strontium (Svenska)

Sr, ett kemiskt grundämne i grupp II i Mendeleevs periodiska system. Atomnummer, 38; atomvikt, 87,62. En silvervit metall. Naturligt strontium är en blandning av de fyra stabila isotoperna 84Sr, 86Sr, 87Sr och 88Sr, med 88Sr de vanligaste (82,56 procent).

Radioaktiva strontiumisotoper har erhållits artificiellt. Dessa isotoper har massnummer från 80 till 97, och de inkluderar 90Sr, som har en halveringstid på 27,7 år och bildas i uranfission. 1790 upptäckte den skotska läkaren A. Crawford, när han studerade ett mineral som hittades nära byn Strontian i Skottland, att mineralet innehöll en tidigare okänd ”jord”, som fick namnet ”strontia.” Det visade sig senare att strontia är oxiden av strontium SrO. 1808 utsatte H. Davy en blandning av den fuktade hydroxiden Sr (OH) 2 och kvicksilveroxid för elektrolys med en kvicksilverkatod och fick en amalgam av strontium.

Fördelning i naturen. Medelhalten av strontium i jordskorpan (klarke) är 3,4 × 10–2 viktprocent. Strontium är ett tillbehörselement av kalcium i geokemiska processer. Cirka 30 mineraler av strontium är kända varav celes-tite (SrSO4) och strontianite (SrCO3) är de viktigaste. I magmatiska bergarter finns strontium främst i spridd form, och det är närvarande som en isomorf blandning i kristallgitterna av kalcium-, kalium- och bariummineraler. I biosfären ackumuleras strontium i karbonatstenar och särskilt i sedimenten i saltsjöar och laguner (celestitavlagringar).

Fysiska och kemiska egenskaper. Vid rumstemperatur är strontiumgallret ansiktscentrerat kubiskt (α-Sr), med avstånd a = 6.0848 ångström (Å). Över 248 ° C omvandlas strontium till den hexagonala modifieringen (β-Sr), med gitteravstånd a = 4,32 Å och c = 7,06 Å, och vid 614 ° C omvandlas det till den kroppscentrerade kubiska modifieringen (γ-Sr ), med a = 4,85 Å. Strontium har en atomradie på 2,15 Å och jonradien på Sr2 + är 1,20 Å. Densiteten för a-formen är 2,63 g / cm3 (vid 20 ° C). Strontium har en smältpunkt på 770 ° C, en kokpunkt på 1383 ° C, en specifik värme på 737,4 kilojoules / kg- ° K (0,176 kalori / g- ° C) och en resistivitet på 22,76 × 10–6 ohm- cm – 1. Strontium är paramagnetiskt, med en magnetisk känslighet på 91,2 × 10–6 vid rumstemperatur.

Strontium är en mjuk duktil metall som lätt skärs med en kniv. Konfigurationen för det yttre elektronunderskalet är 5s2, och i dess föreningar har strontium vanligtvis ett oxidationstillstånd på + 2. Elementet är en jordalkalimetall som har samma kemiska egenskaper som Ca och Ba. Metalliskt strontium oxideras snabbt i luften och bildar en gulaktig ytfilm innehållande oxid SrO, peroxid SrO2 och nitrid Sr3N2. Strontium reagerar med syre under vanliga förhållanden för att bilda oxid SrO, ett gråvitt pulver, som i luften lätt omvandlas till karbonatet SrCO3; den reagerar kraftigt med vatten och bildar hydroxiden Sr (OH) 2, som är en starkare bas än Ca (OH) 2. Strontium antänds lätt vid uppvärmning i luften och strontium i pulverform antänds spontant i luften. Elementet lagras således i hermetiskt tillslutna kärl under ett lager av fotogen. Strontium nedbryter våldsamt vatten med frigöring av väte och bildandet av strontiumhydroxid. Vid förhöjda temperaturer reagerar elementet med väte (> 200 ° C), kväve (> 400 ° C), fosfor, svavel, och halogenerna. Vid upphettning bildar strontium intermetalliska föreningar med metaller, till exempel SrPb3, SrAg4, SrHg8 och SrHg12. Av strontiumsalterna löses halogeniderna (med undantag av fluoriden), nitrat, acetat och klorat lätt i vatten, medan karbonat, sulfat, oxalat och fosfat är svårlösliga. Utfällningen av strontium som oxalat och sulfat används för analytisk identifiering av grundämnet. Många salter av strontium bildar kristallhydrater i vilka kristallisationsvattnet omfattar en till sex molekyler. Strontiumsulfid, SrS, hydrolyseras gradvis av vatten; strontiumnitrid, Sr3N2 (svarta kristaller), sönderdelas lätt av vatten med frigöring av NH3 och Sr (OH) 2. Strontium är lättlösligt i flytande ammoniak, vilket ger mörkblå lösningar.

