Strontsiumi elemendi karakteristik vastavalt plaanile. Strontsiumi aatom- ja molekulmass

Strontsiummetalli toodetakse nüüd aluminotermilise protsessi abil. SrO oksiid segatakse alumiiniumipulbri või laastudega ja temperatuuril 1100 ... 1150 ° C elektrilises vaakumahjus (rõhk 0,01 mm Hg) algab reaktsioon:

4SrO + 2Al → 3Sr + Al 2O 3 SrO.

Strontsiumiühendite elektrolüüs (Davy kasutatud meetod) on vähem tõhus.

Metallilise strontsiumi rakendused

Strontsium on aktiivne metall. See takistab selle laialdast kasutamist tehnoloogias. Kuid teisest küljest võimaldab strontsiumi kõrge keemiline aktiivsus seda kasutada teatud rahvamajanduse valdkondades. Eelkõige kasutatakse seda vase ja pronksi sulatamisel – strontsium seob väävlit, fosforit, süsinikku ja suurendab räbu voolavust. Seega aitab strontsium kaasa metalli puhastamisele paljudest lisanditest. Lisaks suurendab strontsiumi lisamine vase kõvadust, peaaegu ilma selle elektrijuhtivust vähendamata. Strontsium sisestatakse elektrilistesse vaakumtorudesse, et absorbeerida järelejäänud hapnikku ja lämmastikku, et muuta vaakum sügavamaks. Korduvalt puhastatud strontsiumi kasutatakse uraani tootmisel redutseerijana.

Lisaks:

Strontsium-90 (Inglise strontsium-90) - radioaktiivsed nukliid keemiline element strontsium Koos aatomnumber 38 jamassiarv 90. Tekib peamiselt ajal tuuma lõhustumine sisse tuumareaktorid ja tuumarelvad.

keskkonda 90 Sr siseneb peamiselt tuumaplahvatuste ja heitmete käigus tuumajõujaam.

Strontsium on analoog kaltsium ja suudab kindlalt luudesse ladestuda. Pikaajaline kokkupuude kiirgusega 90 Sr ja selle lagunemissaadused mõjutavad luukoe ja luuüdi, mis viib selle arenguni kiiritushaigus, hematopoeetilise koe ja luude kasvajad.

Rakendus:

90 Tootmises rakendatud Sr radioisotoopide energiaallikad strontsiumtitanaadi kujul (tihedus 4,8 g/cm³, energia vabanemine umbes 0,54 W/cm³).

Üks laiemaid rakendusi 90 Sr - dosimeetriliste seadmete, sealhulgas sõjaväe ja tsiviilkaitse juhtimisallikad. Kõige tavalisem - tüüp "B-8" on valmistatud metallsubstraadina, mille süvendis on tilk ühendit sisaldavat epoksüvaiku. 90 Sr. Et tagada kaitse erosiooni kaudu tekkiva radioaktiivse tolmu eest, kaetakse preparaat õhukese fooliumikihiga. Tegelikult on sellised ioniseeriva kiirguse allikad kompleks 90 sr- 90 Y, kuna ütrium tekib strontsiumi lagunemisel pidevalt. 90 sr- 90 Y on peaaegu puhas beetaallikas. Erinevalt gamma-radioaktiivsetest ravimitest on beetaravimeid lihtne varjestada suhteliselt õhukese (umbes 1 mm) teraskihiga, mistõttu valiti testimiseks beetaravim, alustades teise põlvkonna sõjaväe dosimeetrilistest seadmetest (DP-2). , DP-12, DP- 63).

Strontsium on hõbevalge, pehme, plastiline metall. Keemiliselt on see väga aktiivne, nagu kõik leelismuldmetallid. Oksüdatsiooniaste + 2. Strontsium ühineb otseselt kuumutamisel halogeenide, fosfori, väävli, süsiniku, vesiniku ja isegi lämmastikuga (temperatuuril üle 400 ° C).

Järeldus

Niisiis kasutatakse strontsiumi sageli keemias, metallurgias, peretehnikas, aatomi vesiniku energias jne. Ja seetõttu jõuab see keemiline element üha kindlamalt tööstusesse, nõudlus selle järele kasvab pidevalt. Strontsium on kasulik ka meditsiinis. Loodusliku strontsiumi (madaltoksiline, laialdaselt kasutatav osteoporoosi raviks) mõju inimorganismile. Radioaktiivsel strontsiumil on peaaegu alati negatiivne mõju inimkehale.

Kuid kas loodus suudab selle metalliga inimkonna vajadusi rahuldada?

Looduses leidub üsna suuri strontsiumi nn vulkaanilis-setete ladestusi, näiteks USA-s California ja Arizona kõrbetes (Muide, on märgatud, et strontsium “armastab” kuuma kliimat, seega on põhjamaades palju harvem.). Tertsiaari ajastul oli selles piirkonnas vägivaldne vulkaaniline tegevus.

