СТРОНЦИЙ: ИСТОРИЯ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, РЕАКЦИИ И УПОТРЕБИ - ХИМИЯ - 2025

На стронций е алкалоземен метал, чиято химична символ е н Прясно нарязани е бял с сребрист блясък, но когато са изложени на въздух се окислява и придобива жълтеникав цвят. Поради тази причина той трябва да бъде защитен от кислород по време на съхранение.

Стронцийът се извлича от вените му под формата на минералите селестит или целестин (SrSO ₄) и стронцианит (SrCO ₃). Целеститът обаче е основната форма, в която се извършва добив на стронций, като отлаганията му са в утаечни почви и във връзка със сяра.

Проба от метален стронций, защитена от аргонова атмосфера. Източник: Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Matthias Zepperderivative work: Materialscientist

Целеститът се среща под формата на ромбични кристали, обикновено е безцветен, стъкловиден и прозрачен. Въпреки че стронцийът се добива по този начин, той трябва да се трансформира в съответния му карбонат, от който накрая се намалява.

През 1790 г. стронций е идентифициран като нов елемент от Adair Crawford и William Cruickshank, в минерал от оловна мина в близост до град Strontion в Аргил, Шотландия. Стронций е изолиран през 1807 г. от Хъмфри Дейви чрез използване на електролиза.

Стронций е ковък, пластичен метал и добър проводник на електричество; но има малко промишлена и търговска употреба. Едно от нейните приложения е образуването на сплави с алуминий и магнезий, подобряване на обработката и течливостта на тези метали.

В периодичната таблица стронцийът е разположен в група 2, между калций и барий, като установява, че някои от неговите физични свойства, като плътност, температура на топене и твърдост, имат междинни стойности по отношение на показаните за калций и барий.

Стронций се среща в природата като четири стабилни изотопа: ⁸⁸ Sr с изобилие от.82.6%; на ⁸⁶ SR, с 9,9% изобилие; на ⁸⁷ SR, с 7,0% изобилие; и ⁸⁴ Sr, с 0,56% изобилие.

⁹⁰ Sr е радиоактивен изотоп, който представлява най-вредния компонент на радиоактивните упадъци, продукт на ядрени експлозии и течове от ядрени реактори, тъй като поради сходството между калций и стронций, изотопът се включва в костите, произвеждащи рак на костите и левкемия.

история

Изследван е минерал от оловна мина край с. Стронтиан в Аргил, Шотландия. Първоначално е идентифициран като вид бариев карбонат. Но Adair Crawford и William Cruickshank през 1789 г. отбелязват, че изследваното вещество е друго под въпрос.

Химикът Томас Чарлз Хоуп нарече новия минерален стронгит и съответната "земя" (стронциев оксид, SrO) го нарече стронция.

През 1790 г. Crawford and Cruickshank изгарят изследваното вещество и забелязват, че пламъкът е червено-червен на цвят, различен от пламъците, наблюдавани до този момент в известни елементи. Те заключиха, че са пред нов елемент.

През 1808 г. сър Уилям Хъмфри Дейви, подложен на електролиза на влажна смес от хидроксид или хлорид на стронций с оксид на живак, използвайки катод на живак. След това живакът от образуваната амалгама се изпарява, оставяйки стронция свободен.

Дейви нарече изолирания елемент стронций (стронций).

Структура и електронна конфигурация на стронций

Метален стронций кристализира при стайна температура в кубична (fcc) структура, насочена към лицето.

В тази структура Sr атомите са разположени във върховете и върху границите на куба на единичната клетка. Той е сравнително по-плътен от други структури (като кубични или ккк), за да има общо четири атома на Mr.

Sr атомите остават обединени благодарение на металната връзка, продукт на припокриването на техните атомни валентни орбитали във всички посоки на кристала. Тази орбитала е 5-те, които имат два електрона според електронната конфигурация:

5s ²

И така възникват пълна 5s лента и 5p диапазон на проводимост (теория на лентата).

По отношение на други метални фази няма много библиографска информация, въпреки че е сигурно, че техните кристали претърпяват трансформации, когато са подложени на високо налягане.

Окислителни числа

Стронций, подобно на други метали, има висока склонност да губи валентните си електрони; Това са двата електрона от орбиталата на 5s. По този начин, Sr атомите се превръщат в двувалентни Sr ²⁺ катиони (M ²⁺, подобно на останалите алкалоземни метали), изоелектронни в благородния газов криптон. След това се казва, че стронций има окислително число +2.

