Stroncium (Sr) je chemický prvok, kov alkalických zemín z 2. skupiny periodickej tabuľky. Používa sa v červených signálnych svetlách a fosforoch, predstavuje veľké zdravotné riziko pri rádioaktívnej kontaminácii.
História objavov
Minerál z olovenej bane pri dedine Strontian v Škótsku. Pôvodne bol uznaný ako odroda uhličitanu bárnatého, ale Adair Crawford a William Cruikshank v roku 1789 navrhli, že ide o inú látku. Chemik Thomas Charles Hope pomenoval nový minerál strontit po dedine a zodpovedajúci oxid strontnatý SrO, stroncium. Kov bol izolovaný v roku 1808 Sirom Humphrym Davym, ktorý elektrolyzoval zmes vlhkého hydroxidu alebo chloridu s oxidom ortuti pomocou ortuťovej katódy a potom odparil ortuť z výsledného amalgámu. Pomenoval nový prvok pomocou koreňa slova "strontium".
Byť v prírode
Relatívny výskyt stroncia, tridsiateho ôsmeho prvku periodickej tabuľky, vo vesmíre sa odhaduje na 18,9 atómov na každých 106 atómov kremíka. To je o0,04 % hmotnosti zemskej kôry. Priemerná koncentrácia prvku v morskej vode je 8 mg/l.
Chemický prvok stroncium sa v prírode bežne vyskytuje a odhaduje sa, že je 15. najrozšírenejšou látkou na Zemi, pričom dosahuje koncentrácie 360 častíc na milión. Vzhľadom na jeho extrémnu reaktivitu existuje iba vo forme zlúčenín. Jeho hlavnými minerálmi sú celestín (síran SrSO4) a strontianit (uhličitan SrCO3). Z nich sa celestit vyskytuje v dostatočnom množstve na ziskovú ťažbu, pričom viac ako 2/3 svetových dodávok pochádza z Číny a väčšinu zvyšku dodávajú Španielsko a Mexiko. Je však výhodnejšie ťažiť stroncianit, pretože stroncium sa častejšie používa vo forme uhličitanu, ale známych ložísk je pomerne málo.
Vlastnosti
Stroncium je mäkký kov podobný olovu, ktorý sa pri rezaní leskne ako striebro. Vo vzduchu rýchlo reaguje s kyslíkom a vlhkosťou v atmosfére a získava žltkastý odtieň. Preto sa musí skladovať izolovane od vzdušných hmôt. Najčastejšie sa skladuje v petroleji. Vo voľnom stave v prírode sa nevyskytuje. Sprievodný vápnik stroncium obsahuje iba 2 hlavné rudy: celestit (SrSO4) a stroncianit (SrCO3).
V rade chemických prvkov horčík-vápnik-stroncium (kovy alkalických zemín) je Sr v skupine 2 (predtým 2A) periodickej tabuľky medzi Ca a Ba. Okrem toho sa nachádza v 5. perióde medzi rubídiom a ytriom. Keďže atómový polomer stronciapodobne ako polomer vápnika, v mineráloch ľahko nahrádza ten druhý. Ale vo vode je mäkšia a reaktívnejšia. Pri kontakte vytvára hydroxid a plynný vodík. Sú známe 3 alotropy stroncia s prechodovými bodmi 235 °C a 540 °C.
Kov alkalických zemín vo všeobecnosti nereaguje s dusíkom pod 380 °C a pri izbovej teplote tvorí iba oxid. Vo forme prášku sa však stroncium spontánne vznieti za vzniku oxidu a nitridu.
Chemické a fyzikálne vlastnosti
Charakteristika chemického prvku stroncia podľa plánu:
- Názov, symbol, atómové číslo: stroncium, Sr, 38.
- Skupina, bodka, blok: 2, 5, s.
- Atómová hmotnosť: 87,62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Rozdelenie elektrónov v obaloch: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensita: 2,64 g/cm3.
- Teploty topenia a varu: 777 °C, 1382 °C.
- Oxidačný stav: 2.
