STRONCIJ: ZGODOVINA, STRUKTURA, LASTNOSTI, REAKCIJE IN UPORABE - KEMIJA - 2026

Stroncija je zemeljsko alkalijske kovine, katere kemijski simbol je gospod Sveže rezano je bele barve s srebrno sijaj, vendar, ko so izpostavljeni zraka oksidira in dobi rumenkasto barvo. Zaradi tega mora biti med skladiščenjem zaščiten pred kisikom.

Stroncij se iz žil izloča v obliki mineralov celestita ali celestina (SrSO ₄ ) in stroncijana (SrCO ₃ ). Vendar je celestit glavna oblika, v kateri se nahaja rudarjenje stroncija, njegova nahajališča pa so v sedimentnih tleh in v povezavi z žveplom.

Kovinski vzorec stroncija, zaščiten z atmosfero argona. Vir: Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Matthias Zepperderivativno delo: Materialscientist

Celestit se pojavlja v obliki rombičnih kristalov, ponavadi je brezbarven, steklasten in prozoren. Čeprav se stroncij pridobi na ta način, ga je treba pretvoriti v ustrezen karbonat, iz katerega se končno zmanjša.

Leta 1790 sta stroncij identificirala Adair Crawford in William Cruickshank kot nov element v rudniku svinčevega rudnika v bližini mesta Strontion v Argyllu na Škotskem. Stroncij je leta 1807 izoliral Humphry Davy, z uporabo elektrolize.

Stroncij je kovinska, nodularna kovina in dober prevodnik električne energije; vendar ima malo industrijske in komercialne uporabe. Ena od njegovih aplikacij je tvorba zlitin z aluminijem in magnezijem, ki izboljšujejo vodljivost in tekočnost teh kovin.

V periodični tabeli se stroncij nahaja v skupini 2, med kalcijem in barijem, pri čemer ugotovi, da imajo nekatere njegove fizikalne lastnosti, kot so gostota, tališče in trdota, vmesne vrednosti v primerjavi s tistimi, ki so prikazane za kalcij in barijev.

Stroncij se v naravi pojavlja kot štirje stabilni izotopi: ⁸⁸ Sr z obiljem .82,6%; ⁸⁶ Sr, z 9,9% izobilju; ⁸⁷ Sr, z 7,0% izobilju; in ⁸⁴ Sr, z 0,56% številčnostjo.

⁹⁰ Sr je radioaktivni izotop, ki predstavlja najbolj škodljivo sestavino radioaktivnega izpada, produkta jedrskih eksplozij in puščanja iz jedrskih reaktorjev, saj se zaradi podobnosti kalcija in stroncija izotop vgradi v kosti , ki povzročajo kostni rak in levkemijo.

Zgodovina

Preučevali smo mineral iz rudnika svinca v bližini vasi Strontian v Argyllu na Škotskem. Prvotno je bil opredeljen kot vrsta barijevega karbonata. Toda Adair Crawford in William Cruickshank sta leta 1789 ugotovila, da je bila preučena snov drugačna.

Kemik Thomas Charles Hope je novi mineralni strontit poimenoval in ustrezno "zemljo" (stroncijev oksid, SrO) poimenoval strontia.

Leta 1790 sta Crawford in Cruickshank sežgala preučeno snov in opazila, da je plamen rdeče-rdeče barve, drugačen od plamenov, ki so jih do takrat opazovali v znanih elementih. Ugotovili so, da so pred novim elementom.

Leta 1808 je sir William Humphry Davy podvrgel elektrolizi vlažne mešanice hidroksida ali klorida stroncija z oksidom živega srebra, pri čemer je uporabil katodo živega srebra. Nato je živo srebro iz nastalega amalgama izhlapilo, tako da je stroncij ostal prost.

Davy je poimenoval izolirani element stroncij (stroncij).

Struktura in elektronska konfiguracija stroncija

Kovinski stroncij kristalizira pri sobni temperaturi v kubični (fcc) strukturi.

