Storia, struttura, proprietà, reazioni e usi dello stronzio

Lui stronzio È un metallo alcalino il cui simbolo chimico è la SR. Il taglio appena tagliato è bianco con una luminosità d'argento, ma quando è esposto all'aria si ossida e acquisisce un colore giallastro. Per questo motivo, deve essere protetto dall'ossigeno durante la conservazione.

Lo stronzio viene estratto dalle sue vene sotto forma di Minerali Celestite o Celestina (SRSO₄) e strontianite (SRCO₃). Tuttavia, Celestita è il modo principale in cui si verifica lo sfruttamento minerario dello stronzio, essendo i suoi depositi in terra sedimentaria e in associazione con lo zolfo.

Campione di stronzio metallico protetto da un'atmosfera di argon. Fonte: Strontium Unter Argon Schutzgas AtmospHäre.Jpg matthias zepperderivative work: materialescient [dominio pubsuin]

Celestita è presentata sotto forma di cristalli rombici, di solito è incolore, vitreo e trasparente. Sebbene lo stronzio venga estratto in questo modo, deve essere trasformato nel suo rispettivo carbonato, da cui viene finalmente ridotto.

Nel 1790, Strontium fu identificato come un nuovo elemento per Adair Crawford e William Cruickshank, in un minerale di una miniera di piombo, vicino alla città di Strontion ad Argyll, Escosia. Lo stronzio fu isolato nel 1807 da Humphry Davy, attraverso l'uso dell'elettrolisi.

Lo stronzio è un metallo malleabile, duttile e un buon conduttore di elettricità; Ma ha poco uso industriale e commerciale. Una delle sue applicazioni è la formazione di leghe con alluminio e magnesio, migliorando la gestione e la fluidità di questi metalli.

Nella tabella periodica, lo stronzio si trova nel gruppo 2, tra calcio e bario, scoprendo che alcune delle sue proprietà fisiche, come la densità, il punto di fusione e la durezza, hanno valori intermedi in relazione a quelli mostrati per calcio e bario.

Lo stronzio è presentato in natura come quattro isotopi stabili: il ⁸⁸SR con, 82,6 % di abbondanza; Lui ⁸⁶SR, con abbondanza del 9,9 %; Lui ⁸⁷SR, con abbondanza del 7,0 %; e il ⁸⁴SR, con abbondanza dello 0,56 %.

⁹⁰SR è un isotopo radioattivo che costituisce il componente più dannoso della pioggia radioattiva, il prodotto delle esplosioni nucleari e le perdite di reattori nucleari, poiché a causa della somiglianza tra calcio e stronzio, l'isotopo è incorporato nelle ossa, producendo carcinoma osseo e leucemia.

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Storia

Fu studiato un minerale di una miniera di guida vicino alla città di Stontian, ad Argyll, in Scozia. Inizialmente è stato identificato come un tipo di carbonato di bario. Ma Adair Crawford e William Cruickshank, nel 1789, notarono che la sostanza studiata era un'altra in questione.

Il chimico Thomas Charles Hope ha nominato il nuovo minerale come un contorno corrispondente.

Nel 1790, Crawford e Cruickshank portarono la sostanza studiata e osservò che la fiamma era rossa cremisi, diversa dalle fiamme osservate finora negli elementi noti. Hanno concluso che erano di fronte a un nuovo elemento.

Nel 1808, Sir William Humphry Davy, sottoponeva l'elettrolisi a una miscela umida di idrossido o cloruro di allungamento con ossido di mercurio, usando un catodo di mercurio. Quindi, il mercurio dell'amalgama formata fu evaporato, lo stronzio era libero.

Davy chiamato Element Element Stonzio (Strontium).

Struttura e configurazione elettronica di stronzio

Lo stronzio metallico si cristallizza a temperatura ambiente in una struttura cubica centrata sul viso (FCC).

In questa struttura, gli atomi SR si trovano nei vertici e sui volti del cubo delle celle unitarie. È relativamente più denso di altre strutture (come cubiche o BCC) per avere quattro atomi SR in totale.

Gli atomi di SR rimangono uniti grazie al collegamento metallico, prodotto della sovrapposizione dei loro orbitali atomici di Valencia in tutte le direzioni all'interno del vetro. Questo orbitale è 5s, che ha due elettroni secondo la configurazione elettronica:

[Kr] 5s²

E così, una band 5S ha origine e una banda di guida 5p (teoria della banda).

Per quanto riguarda altre fasi metalliche, non ci sono troppe informazioni bibliografiche, sebbene sia certo che i loro cristalli subiscono trasformazioni quando sono soggetti ad alte pressioni.

