2 e óxido de mercúrio à eletrólise com um cátodo de mercúrio e obteve um amálgama de estrôncio.

Distribuição na natureza. O conteúdo médio de estrôncio na crosta terrestre (clarke) é de 3,4 × 10–2 por cento em peso. O estrôncio é um elemento acessório do cálcio nos processos geoquímicos. Aproximadamente 30 minerais de estrôncio são conhecidos, dos quais celestita (SrSO4) e estroncianita (SrCO3) são os mais importantes. Nas rochas magmáticas, o estrôncio é encontrado principalmente na forma dispersa e está presente como uma mistura isomorfa nas redes cristalinas de minerais de cálcio, potássio e bário. Na biosfera, o estrôncio acumula-se nas rochas carbonáticas e, principalmente, nos sedimentos de lagos salgados e lagoas (depósitos de celestita).

Propriedades físicas e químicas. Em temperatura ambiente, a rede de estrôncio é cúbica de face centrada (α-Sr), com espaçamento a = 6,0848 angstroms (Å). Acima de 248 ° C, o estrôncio é convertido na modificação hexagonal (β-Sr), com espaçamentos de rede a = 4,32 Å e c = 7,06 Å, e a 614 ° C é convertido na modificação cúbica centrada no corpo (γ-Sr ), com a = 4,85 Å. O estrôncio tem um raio atômico de 2,15 Å, e o raio iônico de Sr2 + é de 1,20 Å. A densidade da forma α é de 2,63 g / cm3 (a 20 ° C). O estrôncio tem um ponto de fusão de 770 ° C, um ponto de ebulição de 1383 ° C, um calor específico de 737,4 quilojoules / kg- ° K (0,176 calorias / g- ° C) e uma resistividade de 22,76 × 10-6 ohm- cm – 1. O estrôncio é paramagnético, com uma susceptibilidade magnética de 91,2 × 10–6 à temperatura ambiente.

O estrôncio é um metal dúctil macio que pode ser facilmente cortado com uma faca. A configuração da sub camada externa do elétron é 5s2 e, em seus compostos, o estrôncio geralmente tem um estado de oxidação de + 2. O elemento é um metal alcalino-terroso semelhante em propriedades químicas ao Ca e Ba. O estrôncio metálico é rapidamente oxidado no ar, formando uma película de superfície amarelada contendo o óxido SrO, o peróxido SrO2 e o nitreto Sr3N2. O estrôncio reage com o oxigênio em condições normais para formar o óxido SrO, um pó branco acinzentado, que no ar é prontamente convertido no carbonato SrCO3; reage vigorosamente com a água, formando o hidróxido Sr (OH) 2, que é uma base mais forte que o Ca (OH) 2. O estrôncio é facilmente inflamado quando aquecido no ar, e o estrôncio em pó se inflama espontaneamente no ar. Assim, o elemento é armazenado em recipientes hermeticamente fechados sob uma camada de querosene. O estrôncio decompõe a água violentamente, com liberação de hidrogênio e formação de hidróxido de estrôncio. Em temperaturas elevadas, o elemento reage com hidrogênio (> 200 ° C), nitrogênio (> 400 ° C), fósforo, enxofre, e os halogênios. Após o aquecimento, o estrôncio forma compostos intermetálicos com metais, por exemplo, SrPb3, SrAg4, SrHg8 e SrHg12. Dos sais de estrôncio, os haletos (com exceção do fluoreto), nitrato, acetato e clorato se dissolvem prontamente na água, enquanto o carbonato, sulfato, oxalato e fosfato são dificilmente solúveis. A precipitação do estrôncio como o oxalato e o sulfato é utilizada para a identificação analítica do elemento. Muitos sais de estrôncio formam hidratos de cristal nos quais a água de cristalização compreende de uma a seis moléculas. O sulfeto de estrôncio, SrS, é gradualmente hidrolisado pela água; o nitreto de estrôncio, Sr3N2 (cristais pretos), é facilmente decomposto pela água com a liberação de NH3 e Sr (OH) 2. O estrôncio é prontamente solúvel em amônia líquida, dando soluções azul-escuras.

Produção e uso. As principais matérias-primas para a produção de compostos de estrôncio são os concentrados obtidos a partir do tratamento de celestita e estroncianita. O estrôncio metálico é obtido pela redução do óxido de estrôncio usando alumínio a 1100o – 1150 ° C;

4SrO + 2A1 = 3Sr + SrO · Al2O3

O processo é realizado em lotes em aparelhos de eletrodo a vácuo a uma pressão de 1 newton / m2 (10–2 mm Hg). Os vapores de estrôncio são condensados na superfície resfriada do condensador colocado dentro do aparelho.Ao final do processo de redução, o aparelho é preenchido com argônio e o condensado, após ser fundido, escoa para um molde. O estrôncio também é produzido pela eletrólise de um fundido contendo 85 por cento de SrCI2 e 15 por cento de KC1, embora o rendimento em termos de corrente consumida neste processo seja baixo e o estrôncio metálico obtido contenha impurezas na forma de nitreto e óxido de estrôncio, e os sais de estrôncio. Na indústria, ligas de estrôncio, por exemplo, aquelas com estanho, são produzidas por eletrólise usando um cátodo líquido.