Termoveed, mis tõusid koos laavaga maa sisikonnast, olid rikkad strontsiumi poolest. Vulkaanide vahel asuvad järved kogusid seda elementi, moodustades aastatuhandete jooksul selle väga tugevad varud.

Kara-Bogaz-Goli vetes on ka strontsiumi. Lahe vee pidev aurustumine viib selleni, et soolade kontsentratsioon pidevalt suureneb ja jõuab lõpuks küllastuspunktini – soolad sadestuvad. Strontsiumi sisaldus nendes setetes on mõnikord 1–2%.

Mõni aasta tagasi avastasid geoloogid Türkmenistani mägedes märkimisväärse tselestiidi lademe. Selle väärtusliku mineraali sinised kihid asuvad Pamir-Alay edelaosas asuva Kushtangtau kurude ja sügavate kanjonite nõlvadel. Pole kahtlust, et türkmeeni "taevalik" kivi teenib edukalt meie riigi majandust.

Kiirustamine pole loodusele omane: nüüd kasutab inimene strontsiumivarusid, mida ta hakkas looma miljoneid aastaid tagasi. Kuid ka tänapäeval toimuvad maa sügavustes, merede ja ookeanide sügavuses keerulised keemilised protsessid, tekivad väärtuslike elementide kuhjumised, sünnivad uued aarded, kuid need ei päri meie, vaid meie kauge , kauged järeltulijad.

Bibliograafia

Entsüklopeedia üle maailma

http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/STRONTSI.html?page=0.3

Wikipedia "Strontsium"

http://en.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B9

3. Populaarne keemiliste elementide raamatukogu

Strontsium on teise rühma peamise alarühma, D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi viienda perioodi element aatomnumbriga 38. Seda tähistatakse sümboliga Sr (lat. Strontium). Lihtaine strontsium (CAS number: 7440-24-6) on pehme, tempermalmist ja plastiline leelismuldmetall, hõbedane valge värv. Sellel on kõrge keemiline aktiivsus, õhus reageerib see kiiresti niiskuse ja hapnikuga, kaetakse kollase oksiidkilega.

Nime ajalugu ja päritolu

Uus element avastati mineraalis strontianiidist, mis leiti 1764. aastal Šotimaa Stronshiani küla lähedal asuvast pliikaevandusest, mis andis hiljem uuele elemendile nime. Uue metalloksiidi olemasolu selles mineraalis tuvastasid 1787. aastal William Cruikshank ja Ader Crawford. Esile tõstetud puhtal kujul Sir Humphrey Davy 1808. aastal.

Kviitung

Metallilise strontsiumi saamiseks on kolm võimalust:
1. mõnede ühendite termiline lagunemine
2. elektrolüüs
3. oksiidi või kloriidi redutseerimine
Peamine tööstuslikul viisil metallilise strontsiumi saamine on selle oksiidi termiline redutseerimine alumiiniumiga. Lisaks puhastatakse saadud strontsium sublimatsiooni teel.
Strontsiumi elektrolüütiline tootmine SrCl 2 ja NaCl segu sulandi elektrolüüsil ei ole voolu madala efektiivsuse ja strontsiumi saastumise tõttu lisanditega laialt levinud.
Strontsiumhüdriidi või nitriidi termilise lagunemise käigus moodustub peeneks dispergeeritud strontsium, mis on kergesti süttiv.

Keemilised omadused

Selle ühendites sisalduva strontsiumi valents on alati +2. Omaduste järgi on strontsium kaltsiumile ja baariumile lähedane, asudes nende vahel vahepealsel positsioonil.
AT elektrokeemiline seeria pinge, strontsium on üks aktiivsemaid metalle (selle normaalne elektroodi potentsiaal on –2,89 V). Reageerib intensiivselt veega, moodustades hüdroksiidi:
Sr + 2H 2O \u003d Sr (OH) 2 + H2

Reageerib hapetega raskemetallid nende sooladest. Kontsentreeritud hapetega (H 2 SO 4 , HNO 3) reageerib nõrgalt.
Strontsiummetall oksüdeerub õhus kiiresti, moodustades kollaka kile, milles lisaks SrO oksiidile on alati ka SrO 2 peroksiid ja Sr 3 N 2 nitriid. Õhus kuumutamisel see süttib; õhus olev pulbriline strontsium võib isesüttida.
Reageerib intensiivselt mittemetallidega - väävel, fosfor, halogeenid. Interakteerub vesinikuga (üle 200°C), lämmastikuga (üle 400°C). Praktiliselt ei reageeri leelistega.
Kõrgel temperatuuril reageerib see CO 2 -ga, moodustades karbiidi:
5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO

Kergesti lahustuvad strontsiumisoolad anioonidega Cl-, I-, NO 3-. Soolad anioonidega F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- lahustuvad halvasti.

STRONTIUM (Strontium), Sr (a. strontium; n. Strontium; f. strontium; ja. estroncio), - keemiline element II rühm perioodiline süsteem Mendelejev, aatominumber 38, aatommass 87.62 viitab leelismuldmetallidele.