Numeri di ossidazione

Lo stronzio, come altri metalli, ha un'alta tendenza a perdere i suoi elettroni di valenza; Questi sono, i due elettroni orbitali 5s. Pertanto, gli atomi di SR diventano i cationi bivalenti SR²⁺ (M²⁺, Come il resto dei metalli alcalinotherrous), isolectronics al nobile gas kripton. Si dice quindi che lo stronzio ha un numero di ossidazione +2.

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Quando invece di perdere due elettroni ne perde solo uno, si forma il catione⁺; E quindi, il suo numero di ossidazione è +1. Sig⁺ È raro nei composti derivati ​​da stronzio.

Proprietà

Aspetto

SILLATO BIANCO CON UNA LINE METALLICA, con una leggera colorante giallo.

Massa molare

87,62 g/mol.

Punto di fusione

777 ºC.

Punto di ebollizione

1.377 ºC.

Densità

-Temperatura ambiente: 2,64 g/cm³

-Stato liquido (punto di fusione): 2.375 g/cm³

Solubilità

Alcol e acido solubile. Non è solubile in acqua, poiché reagisce fortemente con esso.

Calore di fusione

7,43 kJ/mol.

Calore di vaporizzazione

141 kJ/mol.

Capacità molare termica

26,4 J/(mol · K).

Elettronegatività

0.95 sulla scala Pauling.

Energia ionizzata

Primo livello di ionizzazione: 549,5 kJ/mol.

Secondo livello di ionizzazione: 1.064.2 kj/mol.

Terzo livello di ionizzazione: 4.138 kJ/mol.

Radio atomica

Empirico 215 pm.

Radio covalente

195 ± 10 pm.

Dilatazione termica

22,5 µm/(m · k) a 25 ° C.

Conduttività termica

35,4 W/(M · K).

Resistività elettrica

132 nω · m a 20 ºC.

Durezza

1.5 sulla scala MOHS.

Potenziale di fuoco

Stronzio quando è finemente diviso, brucia spontaneamente nell'aria. Inoltre, viene bruciato quando viene riscaldato sopra il punto di fusione e può costituire un pericolo di esplosione quando esposto al calore di una fiamma.

Magazzinaggio

Per evitare l'ossidazione dello stronzio, si consiglia di salvarlo in cherosene o benzina. Lo stronzio deve essere conservato in un luogo fresco e ben ventilato, lontano da un materiale organico e altri materiali facilmente ossidabili.

Nomenclatura

Poiché il numero di ossidazione +1 non è così comune, si presume che ci sia solo +2 per la semplificazione della nomenclatura attorno ai composti di stronzio. Ecco perché nella nomenclatura delle azioni il (ii) viene ignorato alla fine dei nomi; E nella nomenclatura tradizionale, finiscono sempre con il suffisso -ico.

Ad esempio, la SRO è la macchia o l'ossido di ossido, secondo lo stock e le nomenclature tradizionali, rispettivamente.

Forme

A causa della sua grande reattività, lo stronzio metallico non è isolato in natura. Tuttavia, può essere trovato nel suo stato elementare protetto dall'ossigeno, mediante immersione nel cherosene o nell'atmosfera di gas inerti (come i gas nobili).

Sta anche formando leghe con alluminio e magnesio, nonché un aggregato in una leonda di stagno e piombo. Lo stronzio è in forma ionica (SR²⁺) disciolto nel pavimento o nell'acqua di mare, ecc.

Pertanto, parlare di stronzio si riferisce alle cazioni²⁺ (E in misura inferiore, SR⁺).

Può anche interagire in forma ionica con altri elementi per formare sali o altri composti chimici; come cloruro, carbonato, solfato, solfuro di stronzio, ecc.

Lo stronzio è fondamentalmente presente in due minerali: Celestita o Celestina (SRSO₄) E The Strontita (SRCO₃). Celestita è la principale fonte di estrazione mineraria di Laring.

Lo stronzio ha 4 isotopi naturali, di cui quello in maggiore abbondanza è il ⁸⁸Sig. Ci sono anche numerosi isotopi radioattivi, prodotti artificialmente nei reattori nucleari.

Carta biologica

Non è nota una funzione biologica dello stronzio nei vertebrati. A causa della sua somiglianza con il calcio, può sostituirlo nei tessuti ossei; cioè, la SR²⁺sposta Ca²⁺. Ma la proporzione trovata nell'osso tra stronzio e calcio è compresa tra 1/1.000 e 1/2.000; cioè, estremamente basso.

Pertanto, lo stronzio non dovrebbe svolgere una funzione biologica naturale nelle ossa.

Lo strontium ranelato è stato usato nel trattamento dell'osteoporosi, poiché produce un indurimento delle ossa; Ma in ogni caso, questa è un'azione terapeutica.

