stronzio

Sr, un elemento chimico nel gruppo II del sistema periodico di Mendeleev. Numero atomico, 38; peso atomico, 87,62. Un metallo bianco-argento. Lo stronzio naturale è una miscela dei quattro isotopi stabili 84Sr, 86Sr, 87Sr e 88Sr, con 88Sr il più comune (82,56%).

Gli isotopi radioattivi dello stronzio sono stati ottenuti artificialmente. Questi isotopi hanno un numero di massa compreso tra 80 e 97 e includono 90Sr, che ha unemivita di 27,7 anni e si forma nella fissione delluranio. Nel 1790 il medico scozzese A. Crawford, studiando un minerale trovato vicino al villaggio di Strontian in Scozia, scoprì che il minerale conteneva una “terra” precedentemente sconosciuta, a cui fu dato il nome di “strontia”. In seguito si è scoperto che la strontia è lossido di stronzio SrO. Nel 1808, H. Davy ha sottoposto una miscela di idrossido inumidito Sr (OH) 2 e ossido di mercurio ad elettrolisi con un catodo di mercurio e ha ottenuto un amalgama di stronzio.

Distribuzione in natura. Il contenuto medio di stronzio nella crosta terrestre (clarke) è 3,4 × 10–2 percento in peso. Lo stronzio è un elemento accessorio del calcio nei processi geochimici. Sono noti circa 30 minerali di stronzio, di cui la celes-tite (SrSO4) e la strontianite (SrCO3) sono i più importanti. Nelle rocce magmatiche, lo stronzio si trova principalmente in forma dispersa ed è presente come una miscela isomorfa nei reticoli cristallini di minerali di calcio, potassio e bario. Nella biosfera, lo stronzio si accumula nelle rocce carbonatiche e, soprattutto, nei sedimenti di laghi salati e lagune (depositi di celestite).

Proprietà fisiche e chimiche. A temperatura ambiente, il reticolo dello stronzio è cubico centrato sulla faccia (α-Sr), con spaziatura a = 6,0848 angstrom (Å). Al di sopra di 248 ° C, lo stronzio viene convertito nella modifica esagonale (β-Sr), con spaziature reticolari a = 4,32 Å ec = 7,06 Å, ea 614 ° C viene convertito nella modifica cubica centrata sul corpo (γ-Sr ), con a = 4,85 Å. Lo stronzio ha un raggio atomico di 2,15 Å e il raggio ionico di Sr2 + è 1,20 Å. La densità della forma α è 2,63 g / cm3 (a 20 ° C). Lo stronzio ha un punto di fusione di 770 ° C, un punto di ebollizione di 1383 ° C, un calore specifico di 737,4 kilojoule / kg- ° K (0,176 calorie / g- ° C) e una resistività di 22,76 × 10-6 ohm- cm – 1. Lo stronzio è paramagnetico, con una suscettibilità magnetica di 91,2 × 10–6 a temperatura ambiente.

Lo stronzio è un metallo duttile morbido che può essere facilmente tagliato con un coltello. La configurazione della sottostruttura elettronica esterna è 5s2, e nei suoi composti lo stronzio ha solitamente uno stato di ossidazione di + 2. Lelemento è un metallo alcalino-terroso che ha proprietà chimiche simili a Ca e Ba. Lo stronzio metallico viene rapidamente ossidato nellaria, formando una pellicola superficiale giallastra contenente lossido SrO, il perossido SrO2 e il nitruro Sr3N2. Lo stronzio reagisce con lossigeno in condizioni normali per formare lossido SrO, una polvere bianco grigiastro, che nellaria viene prontamente convertito nel carbonato SrCO3; reagisce vigorosamente con lacqua, formando lidrossido Sr (OH) 2, che è una base più forte del Ca (OH) 2. Lo stronzio si accende facilmente quando si riscalda nellaria e lo stronzio in polvere si accende spontaneamente nellaria. Pertanto, lelemento viene immagazzinato in contenitori ermeticamente sigillati sotto uno strato di cherosene. Lo stronzio decompone violentemente lacqua, con liberazione di idrogeno e formazione di idrossido di stronzio. A temperature elevate, lelemento reagisce con idrogeno (> 200 ° C), azoto (> 400 ° C), fosforo, zolfo, e gli alogeni. Al riscaldamento, lo stronzio forma composti intermetallici con metalli, ad esempio SrPb3, SrAg4, SrHg8 e SrHg12. Dei sali di stronzio, gli alogenuri (ad eccezione del fluoruro), il nitrato, lacetato e il clorato si sciolgono facilmente in acqua, mentre il carbonato, il solfato, lossalato e il fosfato sono difficilmente solubili. La precipitazione dello stronzio come ossalato e solfato viene utilizzata per lidentificazione analitica dellelemento. Molti sali di stronzio formano idrati cristallini in cui lacqua di cristallizzazione comprende da una a sei molecole. Il solfuro di stronzio, SrS, viene idrolizzato gradualmente dallacqua; Il nitruro di stronzio, Sr3N2 (cristalli neri), viene facilmente decomposto dallacqua con la liberazione di NH3 e Sr (OH) 2. Lo stronzio è facilmente solubile in ammoniaca liquida, dando soluzioni blu scuro.