Izotopy
Prírodné stroncium je zmesou 4 stabilných izotopov: 88Sr (82,6 %), 86Sr (9, 9 %), 87Sr (7,0 %) a 84Sr (0,56 %). Z nich iba 87Sr je rádiogénny - vzniká rozpadom rádioaktívneho izotopu rubídia 87Rb s polčasom rozpadu 4,88 × 10 10 rokov. Verí sa, že 87Sr vznikol počas „prvotnej nukleosyntézy“(v ranom štádiu Veľkého tresku) spolu s izotopmi 84Sr,86 Sr a 88Sr. Záležiac namiestach, pomer 87Sr a 86Sr sa môže líšiť viac ako 5-krát. Používa sa pri datovaní geologických vzoriek a pri určovaní pôvodu kostier a hlinených artefaktov.
V dôsledku jadrových reakcií sa získalo asi 16 syntetických rádioaktívnych izotopov stroncia, z ktorých najtrvanlivejší je 90Sr (polčas rozpadu 28,9 rokov). Tento izotop, ktorý vzniká pri jadrovom výbuchu, sa považuje za najnebezpečnejší produkt rozpadu. Vďaka svojej chemickej podobnosti s vápnikom sa absorbuje do kostí a zubov, kde pokračuje vo vypudzovaní elektrónov, čo spôsobuje radiačné poškodenie, poškodenie kostnej drene, narúša tvorbu nových krviniek a spôsobuje rakovinu.
Za lekársky kontrolovaných podmienok sa však stroncium používa na liečbu určitých povrchových malignít a rakoviny kostí. Používa sa tiež vo forme fluoridu strontnatého v zdrojoch chemického prúdu a v rádioizotopových termoelektrických generátoroch, ktoré premieňajú teplo svojho rádioaktívneho rozpadu na elektrinu a slúžia ako ľahké zdroje energie s dlhou životnosťou v navigačných bójach, vzdialených meteorologických staniciach a kozmických lodiach.
89Sr sa používa na liečbu rakoviny, pretože napáda kostné tkanivo, produkuje beta žiarenie a rozkladá sa po niekoľkých mesiacoch (polčas 51 dní).
Chemický prvok stroncium nie je nevyhnutný pre vyššie formy života, jeho soli sú zvyčajne netoxické. Čo robí90Sr nebezpečný, používa sa na zvýšenie hustoty a rastu kostí.
Connections
Vlastnosti chemického prvku stroncia sú veľmi podobné vlastnostiam vápnika. V zlúčeninách má Sr výhradný oxidačný stav +2 ako ión Sr2+. Kov je aktívne redukčné činidlo a ľahko reaguje s halogénmi, kyslíkom a sírou za vzniku halogenidov, oxidov a sulfidov.
Zlúčeniny stroncia majú pomerne obmedzenú komerčnú hodnotu, pretože zodpovedajúce zlúčeniny vápnika a bária vo všeobecnosti robia to isté, ale sú lacnejšie. Niektoré z nich však našli uplatnenie v priemysle. Zatiaľ sa neprišlo na to, akými látkami dosiahnuť karmínovú farbu ohňostrojov a signálnych svetiel. V súčasnosti sa na dosiahnutie tejto farby používajú iba soli stroncia ako Sr(NO3)2 a chlorečnan Sr(ClO).3)2 . Asi 5-10% celkovej produkcie tohto chemického prvku spotrebuje pyrotechnika. Hydroxid strontnatý Sr(OH)2 sa niekedy používa na extrakciu cukru z melasy, pretože tvorí rozpustný sacharid, z ktorého možno cukor ľahko regenerovať pôsobením oxidu uhličitého. SrS monosulfid sa používa ako depilačný prostriedok a prísada do luminoforov elektroluminiscenčných zariadení a svietiacich farieb.
Ferity strontnaté tvoria skupinu zlúčenín so všeobecným vzorcom SrFexOy, získané ako výsledok vysokej teploty (1000-1300 °C) reakcia SrCO3 aFe2O3. Vyrábajú sa z nich keramické magnety, ktoré sú široko používané v reproduktoroch, motorčekoch stieračov predného skla áut a detských hračkách.
Produkcia
Najviac mineralizovaný celestit SrSO4 sa premieňa na uhličitan dvoma spôsobmi: buď sa priamo vylúhuje roztokom uhličitanu sodného, alebo sa zahrieva s uhlím za vzniku sulfidu. V druhom stupni sa získa látka tmavej farby, ktorá obsahuje hlavne sulfid strontnatý. Tento „čierny popol“sa rozpúšťa vo vode a filtruje sa. Uhličitan strontnatý sa vyzráža z roztoku sulfidu zavedením oxidu uhličitého. Síran sa redukuje na sulfid karbotermálnou redukciou SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. Článok je možné vyrobiť katódovým elektrochemickým kontaktom, pri ktorom sa ochladená železná tyč pôsobiaca ako katóda dotýka povrchu zmesi chloridov draslíka a stroncia a stúpa, keď stroncium na ňom stuhne. Reakcie na elektródach možno znázorniť nasledovne: Sr2+ + 2e- → Sr (katóda); 2Cl- → Cl2 + 2e- (anóda).