Strontsiumi omadused

Looduslik strontsium koosneb 4 stabiilsest isotoobist; 84 Sr (0,56%), 86 Sr (9,84%), 87 Sr (7,0%) ja 88 Sr (82,6%); Teada on üle 20 strontsiumi tehisliku radioaktiivse isotoobi massinumbritega 77–99, millest enamik tähtsust on uraani lõhustamisel tekkinud 90 Sr (TS 29 aastat). Strontsiumi avastas 1790. aastal Šoti teadlane A. Crawford oksiidi kujul.

Vabas olekus on strontsium pehme kuldkollane metall. Temperatuuril t alla 248 °C iseloomustab seda näokeskne kuupvõre (a-Sr perioodiga a=0,60848 nm), vahemikus 248-577 °C - kuusnurkne (b-Sr perioodidega a=0,432 nm, c = 0,706 nm); rohkemal kõrge temperatuur läheb kehakesksesse kuubikujulisse modifikatsiooni (g-Sr perioodiga a = 0,485 nm). Tihedus a-Sr 2540 kg/m 3; sulamistemperatuur 768 °C, keemistemperatuur 1381 °C; molaarne soojusmahtuvus 26,75 J / (mol.K); spetsiifiline elektritakistus 20.0.10 -4 (oomi.m), temperatuuri koefitsient joonpaisumine 20.6.10 -6 K -1 . Strontsium on paramagnetiline, aatomi magnetiline vastuvõtlikkus toatemperatuuril on 91.2.10 -6 . Plastikust, pehme, kergesti noaga lõigatav.

Strontsium poolt keemilised omadused sarnane Ca ja Ba-ga. Ühendites on selle oksüdatsiooniaste +2. See oksüdeerub kiiresti õhu käes, interakteerub veega toatemperatuuril ja kõrgel temperatuuril vesiniku, lämmastiku, fosfori, väävli ja halogeenidega.

Keskmine strontsiumi sisaldus maakoores on 3,4,10 -2% (massi järgi). Tardkeskmised kivimid sisaldavad veidi rohkem strontsiumi (8,0,10 -2%) kui (4,5,10 -2%), (4,4,10 -2%), (3,10 -2%) ja (1,10 -3%) mägitõugu. Tuntakse umbes 30 strontsiumi mineraali, millest olulisemad on tselestiit SrSO 4 ja strontianiit SrCO 3 ; lisaks leidub seda peaaegu alati mineraalides, kaltsiumis, kaaliumis ja baariumis, sisenedes nende isomorfse lisandina kristallvõre. Kuna üks neljast looduslikust strontsiumi isotoobist (87 Sr) koguneb pidevalt 87 Rb R-lagunemise tulemusena, kasutatakse strontsiumi isotoopkoostist (suhe 87 Sr / 86 Sr) geokeemilistes uuringutes, et luua geneetilisi seoseid erinevaid kivimikomplekse, samuti nende radiomeetrilise vanuse määramiseks (sellel juhul, kui samaaegselt määratakse rubiidiumi sisaldus uuritavates objektides). Radioaktiivne 90 Sr toimib reostusena keskkond(enne atmosfääri lakkamist tuumakatsetused oli üks peamisi radioaktiivse saastatuse tegureid).

Rakendus ja kasutamine

Strontsiumi tootmise peamised toorained on tselestiidi ja strontianiidi maagid. Strontsiummetall saadakse strontsiumoksiidi aluminotermilisel redutseerimisel vaakumis. Neid kasutatakse alumiiniumisulamite ja mõnede teraste, elektrovaakumseadmete ja mõnede optiliste klaaside valmistamisel. Pürotehnikas kasutatakse strontsiumisooli, mis annavad leegile intensiivse punase värvuse. 90 Sr kasutatakse meditsiinis ioniseeriva kiirguse allikana.

Ammu enne strontsiumi avastamist kasutati selle dešifreerimata ühendeid pürotehnikas punaste tulede tootmiseks. Ja kuni eelmise sajandi 40. aastate keskpaigani oli strontsium peamiselt ilutulestiku, lõbu ja tervitusmetall. aatomi vanus pani mind seda teistmoodi vaatama. Esiteks tõsise ohuna kogu elule Maal; teiseks materjalina, mis võib olla väga kasulik tõsiste meditsiini- ja tehnikaprobleemide lahendamisel. Aga sellest lähemalt hiljem, aga alustame "naljaka" metalli ajaloost, ajaloost, milles leidub paljude suurte teadlaste nimesid.

Neli korda avatud "maa"

1764. aastal leiti Šotimaa Strontiani küla lähedalt pliikaevandusest mineraal, mida nad nimetasid strontianiidiks. Pikka aega seda peeti mitmeks fluoriidiks CaF 2 või witheriit BaCO 3, kuid 1790. aastal analüüsisid inglise mineraloogid Crawford ja Cruikshank seda mineraali ja leidsid, et see sisaldab uut "maapinda" ja praeguses keeles oksiidi.