Produktion och användning. De viktigaste råvarorna för framställning av strontiumföreningar är koncentraten erhållna från förband av celestit och strontianit. Metalliskt strontium erhålls genom reduktion av strontiumoxid med användning av aluminium vid 1100o – 1150 ° C;

4SrO + 2A1 = 3Sr + SrO · Al2O3

Processen genomförs på satsvis sätt i elektrodvakuumapparat vid ett tryck av 1 newton / m2 (10–2 mm Hg). Strontiumångor kondenseras på den kylda ytan på kondensorn placerad inuti apparaten.I slutet av reduktionsprocessen fylls apparaten med argon och kondensatet, efter att ha smält, flyter in i en form. Strontium produceras också genom elektrolys av en smälta innehållande 85 procent SrCI2 och 15 procent KCl, även om utbytet i termer av den ström som konsumeras i denna process är lågt och den erhållna strontiummetallen innehåller föroreningar i form av strontiumnitrid och oxid, och strontiumsalterna. Inom industrin produceras legeringar av strontium, till exempel de med tenn, genom elektrolys med hjälp av en flytande katod.

Metalliskt strontium har få praktiska användningsområden. Det tjänar till deoxidering av koppar och brons. Strontium 90 är en källa till betastrålning i atombatterier. Strontium används vid tillverkning av luminoforer och fotoceller, såväl som starkt pyroforiska legeringar. Strontiumoxid är en beståndsdel i vissa optiska glasögon och oxidbelagda katoder i elektronrör. Strontiumföreningar används för att ge flammor en levande körsbärsröd färg och har därmed funnit användning inom pyroteknik. Strontianit införs i slagg för avlägsnande av svavel och fosfor från högkvalitativa stål och strontiumkarbonat används i icke-flyktiga getters och läggs till lack och emaljer som är resistenta mot atmosfäriska effekter som används för beläggning av porslin, stål och värmebeständiga legeringar . Strontiumkromat, SrCrO4, ett extremt snabbt pigment, används vid beredning av konstnärsfärger och strontiumtitanat, SrTiO3, används som en ferroelektrisk och beståndsdel av piezoelektrisk keramik. Strontiumsalter av fettsyror (”strontiumtvålar”) används för produktion av speciella smörjfetter.

Salter och föreningar av strontium har låg toxicitet och säkerhetsåtgärderna, som är standard för hantering av salter av alkali och jordalkalimetaller bör observeras när man arbetar med dem.

Strontium i organismer. Strontium är en komponent i mikroorganismer, växter, och djur. Skelett av marina radiolari-ans (Acanthria) består av strontiumsulfat (celestit). Marina alger innehåller 26-140 mg strontium per 100 g torrsubstans, medan markväxter innehåller 2,6 mg; marina djur innehåller 2–50 mg och marklevande djur 1,4 mg. Bakterier innehåller 0,27–30 mg strontium. Ackumuleringen av strontium i olika organismer beror inte bara på organismens art och särdrag utan också på förhållandet mellan strontium och andra element i miljön, främst Ca och P, och om anpassningen av organismen t o en given geokemisk miljö.