Uno dei pochi esempi di una funzione biologica di stroncium è presentato in Acantharea, un protozoo colla -collario che ha uno scheletro con la presenza di stronzio.

Dov'è e produzione

Celestita Crystal, un carattere mineralogico di stronzio. Fonte: Aram Dishan (Utente: Aramgutang) [dominio pubblico]

Lo stronzio è di circa lo 0,034 % di tutte le rocce ignee. Tuttavia, solo due minerali: Celestita o Celestina, si trovano nei depositi con importante contenuto di stronzio.

Dei due importanti minerali di strucium, solo il Celestite ha una quantità sufficiente nei depositi sedimentari che consente alla creazione di strutture di estrarre lo stronzio.

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La strata è più utile di Celestita, poiché la maggior parte dello stronzio è prodotta sotto forma di carbonato di stronzio; Ma sono stati trovati solo alcuni depositi che consentono lo sfruttamento del mining sostenibile.

Il contenuto di stronzio nell'acqua di mare varia tra 82 e 90 µmol/L, una concentrazione molto più bassa del calcio, tra 9,6 e 11 mmol/L.

Quasi tutto lo sfruttamento minerario si basa sui campi del Celestite, poiché le vene strontianite sono scarse e non redditizie per l'estrazione di essi. Nonostante ciò, lo stronzio è prodotto per lo più sotto forma di carbonato di stronzio.

Metodo Pidgeon

Celestita è incenerita in presenza di carbone per trasformare il solfato di stronzio in solfuro di stronzio. Nel secondo stadio, il materiale scuro che contiene solfuro di stronzio, si dissolve in acqua e filtri.

Quindi, la soluzione di solfuro di stronzio viene trattata con anidride carbonica, per produrre precipitazioni di carbonato di stronzio.

Lo stronzio può essere isolato con una variante del metodo Pidgeon. La reazione di ossido di stronzio e alluminio viene prodotta nel vuoto, dove lo stronzio viene convertito in gas e trasportato attraverso la turbura di produzione ai condensatori, dove precipita come solido.

Elettrolisi

Lo stronzio può essere ottenuto sotto forma di barre mediante il metodo di elettrolisi del catodo di contatto. In questa procedura, una barra di ferro raffreddata che funge da catodo, entra in contatto con la superficie di una miscela fusa di cloruro di potassio e cloruro di stronzio.

Mentre lo stronzio si solidifica sul catodo (barra di ferro), la barra aumenta.

Reazioni

Con calcogeni e alogeni

Lo stronzio è un metallo riducente attivo e reagisce con alogeni, ossigeno e zolfo per produrre alogenuri, ossidi e solfuro, rispettivamente. Lo stronzio è un metallo d'argento, ma ossidato che forma ossido di stronzio quando esposto all'aria:

MR (S) +1/2₂(g) => sro (s)

L'ossido forma uno strato scuro sulla superficie del metallo. Mentre la sua reazione con cloro e zolfo è la seguente:

MR (S)+ CL₂(g) => srcl₂(S)

MR (S) + S (L) => SRS (S)

Lo stronzio reagisce con lo zolfo fuso.

Con l'aria

Può essere combinato con ossigeno per formare il perossido di stronzio; Ma richiede la sua formazione di alta pressione di ossigeno. Può anche reagire con azoto per produrre nitruro di stronzio:

3SR (S) + N₂(g) => sr₃N₂(S)

Tuttavia, la temperatura deve essere maggiore di 380 ° C in modo che la reazione si verifichi.

Con acqua

Lo stronzio può reagire violentemente con l'acqua per formare idrossido di stronzio, SR (OH)₂ e idrogeno gas. La reazione tra stronzio e acqua non ha la violenza osservata nella reazione tra alcalini e metalli dell'acqua, nonché quella osservata nel caso del bario.

Con acidi e idrogeno

Lo stronzio può reagire con acido solforico e acido nitrico per originare, rispettivamente, solfato e nitrato di stronzio. Combina anche caldo con idrogeno per causare idruro di stronzio.

Lo stronzio, come altri elementi pesanti dei blocchi della tavola periodica, ha una vasta gamma di numeri di coordinazione; come 2, 3, 4, 22 e 24, osservati in composti come SRCD_undici e Srzn₁₃, Per esempio.

Applicazioni

- Stronzio elementare

Leghe

Viene usato come modificatore eutettico per migliorare la resistenza e la duttilità della lega al-Ag. È usato come inoculante nella fusione del ferro duttile per controllare la formazione di grafite. Viene inoltre aggiunto alle leghe di stagno e piombo per aggiungere durezza e duttilità.