Neist sõltumatult uuris sama mineraali teine ​​inglise keemik Hope. Olles jõudnud samadele tulemustele, teatas ta, et strontianiidis on uus element - metall strontsium.

Ilmselt oli avastus juba "õhus", sest peaaegu samaaegselt teatas silmapaistev Saksa keemik Klaproth uue "maa" avastamisest.

Samadel aastatel sattus "strontsiummaa" jälgedele ka tuntud vene keemik, akadeemik Toviy Egorovich Lovitz. Teda oli pikka aega huvitanud mineraal, mida tuntakse raske spardena. Selles mineraalis (selle koostis on BaSO 4) avastas Karl Scheele 1774. aastal uue elemendi baariumi oksiidi. Me ei tea, miks Lovitz polnud raske spardi suhtes ükskõikne; on vaid teada, et teadlane, kes avastas kivisöe adsorptsiooniomadused ja tegi palju rohkem üld- ja orgaaniline keemia, kogus selle mineraali proove. Kuid Lovitz ei olnud lihtsalt kollektsionäär, ta hakkas peagi süstemaatiliselt raskeid spardeid uurima ja jõudis 1792. aastal järeldusele, et see mineraal sisaldab tundmatut lisandit. Tal õnnestus oma kollektsioonist välja võtta päris palju – üle 100 g uut "maapinda" ja jätkas selle omaduste uurimist. Uurimistulemused avaldati aastal 1795. Lovitz kirjutas siis: „Olin meeldivalt üllatunud, kui lugesin... härra professor Klaprothi suurepärast artiklit strontsiummaa kohta, mille kohta oli varem olnud väga ähmane ettekujutus. Kõik tema poolt märgitud vesinikkloriidhappe ja nitraatkeskmise soolade omadused langevad ideaalselt kokku minu samade soolade omadustega. Ma lihtsalt pidin kontrollima. strontsiummulda tähelepanuväärne omadus on värvida vaimuleek karmiinpunaseks ja tõepoolest ka minu sool. valdas seda kinnisvara täielikult.

Seega peaaegu samaaegselt mitu teadlast aastal erinevad riigid jõudis lähedale strontsiumi avastamisele. Kuid elementaarsel kujul eraldati see alles 1808. aastal.

Oma aja silmapaistev teadlane Humphry Davy mõistis juba, et strontsiummuldmetalli element peaks ilmselt olema leelismuldmetall, ja sai selle elektrolüüsi teel, see tähendab samamoodi nagu kaltsium, magneesium, baarium. Täpsemalt siis esimene maailmas metalliline strontsium saadi selle hüdraaditud hüdroksiidi elektrolüüsil. Katoodil eralduv strontsium ühines koheselt -ga, moodustades amalgaami. Amalgaami kuumutamise teel lagundades eraldas Davy puhta metalli.

See metall on valge, mitte raske (tihedus 2,6 g / cm 3), üsna pehme, sulab 770 ° C juures. Keemiliste omaduste järgi on see leelismuldmetallide perekonna tüüpiline esindaja. Sarnasus kaltsiumi, magneesiumi, baariumiga on nii suur, et monograafiates ja õpikutes strontsiumi individuaalseid omadusi reeglina ei arvestata – neid analüüsitakse kaltsiumi või magneesiumi näitel.

Ja piirkonnas praktilisi rakendusi need metallid seisid rohkem kui korra strontsiumi teel, kuna need on kättesaadavamad ja odavamad. See juhtus näiteks suhkrutööstuses. Kord avastas keemik, et vees lahustumatu strontsiumsahharaadi (C 12 H 22 O 4 * 2SrO) abil saab melassist suhkrut eraldada. Tähelepanu strontsiumile tõusis koheselt, seda hakkas rohkem saama, eriti Saksamaal ja Inglismaal. Kuid peagi leidis teine ​​keemik, et analoogne kaltsiumsahharaat on samuti lahustumatu. Ja huvi strontsiumi vastu kadus kohe. Kasumlikum on kasutada odavat levinumat kaltsiumi.

See ei tähenda muidugi, et strontsium oleks täielikult "oma näo kaotanud". On omadusi, mis eristavad ja eristavad seda teistest leelismuldmetallidest. Me räägime teile neist lähemalt.

Strontsiumi metallist punased tuled

Nii nimetas strontsiumi akadeemik A.E. Fersman. Tõepoolest, leeki tasub visata näpuotsatäis mõnda lenduvat strontsiumisoola, sest leek muutub koheselt erksaks karmiinpunaseks. Leegi spektrisse ilmuvad strontsiumijooned.

Proovime mõista selle lihtsa kogemuse olemust. Strontsiumi aatomi viies elektronkihis on 38 elektroni. Kolm tuumale kõige lähemal asuvat kesta on täielikult täidetud ja kahel viimasel on "vabu ​​kohti". Põleti leegis ergastuvad elektronid termiliselt ja omandavad rohkem kõrge energia liikudes madalamatelt energiatasemetelt kõrgematele. Kuid selline ergastatud olek on ebastabiilne ja elektronid naasevad soodsamatele madalamatele tasemetele, vabastades samal ajal energiat valguskvantide kujul. Strontsiumi aatom (või ioon) kiirgab valdavalt kvante, mille sagedused vastavad punaste ja oranžide valguslainete pikkusele. Sellest ka leegi karmiinpunane värvus.

