Химическият елемент на стронций е описание, свойства и формула

Стронций (Sr) е химичен елемент, алкалоземен метал от втората група на периодичната таблица. Използва се в червени сигнални светлини и фосфор, представлява сериозна опасност за здравето при радиоактивно замърсяване.

История на откритието

Минерали от оловна мина край с. Строниан в Шотландия. Първоначално тя е била призната като един вид бариев карбонат, но Adair Crawford и William Crewkshenck през 1789 предполагат, че това е друго вещество. Химик Томас Чарлз Надежда е нарекъл новия минерал стронций с името на селото, а съответният стронциев оксид SrO е стронций. Метални се изолира през 1808 г. от сър Хъмфри Дейви, което се подлага на електролиза смес е мокра с хидроксид или хлорид живачен окис, като се използва живачен катод и след това от получения изпарява живак амалгама. Той нарече новия елемент, като използва корена на думата "стронций".

Да бъдеш в природата

Относителното изобилие на стронций, тридесет и осмият елемент на периодичната таблица в пространството се оценява като 18.9 атома за всеки 10⁶ атоми от силиций. Това е около 0.04% от масата на земната кора. Средната концентрация на елемента в морската вода е 8 mg / l.

Химическият елемент на стронций е широко разпространен в природата и, според експертите, е 15-то най-богато вещество на Земята, достигайки концентрация от 360 части на милион. Предвид изключителната си реактивност съществува само под формата на съединения. Основните му минерали са цестстина (SrSO сулфат₄) и стронцианит (SrCO карбонат₃). От тях целевите се намират в достатъчни количества за рентабилно производство, повече от 2/3 от световното снабдяване идва от Китай, докато Испания и Мексико осигуряват повечето от останалите. Обаче, по-благоприятно е да се извлича стронцианит, защото стронцийът е по-често използван в карбонатна форма, но неговите известни отлагания са относително малки.

свойства

Стронцийът е мек метал, подобен на оловото, който блести като сребро на мястото на рязане. Във въздуха бързо реагира с кислорода и влагата в атмосферата, придобивайки жълтеникав оттенък. Следователно, тя трябва да се съхранява в изолация от въздушните маси. Най-често се съхранява в керосин. В свободно състояние тя не се среща в природата. Със съпътстващия калций, стронций е част от само 2 основни руди: цестстина (SrSO₄) и стронций (Srco₃).

В серията от химически елементи на магнезий-калций-стронций (алкалоземни метали) Sr е в група 2 (предишната 2А) на периодичната таблица между Ca и Ba. В допълнение, той се намира в петия период между рубидий и итрий. Тъй като атомният радиус на стронций е подобен на радиуса на калций, той лесно замества последния с минерали. Но тя е по-мека и по-реактивна във водата. При контакт с него образува хидроксид и водороден газ. Има 3 стронциеви алотропи с преходни точки от 235 ° C и 540 ° C.

Алкалната пръст обикновено не реагира с азота под 380 ° С и при стайна температура образува само оксид. Въпреки това, под формата на стронциев прах спонтанно се запалва, за да образува оксид и нитрид.

Химични и физични свойства

Характеристики на химичния елемент на стронций съгласно плана:

• Име, символ, атомно число: стронций, Sr, 38.
• Група, период, блок: 2, 5, s.
• Атомно тегло: 87.62 g / mol.
• Електронна конфигурация: [Kr] 5s².
• Електронното разпределение по черупките: 2, 8, 18, 8, 2.
• Плътност: 2.64 g / cm³.
• Температура на топене и кипене: 777 ° С, 1382 ° С.
• Степен на окисление: 2.

