STRONCIS: ISTORIJA, STRUKTŪRA, SAVYBĖS, REAKCIJOS IR PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Stroncio yra šarminių žemių metalų, kurio cheminis simbolis yra p šviežiai nupjauta yra baltas su sidabro blizgesiu, bet kai ore oksiduojasi ir įgauna gelsvą spalvą. Dėl šios priežasties sandėliavimo metu jis turi būti apsaugotas nuo deguonies.

Stroncis iš jo venų išgaunamas mineralo celestito arba celestino (SrSO ₄ ) ir strontianito (SrCO ₃ ) pavidalu . Tačiau celestitas yra pagrindinė stroncio kasybos forma, kai jo nuosėdos yra nuosėdiniame dirvožemyje ir sieroje.

Metalinio stroncio mėginys, apsaugotas argono atmosferoje. Šaltinis: Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Matthiaso Zepperderivaatalinis darbas: Medžiagų tyrinėtojas

Celestitas būna rombo kristalų pavidalu, paprastai jis yra bespalvis, stiklinis ir skaidrus. Nors stroncis yra ekstrahuojamas tokiu būdu, jis turi būti paverstas atitinkamu karbonatu, iš kurio jis galutinai sumažinamas.

1790 m. Adair Crawford ir William Cruickshank nustatė, kad stroncis yra naujas elementas iš švino kasyklos netoli Strontiono miesto Argyll mieste, Škotijoje. Humonijus Davy 1807 metais stroncį išskyrė elektrolizės būdu.

Stroncis yra kalusis, kalusis metalas ir geras elektros laidininkas; tačiau jis mažai naudojamas pramoniniu ir komerciniu tikslais. Vienas iš jo taikymo būdų yra lydinių susidarymas su aliuminiu ir magniu, pagerinantis šių metalų apdorojimą ir sklandumą.

Periodinėje lentelėje stroncis yra 2 grupėje tarp kalcio ir bario, nustatant, kad kai kurios jo fizinės savybės, tokios kaip tankis, lydymosi temperatūra ir kietumas, turi tarpines vertes, palyginti su nurodytomis kalcio ir bario.

Stroncis gamtoje randamas kaip keturi stabilūs izotopai: ⁸⁸ Sr, kurio gausa yra 82,6%; ⁸⁶ Sr, su 9,9% gausa; ⁸⁷ Sr, su 7,0% gausa; ir ⁸⁴ Sr, kurių gausa yra 0,56%.

⁹⁰ Sr yra radioaktyvusis izotopas, kuris yra labiausiai žalingas radioaktyviųjų nuosėdų komponentas, branduolinių sprogimų ir nuotėkių iš branduolinių reaktorių produktas, nes dėl kalcio ir stroncio panašumo izotopas yra įterpiamas į kaulus , gaminantis kaulų vėžį ir leukemiją.

Istorija

Buvo ištirtas mineralas iš švino kasyklos netoli Strontiano kaimo Argylyje, Škotijoje. Iš pradžių ji buvo nustatyta kaip bario karbonato rūšis. Bet Adairis Crawfordas ir Williamas Cruickshankas 1789 m. Pažymėjo, kad tirta medžiaga yra kita svarstoma.

Chemikas Thomas Charles Hope pavadino naująjį mineralinį strontitą, o atitinkamas „žemė“ (stroncio oksidas, SrO) pavadino jį strontitu.

1790 m. Crawfordas ir Cruickshankas išdegino tiriamą medžiagą ir pastebėjo, kad liepsna buvo raudonai raudonos spalvos, besiskirianti nuo to meto liepsnos, stebėtos iki to laiko žinomuose elementuose. Jie padarė išvadą, kad jie yra priešais naują elementą.

1808 m. Seras Williamas Humphry'as Davy'as, naudodamas gyvsidabrio katodą, elektrolizuodamas drėgną stroncio hidroksido arba chlorido mišinį su gyvsidabrio oksidu. Tada gyvsidabris iš susidariusios amalgamos buvo išgarintas, paliekant stroncį laisvą.

Davy pavadino izoliuotą elementą stroncis (stroncis).

Stroncio struktūra ir elektronų konfigūracija

Metalinis stroncis kristalizuojasi kambario temperatūroje, kubinės formos (fcc) struktūros centre.