See lenduvate strontsiumisoolade omadus on muutnud need mitmesuguste pürotehniliste kompositsioonide asendamatuteks komponentideks. Ilutulestiku punased figuurid, signaal- ja valgustusrakettide punased tuled on strontsiumi "käsitöö".

Kõige sagedamini kasutatakse pürotehnikas Sr(NO 3) 2 nitraati, SrC 2 O 4 oksalaati ja strontsiumkarbonaati SrCO 3. Eelistatakse strontsiumnitraati: see mitte ainult ei värvi leeki, vaid toimib samal ajal ka oksüdeeriva ainena. Leegis lagunedes eraldab see vaba hapnikku:

Sr(NO3)2 → SrO + N2 + 2,502

Strontsiumoksiid SrO värvib leegi ainult roosaks. Seetõttu viiakse kloori pürotehnilistesse kompositsioonidesse ühel või teisel kujul (tavaliselt kloororgaaniliste ühendite kujul), nii et selle liig nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale:

2SrO + CI 2 → 2SrCl + O 2.

Strontsiummonokloriidi SrCl emissioon on intensiivsem ja heledam kui SrO. Lisaks nendele komponentidele sisaldavad pürotehnilised kompositsioonid orgaanilisi ja anorgaanilisi põlevaid aineid, mille eesmärk on tekitada suur värvitu leek.

Punaste tulede retsepte on üsna palju. Võtame näiteks kaks neist. Esiteks: Sr (NO 3) 2 - 30%, Mg - 40%, vaigud - 5%,

heksaklorobenseen - 5%, kaaliumperkloraat KClO 4 - 20%. Teiseks: kaaliumkloraat KClO 3 - 60%, SrC2O 4 - 25%, vaigud - 15%. Selliste kompositsioonide valmistamine pole keeruline, kuid tuleb meeles pidada, et kõik, isegi kõige tõestatumad, pürotehnilised kompositsioonid nõuavad „teie poole pöördumist”. Isetehtud pürotehnika on ohtlik...

Strontsium, glasuur ja email

Esimesed glasuurid ilmusid peaaegu keraamika tootmise koidikul. On teada, et juba 4. aastatuhandel eKr. need olid kaetud savitoodetega. Märgati, et kui keraamika katta peeneks jahvatatud liiva, kaaliumkloriidi ja kriidi suspensiooniga vees ning seejärel kuivatada ja ahjus lõõmutada, kaetakse jäme savipulber õhukese klaasja aine kilega ja muutub sile ja läikiv. Klaasjas kate sulgeb poorid ja muudab anuma õhu- ja niiskuskindlaks. See klaasjas aine on glasuur. Hiljem kaeti savitooted esmalt värvidega ja seejärel glasuuriti. Selgus, et glasuur ei lase värvidel päris pikalt tuhmuda ja tuhmuda. Veel hiljem jõudsid glasuurid fajansi- ja portselanitootmisse. Tänapäeval kaetakse glasuuriga keraamika ja metall, portselan ja savinõud, erinevad ehitustooted.

Mis roll on siin strontsiumil?

Sellele küsimusele vastamiseks peame pöörduma uuesti ajaloo poole. Glasuurid põhinevad erinevatel oksiididel. Aluselised (kaalium) ja pliiglasuurid on tuntud juba ammu. Esimeste aluseks on ränioksiidid, leelismetallid(K ja Na) ja kaltsium. Teiseks on olemas ka pliioksiid. Hiljem hakati laialdaselt kasutama boori sisaldavaid glasuure. Plii ja boori lisandid annavad glasuuridele peegelsära, säilitavad paremini glasuurialused värvid. Pliiühendid on aga mürgised ja boori napib.

1920. aastal kasutas American Hill esimesena matti glasuuri, mis sisaldas strontsiumoksiide (Sr-Ca-Zn süsteem). See fakt jäi aga märkamata ja alles Teise maailmasõja aastatel, mil pliid eriti väheks jäi, meenus neile Hilli avastus. Ja peale kallas uuringute laviin: erinevates riikides ilmus kümneid (!) strontsiumglasuuride retsepte. Strontsiumi üritati ka asendada kaltsiumiga, kuid kaltsiumglasuurid osutusid konkurentsivõimetuks.

Strontsiumglasuurid pole mitte ainult kahjutud, vaid ka taskukohased (strontsiumkarbonaat SrCO 3 on 3,5 korda odavam kui punane plii). Neile on omased ka kõik pliiglasuuride positiivsed omadused. Lisaks omandavad selliste glasuuridega kaetud tooted täiendava kõvaduse, kuumakindluse ja keemilise vastupidavuse.