Djur får strontium från vatten och mat. Elementet absorberas av tunntarmen och elimineras huvudsakligen av tjocktarmen. Ett antal ämnen (polysackarider av alger, katjonbytarhartser) hämmar assimileringen av strontium. Strontium lagras huvudsakligen i benvävnad, med askan av benvävnad som innehåller cirka 0,02 procent strontium. I andra vävnader är innehållet cirka 0,0005 procent. Ett överskott av strontiumsalter i råttornas kost orsakar ”strontium” -ricketter. Ett ökat innehåll av strontium i organismen observeras hos djur som lever på mark med en betydande mängd celestit, ett innehåll som kan leda till skörhet i benen, rickets och andra sjukdomar. Sjukdomen sarkoidos förekommer ibland i biogeokemiska provinser som är rika på strontium, såsom vissa regioner i Centralasien, Östra Asien och norra Europa.

Strontium 90. Bland de konstgjorda isotoperna i strontium är den långlivade radionukliden strontium 90 framträdande i radioaktiv förorening av biosfären. En gång i miljön visar 90Sr en förmåga att delta (huvudsakligen med Ca) i metaboliska processer i växter, djur och människor. Således, vid utvärdering av föroreningar av biosfären med 90Sr, beräknas 90Sr / Ca-förhållandet i strontiumenheter (1 SU = 10-12 curie på 90Sr per gram Ca). Diskriminering av strontium som förekommer i förflyttningen av 90Sr och Ca längs biologiska kedjor och livsmedelskedjor uttrycks kvantitativt genom diskrimineringskoefficienten – förhållandet mellan 90Sr / Ca-förhållandet i en given länk mellan den biologiska eller livsmedelskedjan och förhållandet i föregående länk. I den sista länken i en livsmedelskedja är koncentrationen av ”Sr som regel betydligt mindre än i startlänken.

Strontium 90 kan komma in i växter direkt genom att antingen förorena bladen eller tränga in genom rötter från jorden. I det senare fallet har jordtypen, markfuktigheten, pH och innehållet av Ca och organiska ämnen en stor effekt. Baljväxter och rotgrödor har relativt höga ansamlingar av strontium 90, medan gräs, inklusive korn och lin har lägre innehåll. Betydligt mindre ackumuleras strontium 90 i frön och frukter av växter än i andra organ, till exempel finns det tio gånger så mycket 90Sr i löv och stjälkar av vete än i kornet.Hos djur som främst får 90Sr från vegetabiliska livsmedel och människor som främst får det från komjölk och fisk ackumuleras isotopen till stor del i benen. Uppbyggnaden av 90Sr i organismen hos djur och människor beror på faktorer som organismens ålder, mängden radionuklid som intas och tillväxthastigheten för ny benvävnad. Strontium 90 utgör en stor fara för barn som får isotopen från mjölk och ackumulerar den i snabbt växande benvävnad.

Den biologiska effekten av 90Sr är relaterad till fördelningen av isotopen i kroppen (ackumulering i skelettet). Effekten beror också på dosen av betastrålning som produceras av 90Sr och isotopens dotterradioisotop, 90Y. Med det långvariga intaget av 90Sr, även i relativt små mängder, kan leukemi och osteosarkom utvecklas som ett resultat av den kontinuerliga bestrålningen av benvävnaden. Betydande förändringar i benvävnad observeras med ett innehåll av 90Sr i kosten på cirka 1 mikrokuri per gram Ca. Fördraget om kärnvapenförbud (1963), som förbjuder testning av kärnvapen i atmosfären och yttre rymden och under vattnet, har lett till en nästan total eliminering av strontium 90 från atmosfären och till en minskning av isotopens mobila former i jord.