Stroncium

Stroncium
←  Rubidium | Yttrium  →
38 Ca ↑ Sr ↓ Ba 38Sr _
Vzhled jednoduché látky
Krystaly stroncia
Vlastnosti atomu
Jméno, symbol, číslo	Stroncium / Stroncium (Sr), 38
Skupina , období , blok	2 (zastaralé 2), 5, s-prvek
atomová hmotnost ( molární hmotnost )	87,62(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronická konfigurace	[Kr] 5s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2
Poloměr atomu	215 hodin
Chemické vlastnosti
kovalentní poloměr	191  hodin
Poloměr iontů	(+2e) 112  hodin
Elektronegativita	0,95 (Paulingova stupnice)
Elektrodový potenciál	−2,89 [2]
Oxidační stavy	0, +2
Ionizační energie (první elektron)	549,0 (5,69)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky
Hustota (v n.a. )	2,54 g/cm³
Teplota tání	1042 tis .
Teplota varu	1657 K
Oud. teplo tání	9,20 kJ/mol
Oud. výparné teplo	144 kJ/mol
Molární tepelná kapacita	26,79 [3]  J/(K mol)
Molární objem	33,7  cm³ / mol
Krystalová mřížka jednoduché látky
Příhradová konstrukce	Kubický FCC
Parametry mřížky	6,080 Å  _
Debyeho teplota	147 [4]  K
Další vlastnosti
Tepelná vodivost	(300 K) (35,4) W/(m K)
Číslo CAS	7440-24-6

Stroncium ( chemická značka  - Sr , z lat.  Stroncium ) je chemický prvek 2. skupiny (podle zastaralé klasifikace  - hlavní podskupina druhé skupiny, IIA), páté periody periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 38.

Jednoduchá látka stroncium  je měkký, kujný a tažný stříbrnobílý kov alkalických zemin .

Má vysokou chemickou aktivitu, na vzduchu rychle reaguje s vlhkostí a kyslíkem a pokrývá se žlutým oxidovým filmem .

Historie a původ jména

Nový prvek byl objeven v minerálu strontianit , nalezeném v roce 1764 v olověném dole poblíž skotské vesnice Strontian ( anglicky  Strontian , gaelsky Sròn an t-Sìthein ), který následně dal jméno novému prvku. Přítomnost nového oxidu kovu v tomto minerálu byla stanovena v roce 1787 Williamem Cruikshankem a Aderem Crawfordem . Izolován ve své nejčistší podobě sirem Humphrym Davym v roce 1808.

Být v přírodě

Stroncium se nenachází ve volné formě kvůli jeho vysoké reaktivitě. Je součástí asi 40 minerálů. Z nich je nejvýznamnější celestin SrSO 4 (51,2 % Sr). Těží se také strontianit SrCO 3 (64,4 % Sr) . Tyto dva minerály mají průmyslový význam. Nejčastěji je stroncium přítomno jako nečistota v různých minerálech vápníku.

Mezi další minerály stroncia patří:

• SrAl3 ( As04 ) SO4 ( OH ) 6- kemmlicit  ;
• Sr 2 Al (CO 3 ) F 5  - stenonit ;
• SrAl2 ( C03 ) 2 ( OH ) 4H20 - dresserit stroncia ;
• SrAl3 ( P04 ) 2 ( OH ) 5H20 - goyasite ; _
• Sr2Al ( P04 ) 2OH - gudkenit ; _
• SrAl3 (P04 ) SO4  ( OH ) 6 - svanbergit ;
• Sr( AlSi04 ) 2  - slosonit ;
• Sr ( AlSi308 ) 25H20 - brusterit ; _ _ _
• Sr 5 (AsO 4 ) 3 F - fermorit ;
• Sr2 ( B14023 ) 8H20 - ginorit stroncia ; _ _
• Sr 2 (B 5 O 9 )Cl H 2 O - chilhardit stroncia ;
• SrFe3 ( P04 ) 2 ( OH ) 5H20 - lusunit ; _
• SrMn2 ( VO4 ) 24H20 - santafeit ; _ _ _
• Sr 5 (PO 4 ) 3 OH - bílá ;
• SrV(Si 2 O 7 ) - charadait ;
• SRB 2 Si 2 O 8  - pekovit [5] .