Räni ja strontsiumi oksiidide baasil valmistatakse ka emailid - läbipaistmatud glasuurid. Titaan- ja tsinkoksiidide lisandid muudavad need läbipaistmatuks. Portselanist esemed, eriti vaasid, on sageli kaunistatud krakleeglasuuridega. Selline vaas näib olevat kaetud maalitud pragude võrega. Kraklee tehnoloogia aluseks on glasuuri ja portselani erinevad soojuspaisumistegurid. Glasuuritud portselan põletatakse temperatuuril 1280-1300°C, seejärel alandatakse temperatuur 150-220°C-ni ja toode, mis pole veel täielikult jahtunud, kastetakse värvsoolade (näiteks koobalti) lahusesse. soolad, kui teil on vaja saada must võrk). Need soolad täidavad tekkinud praod. Pärast seda toode kuivatatakse ja kuumutatakse uuesti temperatuurini 800-850 ° C - soolad sulavad pragudes ja sulgevad need. Crackle glasuur on populaarne ja laialt levinud paljudes maailma riikides. Sel viisil valmistatud kunsti- ja käsitööteoseid hindavad amatöörid. Jääb veel lisada, et boorivabade strontsiumglasuuride kasutamine annab suure majandusliku efekti.

Radioaktiivne strontsium

Teine strontsiumi omadus, mis eristab seda teravalt leelismuldmetallidest, on strontsium-90 radioaktiivse isotoobi olemasolu, mis on biofüüsikutele, füsioloogidele, radiobioloogidele, biokeemikutele ja lihtsalt keemikutele juba pikka aega muret valmistanud.

Tuuma ahelreaktsiooni tulemusena tekib plutooniumi ja uraani aatomitest umbes 200 radioaktiivset isotoopi. Enamik neist on lühiajalised. Kuid samades protsessides sünnivad ka strontsium-90 tuumad, mille poolestusaeg on 27,7 aastat. Strontsium-90 on puhas beeta-emitter. See tähendab, et see kiirgab energeetiliste elektronide vooge, mis toimivad suhteliselt lühikestel vahemaadel, kuid väga aktiivselt kõigile elusolenditele. Strontsium kui kaltsiumi analoog osaleb aktiivselt ainevahetuses ja ladestub koos kaltsiumiga luukoe.

Strontsium-90, aga ka selle lagunemise käigus tekkinud tütarisotoop ütrium-90 (poolväärtusajaga 64 tundi, kiirgab beetaosakesi) mõjutavad luukudet ja mis kõige tähtsam - luuüdi, mis on eriti kiirgustundlik. Kiirituse toimel elusaines keemilised muutused. Rakkude normaalne struktuur ja funktsioonid on häiritud. See põhjustab kudedes tõsiseid ainevahetushäireid. Ja selle tulemusena surmavate haiguste - vere- ja luuvähi (leukeemia) areng. Lisaks mõjutab kiirgus DNA molekule ja seetõttu pärilikkust. Sellel on kahjulik mõju.

Strontsium-90 sisaldus inimkehas sõltub otseselt plahvatava koguvõimsusest aatomirelvad. See satub kehasse plahvatuse käigus tekkinud radioaktiivse tolmu sissehingamisel, mida tuul kannab pikkade vahemaade tagant. Teine nakkusallikas on joogivesi, taimsed ja piimatooted. Kuid mõlemal juhul seab loodus strontsium-90 teele kehasse looduslikud takistused. Hingamisorganite peenimatesse struktuuridesse võivad sattuda vaid kuni 5 mikroni suurused osakesed ja plahvatuse käigus tekib selliseid osakesi vähe. Teiseks vabaneb plahvatuse käigus strontsium SrO oksiidina, mille lahustuvus kehavedelikes on väga piiratud. Strontsiumi tungimist läbi toidusüsteemi takistab tegur, mida nimetatakse "strontsiumi diskrimineerimiseks kaltsiumi kasuks". See väljendub selles, et kaltsiumi ja strontsiumi samaaegse olemasolu korral eelistab keha kaltsiumi. Ca:Sr suhe taimedes on kaks korda suurem kui muldades. Peale selle on piimas ja juustu strontsiumi sisaldus 5-10 korda väiksem kui kariloomade söötmiseks kasutatavas rohus.

Kuid täielikult nendele soodsatele teguritele loota ei saa – need suudavad vaid teatud määral kaitsta strontsium-90 eest. Pole juhus, et seni, kuni aatomi- ja vesinikrelvade katsetamine kolmes keskkonnas polnud keelatud, kasvas strontsiumiohvrite arv aasta-aastalt. Kuid strontsium-90 samad kohutavad omadused - nii võimas ionisatsioon kui ka pikk poolestusaeg - pöörati inimese kasuks.