Kovový Sr možno tiež získať z jeho oxidu pomocou hliníka. Je kujný a ťažný, dobrý vodič elektriny, ale používa sa pomerne málo. Jedným z jeho použití je ako legujúce činidlo pre hliník alebo horčík pri odlievaní blokov valcov. Stroncium zlepšuje opracovateľnosť a odolnosť proti tečeniukov. Alternatívnym spôsobom získania stroncia je redukcia jeho oxidu hliníkom vo vákuu pri destilačnej teplote.
Komerčné použitie
Chemický prvok stroncium sa široko používa v skle farebných televíznych katódových trubíc, aby sa zabránilo prenikaniu röntgenového žiarenia. Dá sa použiť aj do farieb v spreji. Zdá sa, že ide o jeden z najpravdepodobnejších zdrojov vystavenia verejnosti pôsobeniu stroncia. Okrem toho sa prvok používa na výrobu feritových magnetov a rafináciu zinku.
Soli stroncia sa používajú v pyrotechnike, pretože pri horení farbia plameň na červeno. A zliatina solí stroncia s horčíkom sa používa ako súčasť zápalných a signálnych zmesí.
Titanát má extrémne vysoký index lomu a optickú disperziu, vďaka čomu je užitočný v optike. Môže sa použiť ako náhrada diamantov, ale na tento účel sa používa len zriedka kvôli svojej extrémnej mäkkosti a náchylnosti na škrabance.
Hlinitan strontnatý je jasný fosfor s dlhotrvajúcou stabilitou fosforescencie. Oxid sa niekedy používa na zlepšenie kvality keramických glazúr. Izotop 90Sr je jedným z najlepších vysokoenergetických beta žiaričov s dlhou životnosťou. Používa sa ako zdroj energie pre rádioizotopové termoelektrické generátory (RTG), ktoré premieňajú teplo uvoľnené pri rozpade rádioaktívnych prvkov na elektrinu. Tieto zariadenia sa používajú vkozmické lode, vzdialené meteorologické stanice, navigačné bóje atď. – kde je potrebný ľahký a dlhotrvajúci zdroj jadrovej energie.
Lekárske využitie stroncia: charakterizácia vlastností, liečba liekmi
Izotop 89Sr je aktívna zložka rádioaktívneho lieku Metastron, ktorý sa používa na liečbu bolesti kostí spôsobenej metastatickým karcinómom prostaty. Chemický prvok stroncium pôsobí ako vápnik, je obsiahnutý najmä v kosti v miestach so zvýšenou osteogenézou. Táto lokalizácia zameriava radiačný účinok na rakovinovú léziu.
Rádioizotop 90Sr sa používa aj pri liečbe rakoviny. Jeho beta žiarenie a dlhý polčas sú ideálne pre povrchovú radiačnú terapiu.
Experimentálny liek vyrobený kombináciou stroncia s kyselinou ranelovou podporuje rast kostí, zvyšuje hustotu kostí a redukuje zlomeniny. Stronium ranelát je v Európe registrovaný ako liečba osteoporózy.
Chlorid strontnatý sa niekedy používa v zubných pastách na citlivé zuby. Jeho obsah dosahuje 10 %.
Opatrenia
Čisté stroncium má vysokú chemickú aktivitu a v rozdrvenom stave sa kov samovoľne vznieti. Preto sa tento chemický prvok považuje za nebezpečenstvo požiaru.
Účinok na ľudské telo
Ľudské telo absorbuje stroncium rovnakým spôsobom ako vápnik. Títo dvajaChemicky sú prvky také podobné, že stabilné formy Sr nepredstavujú významné zdravotné riziko. Naproti tomu rádioaktívny izotop 90Sr môže viesť k rôznym kostným poruchám a ochoreniam vrátane rakoviny kostí. Jednotka stroncia sa používa na meranie žiarenia absorbovaného 90Sr.