V tej strukturi so atomi Sr nameščeni na konicah in na straneh kocke enotne celice. Je sorazmerno bolj gost kot druge strukture (na primer kubični ali skorji), da ima skupno štiri atome g.

Atomi Sr ostanejo združeni zaradi kovinske vezi, produkta prekrivanja njihovih atomskih valenčnih orbital v vseh smereh znotraj kristala. Ta orbitala je 5s, ki ima glede na elektronsko konfiguracijo dva elektrona:

5s ²

Tako nastaneta celotni pas 5s in 5p prevodni pas (teorija pasov).

Glede ostalih kovinskih faz bibliografskih informacij ni veliko, čeprav je gotovo, da se njihovi kristali preoblikujejo, ko so izpostavljeni visokim pritiskom.

Oksidacijske številke

Stroncij ima tako kot druge kovine veliko težnjo, da izgublja valenčne elektrone; To sta dva elektrona iz orbite 5s. Tako se atomi Sr pretvorijo v dvovalentne katione Sr ²⁺ (M ²⁺ , podobno kot ostale zemeljskoalkalijske kovine), izoelektronske v kripto žlahtni plin. Nato naj bi stroncij imel oksidacijsko število +2.

Ko namesto izgube dveh elektronov izgubi samo enega, nastane kation Sr ⁺ ; zato je njegova oksidacijska številka +1. Sr ⁺ je redek v spojinah, pridobljenih iz stroncija.

Lastnosti

Videz

Srebrno bele barve s kovinskim sijajem, z rahlim rumenim odtenkom.

Molarna masa

87,62 g / mol.

Tališče

777 ° C.

Vrelišče

1.377 ° C

Gostota

-Posredna temperatura okolice: 2,64 g / cm ³

-Liquid stanje (tališče): 2,375 g / cm ³

Topnost

Topen v alkoholu in kislinah. V vodi ni topen, saj z njim močno reagira.

Vročina fuzije

7,43 kJ / mol.

Toplota izparevanja

141 kJ / mol.

Toplotna molarna zmogljivost

26,4 J / (mol · K).

Elektronegativnost

0,95 po Paulingovi lestvici.

Ionizacijska energija

Prva stopnja ionizacije: 549,5 kJ / mol.

Druga stopnja ionizacije: 1.064,2 kJ / mol.

Tretja stopnja ionizacije: 4.138 kJ / mol.

Atomski radio

Empirični 215 popoldne.

Kovalentni polmer

195 ± 22.00.

Toplotno raztezanje

22,5 µm / (m · K) pri 25 ° C.

Toplotna prevodnost

35,4 W / (mK).

Električni upor

132 nΩ · m pri 20 ° C.

Trdota

1,5 na Mohsovi lestvici.

Požarni potencial

Stroncij, ko je fino razdeljen, spontano gori v zraku. Poleg tega se vname, ko se segreje nad tališčem, in je lahko izpostavljen eksploziji, ko je izpostavljen vročini plamena.

Skladiščenje

Da se izognete oksidaciji stroncija, ga priporočamo hraniti potopljeno v kerozin ali nafto. Stroncij je treba hraniti na hladnem, dobro prezračevanem mestu, proč od organskih in drugih snovi, ki se zlahka oksidirajo.

Nomenklatura

Ker oksidacijsko število +1 ni tako pogosto, se domneva, da obstaja le +2 za poenostavitev nomenklature okoli stroncijevih spojin. Zato se v nomenklaturi delnic (II) na koncu imen ne upošteva; v tradicionalni nomenklaturi pa se vedno končajo s pripono -ico.

Na primer, SrO je stroncijev oksid ali kositer oksid, glede na zaloge in tradicionalne nomenklature.

Oblike

Zaradi svoje velike reaktivnosti se kovinski stroncij v naravi ne zdi izoliran. Vendar ga lahko najdemo v elementarnem stanju, zaščitenega pred kisikom, s potopitvijo v kerozin ali v ozračje inertnih plinov (kot so žlahtni plini).