O estrôncio metálico tem poucos usos práticos. Atua na desoxidação de cobre e bronze. O estrôncio 90 é uma fonte de radiação beta em baterias atômicas. O estrôncio é usado na fabricação de luminóforos e fotocélulas, bem como ligas fortemente pirofóricas. O óxido de estrôncio é um constituinte de certos vidros ópticos e cátodos revestidos de óxido em tubos de elétrons. Os compostos de estrôncio são usados para conferir uma cor vermelho-cereja vívida às chamas e, portanto, são usados em pirotecnia. A estrontianita é introduzida na escória para a remoção de enxofre e fósforo de aços de alto grau, e o carbonato de estrôncio é usado em getters não voláteis e adicionado às lacas e esmaltes resistentes aos efeitos atmosféricos que são usados para revestir porcelana, aço e ligas resistentes ao calor . Cromato de estrôncio, SrCrO4, um pigmento extremamente rápido, é usado na preparação de tintas para artistas, e titanato de estrôncio, SrTiO3, é usado como ferroelétrico e constituinte de cerâmicas piezoelétricas. Sais de estrôncio de ácidos graxos (“sabões de estrôncio”) são usados para a produção de graxas lubrificantes especiais.

Os sais e compostos de estrôncio têm baixa toxicidade e as precauções de segurança, que são padrão para o manuseio de sais alcalinos e metais alcalino-terrosos, devem ser observados ao trabalhar com eles.

Estrôncio nos organismos. O estrôncio é um componente de microrganismos, plantas, e animais. Os esqueletos de radiolários marinhos (Acanthria) consistem em sulfato de estrôncio (celestita). As algas marinhas contêm 26-140 mg de estrôncio por 100 g de matéria seca, enquanto as plantas terrestres contêm 2,6 mg; os animais marinhos contêm 2-50 mg e animais terrestres 1,4 mg. As bactérias contêm 0,27-30 mg de estrôncio. O acúmulo de estrôncio em vários organismos depende não apenas da espécie e das características especiais do organismo, mas também da proporção de estrôncio em relação a outros elementos no ambiente, principalmente Ca e P, e na adaptação do organismo t o um determinado ambiente geoquímico.

Os animais obtêm estrôncio da água e dos alimentos. O elemento é absorvido pelo intestino delgado e eliminado principalmente pelo intestino grosso. Diversas substâncias (polissacarídeos de algas, resinas de troca catiônica) inibem a assimilação do estrôncio. O estrôncio é armazenado principalmente no tecido ósseo, com a cinza do tecido ósseo contendo aproximadamente 0,02% de estrôncio. Em outros tecidos, o conteúdo é de aproximadamente 0,0005 por cento. Um excesso de sais de estrôncio na dieta de ratos causa raquitismo de “estrôncio”. Um aumento no conteúdo de estrôncio no organismo é observado em animais que vivem em solos com uma quantidade significativa de celestita, um conteúdo que pode levar à fragilidade óssea, raquitismo e outras doenças. A doença sarcoidose às vezes aparece em províncias biogeoquímicas ricas em estrôncio, como certas regiões da Ásia Central, Ásia Oriental e norte da Europa.

Estrôncio 90. Entre os isótopos artificiais do estrôncio, o radionuclídeo estrôncio 90, de longa duração, figura com destaque na poluição radioativa da biosfera. Uma vez no ambiente, o 90Sr demonstra uma capacidade de participar (principalmente, com Ca) nos processos metabólicos em plantas, animais e humanos. Assim, ao avaliar a poluição da biosfera com 90Sr, a razão 90Sr / Ca é calculada em unidades de estrôncio (1 SU = 10-12 curie de 90Sr por grama de Ca). A discriminação de estrôncio que ocorre em o movimento de 90Sr e Ca ao longo das cadeias biológicas e alimentares é expresso quantitativamente pelo coeficiente de discriminação – a relação entre a razão 90Sr / Ca em um determinado elo da cadeia biológica ou alimentar e a proporção no elo anterior. No elo final de uma cadeia alimentar, a concentração de “Sr, como regra, é significativamente menor do que no elo inicial.

O estrôncio 90 pode entrar nas plantas diretamente, contaminando as folhas ou entrando através do raízes do solo. No último caso, o tipo de solo, a umidade do solo, o pH e o conteúdo de Ca e substâncias orgânicas têm um grande efeito. Leguminosas e raízes têm acúmulos relativamente altos de estrôncio 90, enquanto as gramíneas, incluindo grãos e linho têm teores mais baixos. Significativamente menos estrôncio 90 é acumulado nas sementes e frutos das plantas do que em outros órgãos; por exemplo, há dez vezes mais 90Sr nas folhas e caules do trigo do que no grão.Em animais, que obtêm 90Sr principalmente de alimentos vegetais, e humanos, que o obtêm principalmente de leite de vaca e peixe, o isótopo se acumula em grande parte nos ossos. O acúmulo de 90Sr no organismo de animais e humanos depende de fatores como a idade do organismo, a quantidade de radionuclídeo ingerida e a taxa de crescimento de novo tecido ósseo. O estrôncio 90 representa um grande perigo para as crianças, que obtêm o isótopo do leite e o acumulam no tecido ósseo de crescimento rápido.

O efeito biológico do 90Sr está relacionado à distribuição do isótopo no corpo (acumulação o esqueleto). O efeito também depende da dose de radiação beta produzida por 90Sr e o radioisótopo filho do isótopo, 90Y. Com a ingestão prolongada de 90Sr, mesmo em quantidades relativamente pequenas, podem se desenvolver leucemia e osteossarcoma como resultado da irradiação contínua do tecido ósseo. Mudanças significativas no tecido ósseo são observadas com um conteúdo de 90Sr na dieta de aproximadamente 1 microcurie por grama de Ca. O Tratado de Proibição de Testes Nucleares (1963), que proíbe o teste de armas nucleares na atmosfera e no espaço sideral e subaquático, levou a uma eliminação quase total do estrôncio 90 da atmosfera e a uma redução nas formas móveis do isótopo no solo.