Produzione e utilizzo. Le principali materie prime per la produzione di composti di stronzio sono i concentrati ottenuti dalla medicazione di celestite e strontianite. Lo stronzio metallico si ottiene per riduzione dellossido di stronzio utilizzando alluminio a 1100o – 1150 ° C;

4SrO + 2A1 = 3Sr + SrO · Al2O3

Il processo viene eseguito in modo discontinuo in un apparecchio a vuoto ad elettrodo ad una pressione di 1 newton / m2 (10–2 mm Hg). I vapori di stronzio si condensano sulla superficie raffreddata del condensatore posto allinterno dellapparecchio.Al termine del processo di riduzione, lapparecchiatura viene riempita di argon e la condensa, dopo essere stata fusa, fluisce in uno stampo. Lo stronzio è anche prodotto dallelettrolisi di una massa fusa contenente l85% di SrCI2 e il 15% di KC1, sebbene la resa in termini di corrente consumata in questo processo sia bassa e il metallo di stronzio ottenuto contiene impurità sotto forma di nitruro di stronzio e ossido, e i sali di stronzio. Nellindustria, le leghe di stronzio, ad esempio quelle con lo stagno, vengono prodotte per elettrolisi utilizzando un catodo liquido.

Lo stronzio metallico ha pochi usi pratici. Serve nella disossidazione del rame e del bronzo. Lo stronzio 90 è una fonte di radiazioni beta nelle batterie atomiche. Lo stronzio è utilizzato nella produzione di luminofori e fotocellule, nonché leghe fortemente piroforiche. Lossido di stronzio è un costituente di alcuni vetri ottici e catodi rivestiti di ossido nei tubi elettronici. I composti di stronzio sono usati per conferire un vivido colore rosso ciliegia alle fiamme e quindi hanno trovato uso nella pirotecnica. La strontianite viene introdotta nelle scorie per la rimozione di zolfo e fosforo dagli acciai di alta qualità e il carbonato di stronzio viene utilizzato nei getter non volatili e aggiunto alle lacche e agli smalti resistenti agli effetti atmosferici utilizzati per il rivestimento di porcellana, acciaio e leghe resistenti al calore . Il cromato di stronzio, SrCrO4, un pigmento estremamente veloce, viene utilizzato nella preparazione di vernici per artisti, e il titanato di stronzio, SrTiO3, è utilizzato come ferroelettrico e costituente della ceramica piezoelettrica. I sali di stronzio degli acidi grassi (“saponi di stronzio”) sono utilizzati per la produzione di speciali grassi lubrificanti.

I sali e i composti di stronzio hanno una bassa tossicità e le precauzioni di sicurezza, che sono standard per la manipolazione dei sali di alcali e metalli alcalino-terrosi, dovrebbero essere osservati quando si lavora con loro.

Stronzio negli organismi. Lo stronzio è un componente di microrganismi, piante, e animali. Gli scheletri dei radiolari marini (Acanthria) sono costituiti da solfato di stronzio (celestite). Le alghe marine contengono 26-140 mg di stronzio per 100 g di sostanza secca, mentre le piante terrestri ne contengono 2,6 mg; gli animali marini ne contengono 2-50 mg e animali terrestri 1,4 mg. I batteri contengono 0,27-30 mg di stronzio. Laccumulo di stronzio in vari organismi dipende non solo dalle specie e dalle caratteristiche speciali dellorganismo, ma anche dal rapporto tra stronzio e altri elementi nellambiente, principalmente Ca e P, e sulladattamento dellorganismo t o un determinato ambiente geochimico.