Najdemo ga tudi v zlitinah z aluminijem in magnezijem, kot tudi v zlitini kositra in svinca. Stroncij najdemo v ionski obliki (Sr ²⁺ ), raztopljenem v zemlji ali morski vodi itd.

Zato govoriti o stronciju pomeni sklicevanje na katione Sr ²⁺ (in v manjši meri Sr ⁺ ).

V ionski obliki lahko medsebojno deluje tudi z drugimi elementi, da tvori soli ali druge kemične spojine; kot so stroncijev klorid, karbonat, sulfat, sulfid itd.

Stroncij je prisoten predvsem v dveh mineralih: celestitu ali celestinu (SrSO ₄ ) in strontitu (SrCO ₃ ). Celestit je glavni vir pridobivanja rudnika stroncija.

Stroncij ima 4 naravne izotope, od tega enega v večjem številu ⁸⁸ g. Prav tako obstajajo številni radioaktivni izotopi, umetno proizvedeni v jedrskih reaktorjih.

Biološka vloga

Za hrbtenice ni znana biološka vloga stroncija. Zaradi podobnosti s kalcijem ga lahko nadomesti v kostnih tkivih; to pomeni, da Sr ²⁺ izpodriva Ca ²⁺ . Toda razmerje, ki ga najdemo v kosti med stroncijem in kalcijem, je med 1 / 1.000 in 1 / 2.000; torej izredno malo.

Zato stroncij ne sme izpolnjevati naravne biološke funkcije v kosteh.

Stroncijev ranelat se uporablja pri zdravljenju osteoporoze, saj povzroča otrdelost kosti; v vsakem primeru pa gre za terapevtsko delovanje.

Eden redkih primerov biološke funkcije stroncija se pojavlja v Acantharei, radiolarnem protozoanu, ki ima okostje s prisotnostjo stroncija.

Kje najti in izdelati

Kristali celestita, mineraloški vir stroncija. Vir: Aram Dulyan (Uporabnik: Aramgutang)

Stroncij najdemo v približno 0,034% vseh magnetnih kamnin. Vendar pa se nahajata le dva minerala: celestit ali celestin v nahajališčih s pomembno vsebnostjo stroncija.

Od dveh pomembnih mineralov stroncija je le celestit najden v zadostni količini v sedimentnih nahajališčih, ki omogočajo ustvarjanje zmogljivosti za pridobivanje stroncija.

Strationit je uporabnejši od celestita, saj se večji del stroncija proizvaja v obliki stroncijevega karbonata; vendar skoraj ni bilo najdenih nahajališč, ki bi omogočala trajnostno kopanje.

Vsebnost stroncija v morski vodi se giblje med 82 in 90 µmol / L, koncentracija veliko nižja od koncentracije kalcija med 9,6 in 11 mmol / L.

Skoraj vse rudarjenje temelji na nahajališčih celestita, saj so stroncijanske žile redke in niso zelo donosne za črpanje stroncija iz njih. Kljub temu se večina stroncija proizvaja v obliki stroncijevega karbonata.

Pidgeonova metoda

Celestit sežiga v prisotnosti premoga, da stroncijev sulfat pretvori v stroncijev sulfid. V drugi fazi se temni material, ki vsebuje stroncijev sulfid, raztopi v vodi in filtrira.

Nato raztopino stroncijevega sulfida obdelamo z ogljikovim dioksidom, da nastane oborina stroncijevega karbonata.

Stroncij je mogoče izolirati z različico metode Pidgeon. Reakcija stroncijevega oksida in aluminija se pojavi v vakuumu, kjer se stroncij pretvori v plin in ga skozi proizvodno reorto transportira do kondenzatorjev, kjer se obori kot trdna snov.

Elektroliza

Stroncij lahko dobimo v obliki palic z metodo elektrolize kontaktne katode. V tem postopku ohlajena železna palica, ki deluje kot katoda, pride v stik s površino staljene mešanice kalijevega klorida in stroncijevega klorida.