Šioje struktūroje Sr atomai yra vienetinės ląstelės viršūnėse ir kubo paviršiuose. Tai yra santykinai tankesni nei kitos struktūros (pavyzdžiui, kubinis ar pilnas tūris), jei iš viso yra keturi Mr.

Sr atomai išlieka vieningi dėka metalo jungties, susidarančios dėl to, kad jų atomo valentinės orbitalės iš visų kristalo krypčių persidengia. Ši orbita yra 5s, kurie turi du elektronus pagal elektroninę konfigūraciją:

5s ²

Taigi susidaro visa 5 s juosta ir 5 p laidumo juosta (juostų teorija).

Kalbant apie kitas metalines fazes, bibliografinės informacijos nėra daug, nors neabejotina, kad jų kristalai patiria aukštą slėgį.

Oksidacijos skaičiai

Stroncis, kaip ir kiti metalai, turi didelę tendenciją prarasti valentinius elektronus; Tai yra du 5s orbitalės elektronai. Taigi Sr atomai yra paverčiami į dvivalenčius Sr ²⁺ katijonus (M ²⁺ , kaip ir likusius šarminių žemių metalus), izoelektroninius į tauriųjų dujų kriptoną. Tada sakoma, kad stroncio oksidacijos skaičius yra +2.

Kai, užuot praradęs du elektronus, jis praranda tik vieną, susidaro Sr ⁺ katijonas ; todėl jo oksidacijos skaičius yra +1. Sr ⁺ yra retas junginiuose, gaunamuose iš stroncio.

Savybės

Išvaizda

Sidabriškai balta su metaliniu blizgesiu, švelniai gelsvu atspalviu.

Molinė masė

87,62 g / mol.

Lydymosi temperatūra

777 ° C.

Virimo taškas

1377 ° C.

Tankis

- Aplinkos temperatūra: 2,64 g / cm ³

- Skysčio būsena (lydymosi temperatūra): 2,35 g / cm ³

Tirpumas

Tirpsta alkoholyje ir rūgštyse. Jis netirpsta vandenyje, nes stipriai reaguoja su juo.

Lydymosi šiluma

7,43 kJ / mol.

Garinimo šiluma

141 kJ / mol.

Šiluminė molinė talpa

26,4 J / (mol · K).

Elektronegatyvumas

0,95 pagal Paulingo skalę.

Jonizacijos energija

Pirmasis jonizacijos lygis: 549,5 kJ / mol.

Antrasis jonizacijos lygis: 1 064,2 kJ / mol.

Trečiasis jonizacijos lygis: 4,138 kJ / mol.

Atominis radijas

Empirinis 215 val.

Kovalentinis spindulys

195 ± 10 val.

Šiluminis plėtimasis

22,5 µm / (m · K) esant 25 ° C temperatūrai.

Šilumos laidumas

35,4 W / (mK).

Elektrinė varža

132 nΩ · m esant 20 ° C.

Kietumas

1,5 pagal Moho skalę.

Gaisro potencialas

Smulkiai padalijus, stroncis savaime sudega ore. Be to, jis užsidega, kai kaitinamas virš lydymosi taško, ir gali būti sprogimo pavojus, kai jį veikia liepsna.

Sandėliavimas

Norint išvengti stroncio oksidacijos, rekomenduojama jį laikyti panardintą į žibalą ar pirminį benziną. Stroncis turėtų būti laikomas vėsioje, gerai vėdinamoje vietoje, atokiau nuo organinių ir kitų lengvai oksiduojamų medžiagų.

Nomenklatūra

Kadangi oksidacijos numeris +1 nėra toks įprastas, daroma prielaida, kad nomenklatūros supaprastinti aplink stroncio junginius egzistuoja tik +2. Štai kodėl atsargų nomenklatūroje nepaisoma (II) pavadinimų gale; ir tradicinėje nomenklatūroje jie visada baigiasi priesaga -ico.

Pavyzdžiui, SrO yra stroncio oksidas arba alavo oksidas pagal atsargas ir tradicines nomenklatūras.

Formos

Dėl savo didelio reaktyvumo, metalinis stroncis gamtoje neatrodo izoliuotas. Tačiau savo elementinėje būsenoje jis gali būti apsaugotas nuo deguonies, panardinant į žibalą arba inertinių dujų (pavyzdžiui, tauriųjų dujų) atmosferoje.