Pokud jde o úroveň fyzického výskytu v zemské kůře, stroncium zaujímá 23. místo - jeho hmotnostní zlomek je 0,014% (v litosféře  - 0,045%). Molární zlomek kovu v zemské kůře je 0,0029 %.

Stroncium se nachází v mořské vodě (8 mg/l) [6] .

Vklady

Vklady jsou známy v Kalifornii, Arizoně ( USA ); Nová Granada ; Turecko, Írán, Čína, Mexiko, Kanada, Malawi [7] .

V Rusku byla objevena ložiska strontnatých rud, ale v současné době se nevyvíjejí: Modré kameny (Dagestan), Mazuevskoye (Permské území), Tabolskoje (Tula oblast), stejně jako ložiska v Burjatsku, Irkutské oblasti, Krasnojarském území, Jakutsku a Kurilské ostrovy [8] [9] .

Fyzikální vlastnosti

Stroncium je měkký, stříbřitě bílý kov, tvárný a kujný a lze jej snadno řezat nožem.

Polymorfin – jsou známy tři jeho modifikace. Do 215 °C je stabilní kubická plošně centrovaná modifikace (α-Sr), mezi 215 a 605 °C - hexagonální (β-Sr), nad 605 °C - kubická tělo centrovaná modifikace (γ-Sr).

Teplota tání: 768 °C, bod varu: 1390 °C.

Chemické vlastnosti

Stroncium ve svých sloučeninách vždy vykazuje oxidační stav +2. Svými vlastnostmi se stroncium blíží vápníku a baryu a zaujímá mezi nimi střední polohu [10] .

V elektrochemické řadě napětí patří stroncium mezi nejaktivnější kovy (jeho normální elektrodový potenciál je -2,89 V). Intenzivně reaguje s vodou za vzniku hydroxidu :

Interaguje s kyselinami, vytěsňuje těžké kovy z jejich solí. S koncentrovanými kyselinami (H 2 SO 4 , HNO 3 ) reaguje slabě.

Kovové stroncium na vzduchu rychle oxiduje [11] a vytváří nažloutlý film, který kromě oxidu SrO vždy obsahuje peroxid SrO 2 a nitrid Sr 3 N 2 . Při zahřátí na vzduchu se vznítí, práškové stroncium na vzduchu je náchylné k samovznícení.

Prudce reaguje s nekovy - sírou , fosforem , halogeny . Interaguje s vodíkem (nad 200 °C), dusíkem (nad 400 °C). Prakticky nereaguje s alkáliemi.

Při vysokých teplotách reaguje s CO 2 za vzniku karbidu :

Snadno rozpustné soli stroncia s anionty Cl - , I - , NO 3 - . Soli s anionty F − , SO 4 2− , CO 3 2− , PO 4 3− jsou málo rozpustné.

Vzhledem ke své extrémní reaktivitě s kyslíkem a vodou se stroncium přirozeně vyskytuje pouze v kombinaci s jinými prvky, jako jsou minerály strontianit a celestit. Aby se zabránilo oxidaci, je skladován v uzavřené skleněné nádobě pod kapalným uhlovodíkem, jako je minerální olej nebo petrolej. Čerstvě objevený kov stroncia rychle získává nažloutlou barvu za vzniku oxidu. Jemné kovové stroncium je samozápalné , což znamená, že se samovolně vznítí na vzduchu při pokojové teplotě. Těkavé soli stroncia dodávají plameni jasně červenou barvu a tyto soli se používají v pyrotechnice a při výrobě kahanů [11] . Stejně jako vápník a baryum, stejně jako alkalické kovy a dvojmocné lanthanoidy europium a ytterbium, se kovové stroncium rozpouští přímo v kapalném čpavku, čímž vzniká tmavě modrý roztok solvatovaných elektronů [10] .

Organické sloučeniny stroncia obsahují jednu nebo více vazeb stroncium-uhlík. Byly popsány jako meziprodukty reakcí Barbierova typu [12] [13] [14] .

Ionty stroncia tvoří stabilní sloučeniny s crown ethery .

Získání

Existují tři způsoby, jak získat kovové stroncium:

• tepelný rozklad některých sloučenin;
• elektrolýza ;
• redukce oxidů nebo chloridů .