Gli animali ottengono lo stronzio dallacqua e dal cibo. Lelemento viene assorbito dallintestino tenue ed eliminato principalmente dallintestino crasso. Numerose sostanze (polisaccaridi di alghe, resine a scambio cationico) inibiscono lassimilazione dello stronzio. Lo stronzio è immagazzinato principalmente nel tessuto osseo, con la cenere del tessuto osseo contenente circa lo 0,02% di stronzio. In altri tessuti, il contenuto è di circa lo 0,0005 percento. Un eccesso di sali di stronzio nella dieta dei ratti provoca rachitismo “stronzio”. Un aumento del contenuto di stronzio nellorganismo si osserva negli animali che vivono su suoli con una quantità significativa di celestite, un contenuto che può portare a fragilità ossea, rachitismo e altre malattie. La malattia sarcoidosi a volte compare nelle province biogeochimiche ricche di stronzio, come alcune regioni dellAsia centrale, dellAsia orientale e dellEuropa settentrionale.

Stronzio 90. Tra gli isotopi artificiali dello stronzio, il radionuclide stronzio 90 a vita lunga figura in modo prominente nellinquinamento radioattivo della biosfera. Una volta nellambiente, 90Sr dimostra la capacità di partecipare (principalmente, con Ca) ai processi metabolici in piante, animali e esseri umani. Pertanto, nel valutare linquinamento della biosfera con 90Sr, il rapporto 90Sr / Ca viene calcolato in unità di stronzio (1 SU = 10-12 curie di 90Sr per grammo di Ca). La discriminazione dello stronzio che si verifica in il movimento di 90Sr e Ca lungo le catene biologiche e alimentari è espresso quantitativamente dal coefficiente di discriminazione – la relazione tra il rapporto 90Sr / Ca in un dato anello della catena biologica o alimentare e il rapporto nel collegamento precedente. Nellanello finale di una catena alimentare, la concentrazione di “Sr, di regola, è significativamente inferiore rispetto allanello di partenza.

Lo stronzio 90 può entrare nelle piante direttamente contaminando le foglie o attraverso il radici dal terreno. In questultimo caso, il tipo di terreno, lumidità del suolo, il pH e il contenuto di Ca e sostanze organiche hanno un grande effetto. Legumi e radici hanno accumuli relativamente elevati di stronzio 90, mentre le erbe, compresi i cereali, e il lino hanno un contenuto inferiore.Nei semi e nei frutti delle piante si accumula una quantità notevolmente inferiore di stronzio rispetto ad altri organi; per esempio, nelle foglie e nei gambi del grano cè dieci volte più 90Sr che nel grano.Negli animali, che ottengono 90Sr principalmente da alimenti vegetali, e negli esseri umani, che lo ottengono principalmente da latte vaccino e pesce, lisotopo si accumula in gran parte nelle ossa. Laccumulo di 90Sr nellorganismo di animali e esseri umani dipende da fattori quali letà dellorganismo, la quantità di radionuclide ingerita e la velocità di crescita del nuovo tessuto osseo. Lo stronzio 90 rappresenta un grande pericolo per i bambini, che ottengono lisotopo dal latte e lo accumulano nel tessuto osseo in rapida crescita.

Leffetto biologico del 90Sr è correlato alla distribuzione dellisotopo nel corpo (accumulo in lo scheletro). Leffetto dipende anche dalla dose di radiazioni beta prodotte da 90Sr e dal radioisotopo figlia dellisotopo, 90Y. Con lassunzione prolungata di 90Sr, anche in quantità relativamente piccole, possono svilupparsi leucemia e osteosarcoma a causa della continua irradiazione del tessuto osseo. Si osservano cambiamenti significativi nel tessuto osseo con un contenuto di 90Sr nella dieta di circa 1 microcurie per grammo di Ca. Il Nuclear Test-Ban Treaty (1963), che vieta la sperimentazione di armi nucleari nellatmosfera, nello spazio e sottacqua, ha portato alleliminazione quasi totale dello stronzio 90 dallatmosfera e alla riduzione delle forme mobili dellisotopo nellatmosfera. suolo.