Taip pat randama formuojančių lydinių su aliuminiu ir magniu, taip pat agregato į alavo ir švino lydinį. Stroncis randamas jonų pavidalu (Sr ²⁺ ), ištirpinus dirvožemyje ar jūros vandenyje ir kt.

Todėl kalbėti apie stroncį reiškia „Sr ^2+“ katijonus (ir mažesniu laipsniu - „Sr ^+“ ).

Jis taip pat gali jonizuotai sąveikauti su kitais elementais, sudarydamas druskas ar kitus cheminius junginius; tokius kaip stroncio chloridas, karbonatas, sulfatas, sulfidas ir kt.

Stroncio daugiausia yra dviejuose mineraluose: celestite arba celestine (SrSO ₄ ) ir strontite (SrCO ₃ ). Celestitas yra pagrindinis stroncio gavybos šaltinis.

Stroncis turi 4 natūralius izotopus, iš kurių daugiau yra ⁸⁸ p. Taip pat yra daugybė radioaktyviųjų izotopų, dirbtinai pagamintų branduoliniuose reaktoriuose.

Biologinis vaidmuo

Nėra žinomas stroncio biologinis vaidmuo stuburiniams gyvūnams. Dėl savo panašumo su kalciu, jis gali jį pakeisti kaulų audiniuose; tai yra, Sr ²⁺ išstumia Ca ²⁺ . Bet kauluose rastas stroncio ir kalcio santykis yra nuo 1/1 000 iki 1/2000; y., ypač žemai.

Todėl stroncis neturi atlikti natūralios kaulų funkcijos.

Stroncio ranelatas buvo naudojamas osteoporozės gydymui, nes jis sukelia kaulų sukietėjimą; tačiau bet kokiu atveju tai yra terapinis veiksmas.

Vienas iš nedaugelio biologinių stroncio funkcijos pavyzdžių yra Acantharea - radiologanto pirmuonių, turinčio skeletą su stroncio buvimu.

Kur rasti ir gaminti

Celestito kristalas, mineraloginis stroncio šaltinis. Šaltinis: Aramas Duljanas (Vartotojas: Aramgutang)

Stroncio yra maždaug 0,034% visų negirdėtų uolienų. Tačiau telkiniuose, kuriuose yra didelis stroncio kiekis, randami tik du mineralai: celestitas arba celestinas.

Iš dviejų svarbių mineralų stroncio tik celestitas randamas nuosėdų nuosėdose, kad būtų galima sukurti įrenginius stroncio išgavimui.

Strationitas yra naudingesnis nei celestitas, nes didžioji dalis stroncio yra gaminama stroncio karbonato pavidalu; tačiau beveik nebuvo rasta indėlių, kurie leistų tvariai kasyti.

Stroncio kiekis jūros vandenyje svyruoja tarp 82 ir 90 μmol / L, daug mažesnė nei kalcio koncentracija, tarp 9,6 ir 11 mmol / L.

Beveik visos kasybos yra pagrįstos celestitų nuosėdomis, nes strontianito venų yra nedaug ir jos nėra labai pelningos išgauti stroncį. Nepaisant to, dauguma stroncio yra gaminami stroncio karbonato pavidalu.

Pidgeono metodas

Celestitas deginamas kartu su akmens anglimi, kad stroncio sulfatas virstų stroncio sulfidu. Antrame etape tamsi medžiaga, kurioje yra stroncio sulfido, ištirpinama vandenyje ir filtruojama.

Tada stroncio sulfido tirpalas yra apdorojamas anglies dioksidu, kad susidarytų stroncio karbonatas.

Stroncį galima išskirti naudojant Pidgeono metodo variantą. Stroncio oksido ir aliuminio reakcija vyksta vakuume, kur stroncis yra paverčiamas dujomis ir per gamybinį retortą pernešamas į kondensatorius, kur jis nusėda kaip kieta medžiaga.

Elektrolizė

Stroncis gali būti gaunamas strypų pavidalu kontaktinio katodo elektrolizės metodu. Atliekant šią procedūrą, atvėsintas geležies strypas, veikiantis kaip katodas, liečiasi su išlydyto kalio chlorido ir stroncio chlorido mišinio paviršiumi.