изотопи

Природен стронций е смес от 4 стабилни изотопа: ⁸⁸Sr (82.6%), ⁸⁶Sr (9.9%), ⁸⁷Sr (7.0%) и ⁸⁴Sr (0.56%). От тях само ⁸⁷Sr е радиоактивен - образува се по време на разпадането на радиоактивния изотоп рубидий ⁸⁷Rb с полуживот 4.88 х 10¹⁰ години. Смята се, че това ⁸⁷Sr е произведен по време на "първичната нуклеосинтеза" (ранен стадий на Големия взрив) заедно с изотопите ⁸⁴SR, ⁸⁶Sr и ⁸⁸Старши В зависимост от местоположението, съотношението ⁸⁷Sr и ⁸⁶Sr може да се различава с повече от 5 пъти. Това се използва при запознаване с геоложки проби и при определяне на произхода на скелети и глинени артефакти.

В резултат на ядрените реакции бяха получени около 16 синтетични радиоактивни изотопи на стронций, най-издръжливите от които са ⁹⁰Sr (полуживот 28.9 години). Този изотоп, формиран по време на ядрена експлозия, се смята за най-опасния продукт на гниене. Поради химичното му сходство с калций, той се абсорбира в костите и зъбите, където продължава да изтласква електрони, причинявайки радиационно увреждане, увреждайки костния мозък, нарушавайки образуването на нови кръвни клетки и причинявайки рак.

Въпреки това при медицински контролирани състояния стронций се използва за лечение на някои повърхностни злокачествени неоплазми и рак на костната тъкан. Също така се използва във формата на стронциев флуорид в химични източници на ток и в Термогенератор, в който топлината на своя радиоактивен разпад се превръщат в електричество, обслужващи дълголетни светлинни източници на енергия в навигационни шамандури, отдалечени метеорологични станции и космически кораб.

⁸⁹Sr се използва за лечение на рак, тъй като засяга костната тъкан, произвежда бета-лъчение и след няколко месеца се разпада (полуживот 51 дни).

Химическият елемент на стронций не е необходим за по-високи форми на живот, неговите соли обикновено не са токсични. Какво прави ⁹⁰Sr е опасно, използва се за увеличаване на плътността на костите и растежа им.

връзки

Свойствата на химичния елемент на стронций са много сходни свойствата на калций. В съединенията, Sr има ексклузивно състояние на окисление +2 във формата на Sr йоните²⁺. Металът е активен редуциращ агент и реагира лесно с халогени, кислород и сяра, за да произвежда халиди, оксиди и сулфиди.

Стронните съединения имат доста ограничена търговска стойност, тъй като съответните съединения на калций и барий обикновено изпълняват същите, но са по-евтини. Някои от тях обаче са намерили приложение в индустрията. Още не са измислили какви вещества да се постигат червени цветове в фойерверки и сигнални светлини. Понастоящем за получаване на този цвят се използват само стронциеви соли, като Sr (NO nitrate₃)₂ и хлорат Sr (C10₃)₂ . Около 5-10% от общото производство на този химически елемент консумира пиротехнически материали. Стронциев хидроксид Sr (OH)₂ понякога се използва за извличане на захар от меласа, тъй като образува разтворим захарид, от който захарта може лесно да се регенерира чрез действието на въглероден диоксид. Моносулфид SrS се използва като депилатор и съставка във фосфорите на електролуминесцентните устройства и светлинните бои.

Стронциевите ферити образуват семейство съединения с обща формула SrFe_хО_при, Реакциите, произтичащи от реакцията на SrCO при висока температура (1000-1300 ° С)₃ и Fe₂О₃. От тях се произвеждат керамични магнити, които се използват широко в високоговорителите, чистачките за автомобилно предно стъкло и детските играчки.