Ko se stroncij strdi na katodi (železna palica), se palica dvigne.

Reakcije

S halkogeni in halogeni

Stroncij je aktivno reducirajoča kovina in reagira s halogeni, kisikom in žveplom, da ustvari halogene, okside in žveplo. Stroncij je srebrna kovina, vendar pri izpostavljenosti zraku oksidira do stroncijevega oksida:

Sr (s) + 1 / 2O ₂ (g) => SrO (s)

Oksid tvori temno plast na površini kovine. Njegova reakcija s klorom in žveplom je naslednja:

Sr (s) + Cl ₂ (g) => SrCl ₂ (s)

Sr (s) + S (l) => SrS (s)

Stroncij reagira s staljenim žveplom.

Z zrakom

Lahko se kombinira s kisikom in tvori stroncijev peroksid; vendar za svoj nastanek potrebuje visok pritisk kisika. Prav tako lahko reagira z dušikom, da ustvari stroncijev nitrid:

3Sr (s) + N ₂ (g) => Sr ₃ N ₂ (s)

Vendar mora biti temperatura nad 380 ° C, da pride do reakcije.

Z vodo

Stroncij lahko burno reagira z vodo, da tvori stroncijev hidroksid, Sr (OH) ₂ in vodikov plin. V reakciji med stroncijem in vodo ni nasilja, ki ga opazimo v reakciji med alkalnimi kovinami in vodo, kot tudi v primeru barija.

S kislinami in vodikom

Stroncij lahko reagira z žveplovo kislino in dušikovo kislino, da tvori stroncijev sulfat in nitrat. Prav tako se kombinira vroče z vodikom, da tvori stroncijev hidrid.

Stroncij ima podobno kot druge težke elemente v s bloku periodične tabele široko paleto koordinacijskih števil; kot 2, 3, 4, 22 in 24, ki jih na primer vidimo v spojinah kot SrCd ₁₁ in SrZn ₁₃ .

Prijave

- Elementarni stroncij

Zlitine

Uporablja se kot evtektični modifikator za izboljšanje trdnosti in duktilnosti Al-Ag zlitine. Uporablja se kot inokulant v livnici nodularnega železa za nadzor tvorbe grafita. Doda se tudi kositrovim in svinčevim zlitinam, da dodajo žilavost in duktilnost.

Poleg tega se uporablja kot deoksidizator za baker in bron. Staljenemu aluminiju se doda majhna količina stroncija, da se optimizira topljivost kovine, zaradi česar je primernejša za izdelavo predmetov, ki so tradicionalno iz jekla.

Je zlitinsko sredstvo za aluminij ali magnezij, ki se uporablja pri ulivanju blokov motorja in koles. Stroncij izboljšuje vodljivost in tekočnost kovine, na katero je legirana.

Izotopi

Kljub škodljivemu delovanju se ⁹⁰ Sr uporablja kot termoelektrični generator, ki uporablja toploto iz svojega sevanja za proizvodnjo dolgotrajne električne energije z uporabo v vesoljskih vozilih, oddaljenih raziskovalnih postajah in navigacijskih bojih.

⁸⁹ Sr bila uporabljena pri zdravljenju raka kosti, uporablja tip radioaktivni emisijo P za uničenje tumorskih celic.

Atom stroncija je bil uporabljen za vzpostavitev sistema za merjenje časa, ki komaj zaostane eno sekundo na vsakih 200 milijonov let. Zaradi česar je najbolj natančna ura.

- Spojine

Karbonat

Feriti in magneti

Stroncijev karbonat (SrCO ₃ ) reagira s železovim oksidom (Fe ₂ O ₃ ) pri temperaturi med 1.000 in 1.300 ° C, da tvori stroncijev ferit. Ta družina feritov ima splošno formulo SrFe _x O ₄ .

Keramični magneti so narejeni iz feritov in se uporabljajo v različnih aplikacijah. Med njimi: proizvodnja zvočnikov, motorjev za avtomobilske brisalce in otroške igrače.