Hlavní průmyslovou metodou pro získávání kovového stroncia je tepelná redukce jeho oxidu hliníkem . Dále se výsledné stroncium čistí sublimací.

Elektrolytická výroba stroncia elektrolýzou taveniny směsi SrCl 2 a NaCl se nerozšířila kvůli nízké proudové účinnosti a kontaminaci stroncia nečistotami.

Při tepelném rozkladu hydridu nebo nitridu stroncia vzniká jemně rozptýlené stroncium, které je náchylné ke snadnému vznícení.

Aplikace

Hlavní oblasti použití stroncia a jeho chemických sloučenin jsou radioelektronický průmysl, pyrotechnika, metalurgie a potravinářský průmysl.

Hutnictví

Stroncium se používá k legování mědi a některých jejích slitin, k zavádění do slitin olova do baterií, k odsíření litiny, mědi a ocelí. Zavedení malých příměsí stroncia do litin a slitin titanu může výrazně zlepšit jejich mechanické vlastnosti.

Metalthermy

K redukci uranu se používá stroncium o čistotě 99,99-99,999 %.

Magnetické materiály

• Magneticky tvrdé ferity stroncia jsou široce používány jako materiály pro výrobu permanentních magnetů .
• Ferit strontnatý je slibným materiálem při výrobě magnetických pásek pro systémy ukládání dat [15] .

Pyrotechnika

V pyrotechnice se k zabarvení plamene do karmínově červené používá uhličitan strontnatý , dusičnan , chloristan . Slitina hořčíku a stroncia má nejsilnější pyroforické vlastnosti a používá se v pyrotechnice pro zápalné a signální slože.

Jaderná energie

Uranát strontnatý hraje důležitou roli při výrobě vodíku (cyklus stroncium-uranát, Los Alamos, USA) termochemickou metodou (energie atomového vodíku) a zejména se vyvíjejí metody přímého štěpení jader uranu v složení uranátu strontnatého k výrobě tepla při rozkladu vody na vodík a kyslík.

Vysokoteplotní supravodivost

Oxid strontnatý se používá jako součást supravodivé keramiky.

Vakuová elektronická zařízení

Oxid strontnatý , jako součást pevného roztoku oxidů jiných kovů alkalických zemin  - barya a vápníku ( BaO , CaO), se používá jako aktivní vrstva nepřímo žhavených katod ve vakuových elektronických zařízeních . Na vrcholu výroby televizních CRT bylo 75 % spotřeby stroncia ve Spojených státech použito na výrobu čelního skla [16] . S nahrazením katodových trubic jinými zobrazovacími metodami se spotřeba stroncia drasticky snížila [16] .

Chemické zdroje proudu

Fluorid strontnatý se používá jako součást pevných fluorových baterií s vysokou energetickou kapacitou a hustotou energie.

Slitiny stroncia s cínem a olovem se používají pro odlévání vodičů baterie. Stroncium - slitiny kadmia  - pro anody galvanických článků.

Medicína

Jako protinádorové činidlo se používá izotop s atomovou hmotností 89, který má poločas rozpadu 50,55 dne (ve formě chloridu) [17] [18] .

Biologická role

Účinky na lidský organismus

Neměli bychom zaměňovat účinek přírodního stroncia (neradioaktivního, málo toxického a navíc hojně používaného k léčbě osteoporózy) na lidský organismus a radioaktivních izotopů stroncia [19] .

Přírodní stroncium je nedílnou součástí mikroorganismů, rostlin a živočichů. Stroncium je analog vápníku, takže se nejúčinněji ukládá v kostní tkáni. Méně než 1 % se zadržuje v měkkých tkáních. Stroncium se vysokou rychlostí hromadí v těle dětí do čtyř let, kdy dochází k aktivní tvorbě kostní tkáně. Výměna stroncia se mění u některých onemocnění trávicího systému a kardiovaskulárního systému.

Vstupní cesty:

1. voda (maximální přípustná koncentrace stroncia ve vodě v Ruské federaci je 7 mg/l (v léčivých stolních a přírodních minerálních vodách - 25 mg/l) [20] , a v USA - 4 mg/l [19] )
2. potraviny (rajčata, řepa, kopr, petržel, ředkvičky, ředkvičky, cibule, zelí, ječmen, žito, pšenice)
3. intratracheální příjem
4. přes kůži (kutánní)
5. inhalace (plícemi)
6. lidé, jejichž práce souvisí se stronciem (v lékařství se radioaktivní stroncium používá jako aplikátory při léčbě kožních a očních onemocnění.