Radioaktiivne strontsium on leidnud rakendust isotoopide märgistusainena erinevate protsesside kineetika uurimisel. Just selle meetodi abil tegid nad loomkatsetes kindlaks, kuidas strontsium elusorganismis käitub: kus see peamiselt paikneb, kuidas ta osaleb ainevahetuses jne. Sama isotoopi kasutatakse kiiritusravis kiirgusallikana. Strontsium-90-ga aplikaatoreid kasutatakse silma- ja nahahaiguste ravis. Strontsium-90 preparaate kasutatakse ka veadetektorites, staatilise elektri vastu võitlemise seadmetes, mõnedes uurimisinstrumentides ja aatomipatareides. Põhimõtteliselt kahjulikke avastusi ei ole – küsimus on selles, kelle kätte avastus lõpuks jõuab. Radioaktiivse strontsiumi ajalugu on selle tõestuseks.

Strontsium (Sr) - keemiline element, 2. rühma leelismuldmetall perioodilisustabel. Kasutatakse punastes signaaltuledes ja luminofoorides, kujutab endast radioaktiivse saastumise tõttu suurt terviseohtu.

Avastamise ajalugu

Mineraal Šotimaal Strontiani küla lähedal asuvast pliikaevandusest. Algselt tunnustati seda baariumkarbonaadi sordina, kuid Adair Crawford ja William Cruikshank pakkusid 1789. aastal, et see on erinev aine. Keemik Thomas Charles Hope nimetas uuele mineraalile küla järgi strontiidi ja vastavale strontsiumoksiidile SrO strontsiumi. Metalli eraldas 1808. aastal Sir Humphry Davy, kes elektrolüüsis elavhõbekatoodi abil märja hüdroksiidi või kloriidi segu elavhõbedaoksiidiga ja seejärel aurutas elavhõbeda saadud amalgaamist. Ta andis uuele elemendile nime, kasutades sõna "strontsium" juurt.

Looduses olemine

Perioodilise tabeli kolmekümne kaheksanda elemendi strontsiumi suhteline arvukus ruumis on hinnanguliselt 18,9 aatomit iga 10 6 räni aatomi kohta. See moodustab umbes 0,04% maakoore massist. Elemendi keskmine kontsentratsioon merevesi võrdne 8 mg/l.

Keemiline element strontsium esineb looduses laialdaselt ja on hinnanguliselt 15. kohal kõige levinum aine Maal, ulatudes kontsentratsioonini 360 miljondikosa. Arvestades selle äärmist reaktsioonivõimet, eksisteerib see ainult ühendite kujul. Selle peamised mineraalid on tselestiit (SrSO 4 sulfaat) ja strontianiit ( SrCO 3 karbonaat). Neist tselestiiti leidub kasumlikuks kaevandamiseks piisavas koguses, millest enam kui 2/3 maailma tarnimisest pärineb Hiinast, samas kui Hispaania ja Mehhiko tarnivad. enamusülejäänud osa. Tulusam on aga strontianiiti kaevandada, sest strontsiumi kasutatakse sagedamini karbonaadi kujul, kuid selle teadaolevaid maardlaid on suhteliselt vähe.

Omadused

Strontsium on pliiga sarnane pehme metall, mis lõigates särab nagu hõbe. Õhus reageerib see kiiresti atmosfääris oleva hapniku ja niiskusega, omandades kollaka varjundi. Seetõttu tuleb seda säilitada isoleeritult õhumassid. Enamasti hoitakse seda petrooleumis. Looduses seda vabas olekus ei esine. Kaltsiumiga kaasnev strontsium sisaldub ainult kahes peamises maagis: tselestiit (SrSO 4) ja strontianiit (SrCO 3).

Keemiliste elementide magneesium-kaltsium-strontsium (leelismuldmetallid) reas on Sr Ca ja Ba vahelise perioodilisuse tabeli rühmas 2 (varem 2A). Lisaks asub see rubiidiumi ja ütriumi vahel 5. perioodil. Kuna strontsiumi aatomiraadius on sarnane kaltsiumi omaga, asendab see viimast kergesti mineraalides. Kuid see on vees pehmem ja reageerivam. Kokkupuutel moodustab hüdroksiidi ja gaasilise vesiniku. On teada 3 strontsiumi allotroopi, mille üleminekupunktid on 235 °C ja 540 °C.

Leelismuldmetall ei reageeri tavaliselt lämmastikuga temperatuuril alla 380 °C ja moodustab toatemperatuuril ainult oksiidi. Pulbri kujul süttib strontsium aga spontaanselt, moodustades oksiidi ja nitriidi.