производство

Повечето от минерализираната цестстина SrSO₄ се превръща в карбонат по два начина: или целезата се извлича директно с разтвор на натриев карбонат, или се нагрява с въглерод за образуване на сулфид. Във втория етап се получава тъмно оцветено вещество, което съдържа главно стронциев сулфид. Тази "черна пепел" се разтваря във вода и се филтрира. Стронциев карбонат се утаява от сулфидния разтвор чрез въвеждане на въглероден диоксид. Сулфатът се редуцира до сулфид чрез карботермично редуциране на SrSO₄ + 2С → SrS + 2CO₂. Елементът може да бъде получен от електрохимичната контакт на катода, където се охлажда железен прът, действащ като катод, докосва повърхността на сместа от калиев хлорид и стронций, и се издига когато стронций втвърдява върху нея. Реакциите на електродите могат да бъдат представени както следва: Sr²⁺ + 2е^- → Sr (катод) - 2С1^- → Cl₂ + 2е^- (анод).

Медният Sr може също да бъде възстановен от неговия алуминиев оксид. Той е ковък и сгъстен, добър проводник на електричество, но се използва сравнително малко. Едно от приложенията му е легиращият агент за алуминий или магнезий при отливане на блокове цилиндри. Стронций подобрява обработваемостта и устойчивостта на метален поток. Алтернативен начин за получаване на стронций е намаляването на неговия оксид с алуминий във вакуум при дестилационната температура.

Търговско приложение

Химическият елемент на стронций се използва широко в стъклото на катодни лъчи на цветни телевизори, за да се предотврати проникването на рентгенови лъчи. Тя също може да бъде част от аерозолни бои. Това, очевидно, е един от най-вероятните източници на въздействие на стронция върху населението. В допълнение, елементът се използва за производство на феритни магнити и пречистване на цинк.

Стронциевите соли се използват в пиротехниката, защото при горене пламъкът се оцветява в червена светлина. Сплав от стронциеви соли с магнезий се използва в състава на запалителни и сигнални смеси.

Титанат има изключително висок индекс на пречупване и оптична дисперсия, което го прави полезна в оптиката. Може да се използва като заместител на диаманти, но рядко се използва за тази цел, поради екстремна мекота и уязвимост от надраскване.

Стронциев алуминат е ярък фосфор с дълготрайна устойчивост на фосфоресценция. Окисът понякога се използва за подобряване на качеството на керамичните глазури. изотоп ⁹⁰Sr е един от най-добрите дълготраен високоенергийни бета емитери. Той се използва като източник на електроенергия за радиоизотопните термоелектрически генератори (RTGs), които превръщат отделената топлина в електричество в разпадането на радиоактивни елементи. Тези устройства се използват в космически превозни средства, отдалечени метеорологични станции, навигационни шамандури и т.н. - където е необходим лесен и дългогодишен източник на ядрена електроенергия.

Медицинска употреба на стронций: характерни свойства, лечение на наркотици

изотоп ⁸⁹Sr е активна съставка в радиоактивния препарат Metastron, използван за лечение на костна болка, причинена от метастазирал рак на простатата. Химическият елемент на стронций действа, като калций, основно включен в костите на места с повишена остеогенеза. Това локализиране се фокусира върху радиационното въздействие върху рака.

радиоизотопни ⁹⁰Sr също се използва при лечение на рак. Бета-радиацията и дълъг полуживот са идеални за повърхностна лъчева терапия.

Експериментален препарат, получен чрез комбиниране на стронций с ранелова киселина, подпомага растежа на костите, повишената костна плътност и намалените фрактури. Стронният ранелат е регистриран в Европа като лечение за остеопороза.

Стронният хлорид понякога се използва в пастите за зъби за чувствителни зъби. Съдържанието му достига 10%.

обезпечителни мерки

Стронцийът има висока химическа активност, а в раздробено състояние металът спонтанно свети. Ето защо този химически елемент се счита за опасност от пожар.

Ефекти върху човешкото тяло

Човешкото тяло абсорбира стронций по същия начин като калция. Тези два елемента са химически толкова сходни, че стабилните форми на Sr не представляват значителна заплаха за здравето. За разлика от това, радиоактивният изотоп ⁹⁰Sr може да доведе до различни костни разстройства и заболявания, включително рак на костите. За измерване на излъчването на абсорбирания ⁹⁰Sr е единица стронций.