Hlavní aplikace:

• přírodní stroncium - radioelektronický průmysl, pyrotechnika, metalurgie, metalotermie, potravinářství, výroba magnetických materiálů;
• radioaktivní - výroba atomových elektrických baterií, atomová vodíková energie, radioizotopové termoelektrické generátory atd.).

Vliv neradioaktivního stroncia je extrémně vzácný a pouze při vystavení jiným faktorům (nedostatek vápníku a vitamínu D, podvýživa, porušení poměru stopových prvků, jako je baryum, molybden, selen a další). Pak může u dětí vyvolat „strontickou křivici“ a „Urovu chorobu“ – poškození a deformace kloubů, zpomalení růstu a další poruchy.

Radioaktivní stroncium má téměř vždy negativní vliv na lidský organismus. Tím, že se ukládá v kostech, ozařuje kostní tkáň a kostní dřeň, což zvyšuje riziko zhoubných nádorů kostí a při příjmu velkého množství může způsobit nemoc z ozáření.

Izotopy

V přírodě se stroncium vyskytuje jako směs čtyř stabilních izotopů 84 Sr (0,56(2) %), 86 Sr (9,86(20) %), 87 Sr (7,00(20) %), 88 Sr (82,58(35 ) ) %) [21] . Procenta jsou dána počtem atomů. Známé jsou také radioaktivní izotopy stroncia s hmotnostním číslem od 73 do 105. Světelné izotopy (až 85 Sr včetně, stejně jako izomer 87m Sr ) podléhají elektronickému záchytu, který se rozkládá na odpovídající izotopy rubidia . Těžké izotopy, počínaje 89 Sr, zažívají β - rozpad , přecházejí na odpovídající izotopy yttria . Mezi radioaktivními izotopy stroncia je 90 Sr nejdéle žijící a prakticky nejdůležitější.

Stroncium-90

Izotop stroncia 90 Sr je radioaktivní s poločasem rozpadu 28,78 let . 90 Sr podléhá β - rozpadu , mění se na radioaktivní 90 Y (poločas rozpadu 64 hodin), který se zase rozpadá na stabilní zirkonium-90. K úplnému rozpadu stroncia-90, které se dostalo do životního prostředí, dojde až po několika stech letech.

90 Sr vzniká při jaderných explozích a uvnitř jaderného reaktoru při jeho provozu. Ke vzniku stroncia-90 v tomto případě dochází jak přímo v důsledku štěpení jader uranu a plutonia, tak v důsledku beta rozpadu jader s krátkou životností s hmotnostním číslem A = 90 (v řetězci 90 Se → 90 Br → 90 Kr → 90 Rb → 90 Sr ) vzniklé při dělení.

Používá se při výrobě radioizotopových zdrojů energie ve formě titaničitanu strontnatého (hustota 4,8 g / cm³ a ​​výdej energie - asi 0,54 W / cm³ ).