Когато вместо да загуби два електрона, той губи само един, Sr ⁺ катионът се образува; и следователно неговият окислителен номер е +1. Sr ⁺ е рядък в съединенията, получени от стронций.

Имоти

Външен вид

Сребристо бяло с метален блясък, с лек жълт нюанс.

Моларна маса

87,62 g / mol.

Точка на топене

777 ° C.

Точка на кипене

1,377 ° C.

плътност

-Околната температура: 2.64 гр / см ³

-Liquid състояние (точка на топене): 2,375 гр / см ³

разтворимост

Разтворим в алкохол и киселини. Не е разтворим във вода, тъй като реагира силно с него.

Топлина от синтез

7,43 kJ / mol.

Топлина от изпаряване

141 kJ / mol.

Топлинен моларен капацитет

26,4 J / (mol · K).

Електроотрицателност

0,95 по скалата на Полинг.

Йонизационна енергия

Първо ниво на йонизация: 549,5 kJ / mol.

Второ ниво на йонизация: 1,064,2 kJ / mol.

Трето ниво на йонизация: 4,138 kJ / mol.

Атомно радио

Емпиричен 215 ч.

Ковалентен радиус

195 ± 10 вечерта.

Термично разширение

22,5 µm / (m · K) при 25 ° С.

Топлопроводимост

35,4 W / (mK).

Електрическо съпротивление

132 nΩ · m при 20 ° C.

твърдост

1,5 по скалата на Mohs.

Пожарен потенциал

Стронций, когато е фино разделен, изгаря спонтанно във въздуха. Освен това, той се запалва при нагряване над точката на топене и може да бъде опасен от експлозия, когато е изложен на топлината на пламъка.

съхранение

За да се избегне окисляването на стронция, се препоръчва да се съхранява потопен в керосин или нафта. Стронций трябва да се съхранява на хладно и добре проветриво място, далеч от органични и други лесно окисляеми материали.

номенклатура

Тъй като окислителното число +1 не е толкова често, се приема, че съществува само +2 за опростяване на номенклатурата около стронциевите съединения. Ето защо в номенклатурата на акциите (II) в края на имената се игнорира; а в традиционната номенклатура те винаги завършват с наставката -ico.

Например, SrO е стронциев оксид или калаен оксид, съответно според запасите и традиционните номенклатури.

Shapes

Поради голямата си реактивност, металическият стронций не изглежда изолиран в природата. Въпреки това, той може да бъде открит в своето елементарно състояние, защитено от кислород, чрез потапяне в керосин или в атмосфера на инертни газове (като благородни газове).

Установено е също, че образуват сплави с алуминий и магнезий, както и агрегат към сплав от калай и олово. Стронцият се намира в йонна форма (Sr ²⁺), разтворен в почвата или морската вода и др.

Следователно, да се говори за стронций, означава да се говори за Sr ²⁺ катиони (и в по-малка степен, Sr ⁺).

Той може също да взаимодейства в йонна форма с други елементи, за да образува соли или други химични съединения; като стронциев хлорид, карбонат, сулфат, сулфид и др.

Стронцийът присъства главно в два минерала: целестит или целестин (SrSO ₄) и стронтит (SrCO ₃). Целеститът е основният източник на добив на стронций.

Стронций има 4 естествени изотопа, от които този, който се намира в по-голямо изобилие, е ⁸⁸ г-н По същия начин, има множество радиоактивни изотопи, изкуствено произведени в ядрени реактори.

Биологична роля

Не е известна биологична роля на стронция при гръбначните животни. Поради сходството си с калция, той може да го замести в костните тъкани; тоест, Sr ²⁺ измества Ca ²⁺. Но съотношението, открито в костта между стронций и калций, е между 1/1000 и 1/2000; тоест изключително ниска.

Следователно стронцийът не трябва да изпълнява естествена биологична функция в костите.

Стронциевият ранелат се използва при лечението на остеопороза, тъй като причинява втвърдяване на костите; но във всеки случай това е терапевтично действие.

Един от малкото примери за биологична функция на стронций се среща в Акантарея, радиоларен протозой, който има скелет с присъствието на стронций.