Inoltre, è usato come desossidante di rame e bronzo. Strontium di piccole quantità viene aggiunto all'alluminio fuso per ottimizzare il fuso in metallo.

È un agente in lega per alluminio o magnesio utilizzato nella fonderia di blocchi e ruote del motore. Lo stronzio migliora la gestione e la fluidità del metallo a cui è collegato alla lega.

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Isotopi

Nonostante la sua azione dannosa, il ⁹⁰SR viene utilizzato come generatore termoelettrico, utilizzando l'energia calorica delle sue radiazioni per produrre elettricità a lungo termine, con applicazione in veicoli spaziali, stazioni di ricerca remote e boe di navigazione.

Lui ⁸⁹SR è stato usato nel trattamento del carcinoma osseo, usando la sua emissione radioattiva di tipo β per la distruzione delle cellule tumorali.

Lo strontium atom è stato utilizzato per stabilire un sistema di misurazione temporale, che a malapena ritarda un secondo ogni 200 milioni di anni. Il che lo rende l'orologio più di precisione.

- Composti

Carbonato

Ferritas e magneti

Carbonato di stronzio (SRCO₃) reagire con ossido ferrico (fede₂O₃) A una temperatura tra 1.000 e 1.300 ºC, per formare una ferrite da stronzio. Questa famiglia Ferritas ha una formula generale SRFE_XO₄.

I magneti in ceramica sono realizzati con ferritas e sono utilizzati in diverse applicazioni. Tra questi: elaborazione degli altoparlanti, motori per detergenti per parabrezza motori e giocattoli per bambini.

Il carbonato di stronzio è anche utilizzato nella produzione di vetro per schermi televisivi e unità di visualizzazione.

Bicchiere

Oltre a migliorare la proprietà del vetro per gli schermi a cristalli liquidi (LCD), viene anche utilizzato nello smalto della ceramica per i piatti, rinforzando la sua resistenza all'essere graffiati e alla formazione di bolle durante la cottura.

Viene utilizzato nella produzione di vetro utilizzabile in ottica, vetro e illuminazione. Fa anche parte della fibra di vetro e del vetro di laboratorio e farmaceutico, poiché aumenta la durezza e la resistenza a graffiare, nonché la sua luminosità.

Produzione di metallo e sali

È usato per ottenere uno zinco di elevata purezza, poiché contribuisce all'eliminazione dell'impurità del piombo. Aiuto nella produzione di cromato di stronzio, composto utilizzato come inibitore della corrosione nella stampa di vernici.

Lampade per acque reflue e fosforescenti

È usato nel trattamento delle acque reflue per l'eliminazione del solfato. Inoltre, viene utilizzato nella produzione di acido ortofosforico, utilizzato nell'elaborazione di lampade fluorescenti.

Pirotecnica

Il carbonato di stronzio, come altri sali di stronzio, viene utilizzato nei fuochi d'artificio per fornire un colore rosso cremisi. Colorazione che viene utilizzata anche nei test di rilevamento dello stronzio.

Idrossido

È usato nell'estrazione dello zucchero di barbabietola, poiché l'idrossido di stronzio è combinato con lo zucchero per causare un saccaride complesso. Il complesso può essere dissociato dall'azione dell'anidride carbonica, lasciando lo zucchero libero. Viene anche usato nella stabilizzazione in plastica.

Ossido

È presente nel vetro che usano nella produzione del tubo di immagine di una TV, questa applicazione inizia nel 1970. I televisori a colori, così come altri dispositivi che contengono raggi catodici, sono costretti a utilizzare lo stronzio sulla piastra anteriore per fermare i raggi X.

Questi televisori sono già disuso, perché i tubi del catodo sono stati sostituiti da altri dispositivi e quindi non è richiesto l'uso di composti di stronzio.

D'altra parte, l'ossido di stronzio viene utilizzato per migliorare la qualità degli smalti ceramici.

Cloruro

Il cloruro di stronzio è usato in alcune paste dentali per i denti sensibili e nell'elaborazione dei fuochi d'artificio. Inoltre, viene utilizzato in modo limitato per l'eliminazione di gas indesiderati nei contenitori a vuoto.

Ranelato

È usato nel trattamento dell'osteoporosi, poiché aumenta la densità ossea e riduce l'incidenza delle fratture. Applicato topicamente, inibisce l'irritazione sensoriale. Tuttavia, il suo uso è diminuito perché ci sono prove che l'incidenza delle malattie cardiovascolari aumenta.

Alluminare

È usato come Doponte nel settore dell'elettronica. È anche usato spesso per brillare di alcuni giocattoli nell'oscurità, poiché è un composto chimicamente e biologicamente inerte.

Riferimenti

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