Poznámky

1. ↑ Meija J. a kol. Atomové hmotnosti prvků 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Sv. 88 , č. 3 . - str. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 . Archivováno z originálu 31. března 2016.
2. ↑ Greenwood a Earnshaw, str. 111
3. ↑ Redakce: Zefirov N. S. (šéfredaktor). Chemická encyklopedie: v 5 dílech - M. : Velká ruská encyklopedie, 1995. - T. 4. - S. 441. - 639 s. — 20 000 výtisků.  - ISBN 5-85270-092-4.
4. ↑ Stroncium v ​​moderní standardní periodické tabulce Integral Scientist . Získáno 5. srpna 2009. Archivováno z originálu 1. června 2009. (neurčitý)
5. ↑ GEOKHI RAS - Igor Viktorovič Pekov . geokhi.ru. Staženo 11. 5. 2016. Archivováno z originálu 1. 6. 2016. (neurčitý)
6. ↑ JP Riley a Skirrow G. Chemická oceánografie V.I, 1965
7. ↑ Rubidium - Vlastnosti chemických prvků . Získáno 20. září 2010. Archivováno z originálu 28. září 2012. (neurčitý)
8. ↑ A. M. Portnov. Zapomenutý prvek strategického významu . Nezavisimaya Gazeta (28. září 2011). Získáno 25. dubna 2018. Archivováno z originálu dne 26. dubna 2018. (neurčitý)
9. ↑ K. V. Tarasov, O. M. Topchieva Zvláštnosti migrace a akumulace stroncia v hydrotermálních metasomatitech Kurilských ostrovů (Kunashir, Ketoi, Ushishir, Shiashkotan) Archivovaná kopie z 25. ledna 2020 na Wayback Machine
10. ↑ 1 2 Greenwood a Earnshaw, str. 112-13
11. ↑ 1 2 C. R. Hammond The elements (str. 4-35) v Lide, DR, ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86. ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5 .
12. ↑ Miyoshi, N.; Kamiura, K.; Oka, H.; Kita, A.; Kuwata, R.; Ikehara, D.; Wada, M. (2004). "Alkylace aldehydů typu Barbier s alkylhalogenidy v přítomnosti kovového stroncia." Bulletin Japonské chemické společnosti . 77 (2): 341. doi : 10.1246/ bcsj.77.341 .
13. ↑ Miyoshi, N.; Ikehara, D.; Kohno, T.; Matsui, A.; Wada, M. (2005). "Chemie analogů alkylstroncia halogenidu: Alkylace iminů typu Barbier s alkylhalogenidy." Chemie dopisy . 34 (6): 760. doi : 10.1246/ tř.2005.760 .
14. ↑ Miyoshi, N.; Matsuo, T.; Wada, M. (2005). "Chemie analogů alkylstroncia halogenidu, část 2: Dialkylace esterů typu Barbier s alkylhalogenidy." European Journal of Organic Chemistry . 2005 (20): 4253. doi : 10.1002/ ejoc.200500484 .
15. ↑ https://www.fujifilm.com/jp/en/news/hq/5822 Magnetické pásky využívající částice feritu stroncia (SrFe)
16. ↑ 1 2 Nerostná surovina měsíce: Stroncium . US Geological Survey (8. prosince 2014). Získáno 16. srpna 2015. Archivováno z originálu dne 28. dubna 2021. (neurčitý)
17. ↑ [https://web.archive.org/web/20160304060707/http://www.abc-gid.ru/drugs/reestr/show/69404/ Archivováno 4. března 2016 na Wayback Machine ABC Magazine - Strontium- 89 chlorid - chlorid strontnatý [89Sr]]
18. ↑ Disertační práce na téma "Moderní taktika systémové radioterapie chloridem strontnatým-89 v komplexní léčbě pacientů s metastatickými kostními lézemi." abstrakt na speciální ... . Datum přístupu: 16. září 2012. Archivováno z originálu 3. května 2012. (neurčitý)
19. ↑ 1 2 Toxikologická data stroncia (nepřístupný odkaz) . Získáno 15. března 2009. Archivováno z originálu 5. května 2009. (neurčitý) 
20. ↑ TR EAEU 044/2017 Technické předpisy Euroasijské hospodářské unie „O bezpečnosti balené pitné vody, včetně přírodních minerálních vod“ – docs.cntd.ru. docs.cntd.ru _ Získáno 27. prosince 2021. Archivováno z originálu dne 27. prosince 2021. (neurčitý)
21. ↑ Meija J. a kol. Izotopová složení prvků 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Sv. 88 , č. 3 . - str. 293-306 . - doi : 10.1515/pac-2015-0503 .

Literatura

• Greenwood NN, Earnshaw A. Chemie prvků  . — 2. vyd. - Butterworth-Heinemann , 1997. - ISBN 0-08-037941-9 .

Odkazy

• Stroncium na Webelements
• Stroncium v ​​Popular Library of the Chemical Elements Archived 13. února 2006 na Wayback Machine

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus Brockhaus a Efron italština okolo světa Malý Brockhaus a Efron Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
V bibliografických katalozích BNE : XX528414 BNF : 12169122 m GND : 4183762-9 J9U : 987007541334305171 LCCN : sh85129178 NDL : 00571781 NKC : ph543045