Къде да намерите и производство

Целеститен кристал, минералогичен източник на стронций. Източник: Арам Дулян (Потребител: Aramgutang)

Стронций се намира в приблизително 0,034% от всички магматични скали. Въпреки това, само два минерала: целестит или целестин се намират в находища със значително съдържание на стронций.

От двата важни минерала стронций, само целеститът се намира в достатъчно количество в утаечни отлагания, за да позволи създаването на съоръжения за извличане на стронций.

Strationite е по-полезен от целестита, тъй като по-голямата част от стронция се произвежда под формата на стронциев карбонат; но почти не са открити находища, които позволяват устойчиво добив.

Съдържанието на стронций в морската вода варира между 82 и 90 µmol / L, много по-ниска концентрация от тази на калция, между 9,6 и 11 mmol / L.

Почти целия добив се основава на находища на целестит, тъй като стронцианитовите вени са оскъдни и не са много изгодни за извличането на стронций от тях. Въпреки това, повечето стронций се произвежда под формата на стронциев карбонат.

Метод на Пиджън

Целеститът се изгаря в присъствието на въглища за превръщане на стронциев сулфат в стронциев сулфид. На втория етап тъмният материал, съдържащ стронциев сулфид, се разтваря във вода и се филтрира.

След това разтворът на стронциев сулфид се обработва с въглероден диоксид, за да се получи утаяване на стронциевия карбонат.

Стронций може да бъде изолиран чрез вариант на метода на Пиджон. Реакцията на стронциев оксид и алуминий протича във вакуум, където стронцийът се превръща в газ и се транспортира през производствения реторт до кондензаторите, където се утаява като твърдо вещество.

електролиза

Стронций може да се получи под формата на пръчки по метода на контактна катодна електролиза. При тази процедура охладен железен прът, действащ като катод, влиза в контакт с повърхността на разтопена смес от калиев хлорид и стронциев хлорид.

Докато стронцийът се втвърдява върху катода (железен прът), пръчката се издига.

реакции

С халкогени и халогени

Стронцийът е активен редуциращ метал и реагира с халогени, кислород и сяра, за да произвежда съответно халиди, оксиди и сяра. Стронций е сребрист метал, но той се окислява до стронциев оксид, когато е изложен на въздух:

Sr (s) + 1 / 2O ₂ (g) => SrO (s)

Оксидът образува тъмен слой на повърхността на метала. Докато реакцията му с хлор и сяра е следната:

Sr (S) + Cl ₂ (г) => SrCl ₂ (S)

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

Стронций реагира с разтопена сяра.

С въздуха

Може да се комбинира с кислород, за да образува стронциев пероксид; но за образуването му е необходимо високо налягане на кислород. Той може също да реагира с азот за получаване на стронциев нитрид:

3Sr (s) + N ₂ (g) => Sr ₃ N ₂ (s)

Температурата обаче трябва да е над 380 ° С, за да протече реакцията.

С водата

Стронций може да реагира бурно с вода, за да образува стронциев хидроксид, Sr ​​(OH) ₂ и водороден газ. Реакцията между стронций и вода няма насилието, наблюдавано в реакцията между алкални метали и вода, както и това, което се наблюдава в случай на барий.

С киселини и водород

Стронцийът може да реагира със сярна киселина и азотна киселина, като образува съответно стронциев сулфат и нитрат. Той също така се комбинира горещо с водород за образуване на стронциев хидрид.

Стронций, подобно на други тежки елементи в s блока на периодичната таблица, има широк спектър от координационни номера; като 2, 3, 4, 22 и 24, наблюдавани например в съединения като SrCd ₁₁ и SrZn ₁₃.

Приложения

- Елементален стронций

сплави

Използва се като евтектичен модификатор за подобряване на здравината и пластичността на сплав Al-Ag. Използва се като инокулант в леярна за желязо желязо за контрол на образуването на графит. Също така се добавя към калай и оловни сплави, за да добави здравина и пластичност.

В допълнение, той се използва като деоксидатор за мед и бронз. Малко количество стронций се добавя към разтопения алуминий за оптимизиране на стопяемостта на метала, което го прави по-подходящ за изработка на предмети, които традиционно са изработени от стомана.

Той е легиращ агент за алуминий или магнезий, който се използва при леенето на блокове и колела на двигателя. Стронций подобрява управляемостта и плавността на метала, на който е легиран.