Stroncijev karbonat se uporablja tudi pri proizvodnji stekla za televizijske zaslone in prikazovalne enote.

Očala

Poleg izboljšanja lastnosti stekla za zaslone s tekočimi kristali (LCD) se uporablja tudi pri zasteklitvi keramičnih izdelkov, ki med odstranjevanjem krepijo njegovo odpornost na praskanje in nastanek mehurčkov.

Uporablja se pri proizvodnji stekla, uporabnega v optiki, steklovini in razsvetljavi. Prav tako je del steklenih vlaken in laboratorijskih in farmacevtskih očal, saj povečuje trdoto in odpornost na praskanje, pa tudi njegovo svetlost.

Proizvodnja kovin in soli

Uporablja se za pridobivanje cinka visoke čistosti, saj prispeva k izločanju nečistoč svinca. Pomaga pri proizvodnji stroncijevega kromata, spojine, ki se uporablja kot zaviralec korozije v tiskarskih barvah.

Odpadne vode in fosforescentne sijalke

Uporablja se pri čiščenju odpadne vode za odstranjevanje sulfata. Poleg tega se uporablja pri proizvodnji ortofosforne kisline, ki se uporablja pri izdelavi fluorescentnih žarnic.

Pirotehnika

Stroncijev karbonat se, tako kot druge stroncijeve soli, uporablja v ognjemetu, da mu daje rdeče rdečo barvo. Madež, ki se uporablja tudi pri testiranju na stroncij.

Hidroksid

Uporablja se pri pridobivanju sladkorja iz pese, saj se stroncijev hidroksid kombinira s sladkorjem, da nastane kompleksen saharid. Kompleks lahko ločimo z delovanjem ogljikovega dioksida, pri čemer sladkor ostane brez. Uporablja se tudi pri stabilizaciji plastike.

Oksid

Prisotna je v kozarcu, ki je bil uporabljen pri izdelavi televizijske slikovne cevi, začenši s to uporabo leta 1970. Barvni televizorji in druge naprave, ki vsebujejo katodne žarke, za ustavljanje potrebujejo stroncij na sprednji plošči. X-žarki.

Te televizije niso več v uporabi, ker so katodne cevi zamenjali z drugimi napravami, zato uporaba stroncijevih spojin ni potrebna.

Po drugi strani se stroncijev oksid uporablja za izboljšanje kakovosti keramičnih glazur.

Klorid

Stroncijev klorid se uporablja v nekaterih zobnih pastah za občutljive zobe in pri izdelavi ognjemetov. Poleg tega se omejeno uporablja za odstranjevanje neželenih plinov v posodah, podvrženih vakuumu.

Ranelate

Uporablja se pri zdravljenju osteoporoze, saj povečuje kostno gostoto in zmanjšuje pojavnost zlomov. Lokalno uporabljen zavira draženje čutil. Vendar se je njegova uporaba zmanjšala zaradi dokazov, da povečuje pojavnost srčno-žilnih bolezni.

Aluminat

Uporablja se kot dodatek v industriji elektronike. Pogosto se uporablja tudi za to, da določene igrače svetijo v temi, saj gre za kemično in biološko inertno spojino.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Wikipedija. (2019). Stroncij. Pridobljeno: en.wikipedia.org
3. Timotej P. Hanusa. (2019). Stroncij. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com
4. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Stroncij. Baza podatkov PubChem. CID = 5359327. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Traci Pedersen. (20. maj 2013). Dejstva o stronciju. Pridobljeno od: lifecience.com
6. Dr. Doug Stewart. (2019). Dejstva o elementu stroncija. Pridobljeno: chemicool.com
7. Helmenstine, Anne Marie, dr. (03. julij 2019). Dejstva o stronciju (atomska številka 38 ali Sr). Pridobljeno: misel.com
8. Lenntech BV (2019). Stroncij. Pridobljeno: lenntech.com