Kai stroncis sukietėja ant katodo (geležies lazdele), strypas pakyla.

Reakcijos

Su chalkogenais ir halogenais

Stroncis yra aktyvus redukuojantis metalas ir reaguoja su halogenais, deguonimi ir siera, kad susidarytų atitinkamai halogenidai, oksidai ir siera. Stroncis yra sidabrinis metalas, tačiau, veikiamas oro, jis oksiduojasi iki stroncio oksido:

Sr (s) + 1 / 2O ₂ (g) => SrO (s)

Oksidas sudaro tamsią metalo paviršiaus dalį. Nors jo reakcija su chloru ir siera yra tokia:

Sr (s) + Cl ₂ (g) => SrCl ₂ (s)

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

Stroncis reaguoja su išlydyta siera.

Su oru

Jis gali sujungti su deguonimi, kad sudarytų stroncio peroksidą; bet jo susidarymui reikalingas didelis deguonies slėgis. Jis taip pat gali reaguoti su azotu, kad susidarytų stroncio nitridas:

3Sr (s) + N ₂ (g) => Sr ₃ N ₂ (s)

Tačiau, kad reakcija vyktų, temperatūra turi būti aukštesnė kaip 380 ° C.

Su vandeniu

Stroncis gali smarkiai reaguoti su vandeniu, sudarydamas stroncio hidroksidą, Sr (OH) ₂ ir vandenilio dujas. Reakcija tarp stroncio ir vandens neturi smurto, stebimo reakcijoje tarp šarminių metalų ir vandens, taip pat kaip ir bario atveju.

Su rūgštimis ir vandeniliu

Stroncis gali reaguoti su sieros rūgštimi ir azoto rūgštimi, sudarydamas atitinkamai stroncio sulfatą ir nitratą. Jis taip pat sujungia karštą su vandeniliu, kad sudarytų stroncio hidridą.

Stroncis, kaip ir kiti sunkieji periodinės lentelės bloko elementai, turi platų koordinačių skaičių diapazoną; pavyzdžiui, 2, 3, 4, 22 ir 24, pastebimi junginiuose, tokiuose kaip SrCd ₁₁ ir SrZn ₁₃ .

Programos

- Elementinis stroncis

Lydiniai

Jis naudojamas kaip eutektinis modifikatorius, siekiant pagerinti Al-Ag lydinio stiprumą ir lankstumą. Jis naudojamas kaip kaliojo ketaus liejyklos inokuliantas, skirtas kontroliuoti grafito susidarymą. Jis taip pat pridedamas prie alavo ir švino lydinių, kad padidintų kietumą ir elastingumą.

Be to, jis naudojamas kaip vario ir bronzos deoksidatorius. Į išlydytą aliuminį pridedamas nedidelis kiekis stroncio, kad būtų galima geriau ištirpinti metalą, todėl jis labiau tinka gaminiams, kurie tradiciškai gaminami iš plieno.

Tai aliuminio ar magnio legiruojanti medžiaga, naudojama liejant variklio blokus ir ratus. Stroncis pagerina metalo, į kurį jis legiruojamas, valdymą ir sklandumą.

Izotopai

Nepaisant kenksmingo veikimo, ⁹⁰ Sr naudojamas kaip termoelektrinis generatorius, kurio šiluminė spinduliuotės energija naudojama ilgai išliekančiai elektros energijai gaminti, ir naudojama kosminiuose automobiliuose, nuotolinėse tyrimų stotyse ir navigacijos plūduruose.

⁸⁹ Sr buvo naudojamas kaulų vėžio gydymą, naudojant radioaktyviosios emisijos beta tipo už vėžinių ląstelių naikinimo.

Stroncio atomas buvo panaudotas laiko matavimo sistemai sukurti, kuri vos nepraleidžia vienos sekundės kas 200 milijonų metų. Dėl to jis yra pats tiksliausias laikrodis.

- Junginiai

Karbonatas

Feritai ir magnetai

Stroncio karbonatas (SrCO ₃ ) reaguoja su geležies oksidu (Fe ₂ O ₃ ) 1000–1 300 ºC temperatūroje, sudarydamas stroncio feritą. Ši feritų šeima turi bendrą formulę SrFe _x O ₄ .