Изотопи

Въпреки вредното си действие, ⁹⁰ Sr се използва като термоелектричен генератор, използвайки топлинната енергия на своето излъчване за производство на дълготрайна електроенергия, с приложение в космически превозни средства, отдалечени изследователски станции и навигационни шамандури.

В ⁸⁹ Sr е бил използван за лечение на рак на костите, като се използва тип радиоактивното излъчване β за унищожаване на туморни клетки.

Атомът на стронций е използван за създаване на система за измерване на времето, която едва изостава една секунда на всеки 200 милиона години. Което го прави най-точният часовник.

- Съединения

карбонат

Ферити и магнити

Стронциевият карбонат (SrCO ₃) реагира с железен оксид (Fe ₂ O ₃) при температура между 1000 и 1300 ° С, за да образува стритцов ферит. Това семейство ферити има обща формула SrFe _x O ₄.

Керамичните магнити са изработени от ферити и се използват в различни приложения. Сред тях: производство на високоговорители, мотори за автомобилни чистачки на предното стъкло и детски играчки.

Стронциевият карбонат се използва и при производството на стъкло за телевизионни екрани и дисплеи.

очила

В допълнение към подобряването на свойството на стъклото за течнокристални дисплеи (LCD), той се използва и при остъкляване на керамични изделия, засилвайки неговата устойчивост на надраскване и образуване на балон по време на изпичане.

Използва се при производството на стъкло, използваемо в оптиката, стъклените изделия и осветлението. Освен това е част от фибростъкло и лабораторни и фармацевтични очила, тъй като увеличава твърдостта и устойчивостта на надраскване, както и яркостта му.

Производство на метали и соли

Използва се за получаване на цинк с висока чистота, тъй като допринася за елиминирането на оловни примеси. Той помага при производството на стронциев хромат, съединение, което се използва като инхибитор на корозията в печатни бои.

Отпадъчни води и фосфоресциращи лампи

Използва се при пречистване на отпадни води за отстраняване на сулфат. В допълнение, той се използва при производството на ортофосфорна киселина, използвана в производството на флуоресцентни лампи.

пиротехника

Стронциевият карбонат, подобно на други стронциеви соли, се използва в фойерверките, за да му придаде пурпурно червен цвят. Петно, което се използва и при тестване на стронций.

хидрооксид

Използва се при извличането на захар от цвекло, тъй като стронциевият хидроксид се комбинира със захар за получаване на сложен захарид. Комплексът може да се разграничи от действието на въглеродния диоксид, оставяйки захарта свободна. Използва се и за стабилизиране на пластмаса.

окис

Той присъства в стъклото, използвано при производството на телевизионна тръба за картини, започвайки това приложение през 1970 г. За цветните телевизори, както и за други устройства, които съдържат катодни лъчи, е необходимо да използват стронций в предната плоча, за да спрат рентгенови лъчи.

Тези телевизори вече не се използват, тъй като катодните тръби са заменени от други устройства и следователно използването на стронциеви съединения не се изисква.

От друга страна, стронциевият оксид се използва за подобряване на качеството на керамичните глазури.

хлорид

Стронциевият хлорид се използва в някои пасти за зъби за чувствителни зъби и при направата на фойерверки. Освен това се използва ограничено за отстраняване на нежелани газове във вакуумни съдове.

Ranelate

Използва се при лечението на остеопороза, тъй като увеличава костната плътност и намалява честотата на фрактури. Прилаган локално, той инхибира сензорното дразнене. Употребата му обаче е намаляла поради доказателствата, че увеличава честотата на сърдечно-съдовите заболявания.

алуминат

Използва се като добавка в електронната индустрия. Често се използва и за да накара определени играчки да светят на тъмно, тъй като е химично и биологично инертно съединение.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Стронций. Възстановено от: en.wikipedia.org
3. Тимотей П. Хануса. (2019). Стронций. Encyclopædia Britannica. Възстановено от: britannica.com
4. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Стронций. PubChem база данни. CID = 5359327. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Трейси Педерсен. (20 май 2013 г.). Факти за стронций. Възстановена от: lifecience.com
6. Д-р Дъг Стюарт. (2019). Факти за елементи на стронций. Възстановено от: chemicool.com
7. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (03 юли 2019 г.). Факти за стронций (атомно число 38 или Sr). Възстановено от: thinkco.com
8. Lenntech BV (2019). Стронций. Възстановена от: lenntech.com