Keraminiai magnetai yra pagaminti iš feritų ir naudojami įvairiems tikslams. Tarp jų: ​​kolonėlių, variklinių automobilių priekinių langų valytuvų ir žaislų vaikams gamyba.

Stroncio karbonatas taip pat naudojamas gaminant stiklą televizijos ekranams ir ekranams gaminti.

Akiniai

Jis ne tik pagerina skystųjų kristalų ekranų (LCD) stiklo savybes, bet ir naudojamas keramikos dirbinių įstiklinimui, sustiprinant jo atsparumą įbrėžimams ir burbulų susidarymui šaudymo metu.

Jis naudojamas stiklo, naudojamo optikoje, stiklo dirbiniuose ir apšvietime, gamyboje. Tai taip pat stiklo pluošto, laboratorinių ir farmacinių akinių dalis, nes padidina kietumą ir atsparumą įbrėžimams, taip pat padidina jo ryškumą.

Metalo ir druskos gamyba

Jis naudojamas aukšto grynumo cinkui gauti, nes jis padeda pašalinti švino priemaišas. Tai padeda gaminti stroncio chromatą, junginį, kuris naudojamas kaip korozijos inhibitorius dažuose.

Nuotekos ir fosforescuojančios lempos

Jis naudojamas valant nuotekas, kad būtų pašalintas sulfatas. Be to, jis naudojamas ortofosforo rūgšties gamyboje, naudojamas fluorescencinių lempų gamyboje.

Pirotechnika

Fejerverkuose, kaip ir kitos stroncio druskos, naudojamas stroncio karbonatas, kad jis įgautų raudonai raudoną spalvą. Dėmė, kuri taip pat naudojama tiriant stroncį.

Hidroksidas

Jis naudojamas ekstrahuojant cukrų iš runkelių, nes stroncio hidroksidas susimaišo su cukrumi, kad gautų sudėtingą sacharidą. Kompleksą galima atskirti dėl anglies dioksido poveikio, paliekant laisvą cukrų. Jis taip pat naudojamas stabilizuojant plastiką.

Oksidas

Jo yra stikle, naudojamame gaminant televizoriaus vaizdo vamzdelį, pradedant nuo šio pritaikymo 1970 m. Rentgeno spinduliai.

Šie televizoriai nebenaudojami, nes katodo vamzdeliai buvo pakeisti kitais prietaisais, todėl nereikia naudoti stroncio junginių.

Kita vertus, stroncio oksidas naudojamas keramikinių glazūrų kokybei pagerinti.

Chloridas

Stroncio chloridas naudojamas kai kuriose dantų pastose jautriems dantims ir fejerverkams gaminti. Be to, jis ribotai naudojamas nepageidaujamoms dujoms pašalinti vakuuminiuose induose.

Ranelatas

Jis naudojamas osteoporozės gydymui, nes padidina kaulų tankį ir sumažina lūžių dažnį. Vietinis poveikis slopina jutimo dirginimą. Tačiau jo vartojimas sumažėjo dėl įrodymų, kad jis padidina širdies ir kraujagyslių ligų dažnį.

Aliuminuoti

Jis naudojamas kaip dopantas elektronikos pramonėje. Jis taip pat dažnai naudojamas tam, kad tam tikri žaislai švytėtų tamsoje, nes tai yra chemiškai ir biologiškai inertiškas junginys.

Nuorodos

1. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
2. Vikipedija. (2019 m.). Stroncis. Atkurta iš: en.wikipedia.org
3. Timothy P. Hanusa. (2019 m.). Stroncis. „Encyclopædia Britannica“. Atkurta iš: britannica.com
4. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. (2019 m.). Stroncis. „PubChem“ duomenų bazė. CID = 5359327. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Traci Pedersen. (2013 m. Gegužės 20 d.). Faktai apie stroncį. Atkurta iš: livescience.com
6. Dr Doug Stewart. (2019 m.). Stroncio elemento faktai. Atkurta iš: chemicool.com
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Liepos 03 d.). Faktai apie stroncį (atominis skaičius 38 arba Sr). Atgauta iš: thinkco.com
8. „Lenntech BV“ (2019 m.). Stroncis. Atkurta iš: lenntech.com