Keemilised ja füüsikalised omadused

Keemilise elemendi strontsiumi omadused vastavalt plaanile:

• Nimi, sümbol, aatomnumber: strontsium, Sr, 38.
• Rühm, periood, plokk: 2, 5, s.
• Aatommass: 87,62 g/mol.
• Elektrooniline konfiguratsioon: 5s 2 .
• Elektronide jaotus kestades: 2, 8, 18, 8, 2.
• Tihedus: 2,64 g/cm3.
• Sulamis- ja keemistemperatuurid: 777 °C, 1382 °C.
• Oksüdatsiooniaste: 2.

isotoobid

Looduslik strontsium on 4 stabiilse isotoobi segu: 88 Sr (82,6%), 86 Sr (9,9%), 87 Sr (7,0%) ja 84 Sr (0,56%). Neist vaid 87 Sr on radiogeenne – see tekib radioaktiivse rubiidiumi isotoobi 87 Rb lagunemisel poolestusajaga 4,88 × 10 10 aastat. Arvatakse, et 87 Sr tekkis "ürgse nukleosünteesi" käigus. varajases staadiumis Big Bang) koos isotoopidega 84 Sr, 86 Sr ja 88 Sr. Sõltuvalt asukohast võib 87 Sr ja 86 Sr suhe erineda rohkem kui 5 korda. Seda kasutatakse geoloogiliste proovide dateerimisel ning skelettide ja saviesemete päritolu määramisel.

Tulemusena tuumareaktsioonid on saadud umbes 16 strontsiumi sünteetilist radioaktiivset isotoopi, millest 90 Sr on kõige vastupidavamad (poolestusaeg 28,9 aastat). See isotoop, mida toodab tuumaplahvatus, peetakse kõige enam ohtlik toode lagunemine. Keemilise sarnasuse tõttu kaltsiumiga imendub see luudesse ja hammastesse, kus see jätkab elektronide väljutamist, põhjustades kiirguskahjustusi, luuüdi kahjustusi, häirides uute vererakkude teket ja põhjustades vähki.

Kuid meditsiiniliselt kontrollitud tingimustes kasutatakse strontsiumi teatud pindmiste haiguste raviks pahaloomulised kasvajad ja luuvähk. Seda kasutatakse ka strontsiumfluoriidi kujul radioisotoopsetes termoelektrilistes generaatorites, milles selle soojus radioaktiivne lagunemine muundatakse elektriks, toimides pikaealiste, kergete toiteallikatena navigatsioonipoides, kaugemates ilmajaamades ja kosmoselaev.

89 Sr kasutatakse vähi raviks, kuna see ründab luukudet, tekitab beetakiirgust ja laguneb mõne kuu pärast (poolestusaeg 51 päeva).

Keemiline element strontsium ei ole vajalik kõrgemad vormid elu, selle soolad on tavaliselt mittetoksilised. 90 Sr teeb ohtlikuks see, et seda kasutatakse luutiheduse ja -kasvu suurendamiseks.

Ühendused

Keemilise elemendi strontsiumi omadused on väga sarnased ühendites Sr-i oksüdatsiooniastmega +2 Sr 2+ iooni kujul. Metall on aktiivne redutseerija ja reageerib kergesti halogeenide, hapniku ja väävliga, moodustades halogeniide, oksiidi ja sulfiidi.

Strontsiumiühendid on üsna piiratud kaubandusliku väärtusega, kuna vastavad kaltsiumi- ja baariumiühendid teevad üldiselt sama, kuid on odavamad. Mõned neist on aga leidnud rakendust tööstuses. Milliste ainetega saavutada ilutulestikus ja signaaltuledes karmiinpunast värvi, pole veel välja mõeldud. Praegu kasutatakse selle värvi saamiseks ainult strontsiumisooli, nagu Sr(NO 3) 2 nitraat ja Sr(ClO 3) 2 kloraat. Umbes 5-10% selle keemilise elemendi kogutoodangust tarbib pürotehnika. Strontsiumhüdroksiidi Sr(OH) 2 kasutatakse mõnikord suhkru ekstraheerimiseks melassist, kuna see moodustab lahustuva sahhariidi, millest saab suhkrut süsinikdioksiidi toimel kergesti kätte saada. SrS monosulfiidi kasutatakse depileeriva ainena ning elektroluminestseeruvate seadmete ja helendavad värvide luminofooride koostisosana.

Strontsiumferriidid moodustavad ühendite perekonna üldvalemiga SrFe x O y, mis on saadud SrCO 3 ja Fe 2 O 3 kõrge temperatuuri (1000–1300 ° C) reaktsiooni tulemusena. Neid kasutatakse keraamiliste magnetite valmistamiseks, mis on lai rakendus kõlarites, autode klaasipuhastite mootorites ja laste mänguasjades.

Tootmine

Suurem osa mineraliseerunud SrSO 4 tselestiidist muundatakse karbonaadiks kahel viisil: kas tselestiit leostatakse otse naatriumkarbonaadi lahusega või kuumutatakse söega, moodustades sulfiidi. Teises etapis saadakse tumedat värvi aine, mis sisaldab peamiselt strontsiumsulfiidi. See "must tuhk" lahustub vees ja filtreeritakse. Strontsiumkarbonaat sadestub sulfiidi lahusest süsihappegaasi sisseviimisega. Sulfaat redutseeritakse karbotermilise redutseerimise teel sulfiidiks SrSO 4 + 2C → SrS + 2CO 2 . Elementi saab toota katoodse elektrokeemilise kontakti teel, mille käigus kaalium- ja strontsiumkloriidide segu pinda puudutab kaalium- ja strontsiumkloriidide segu pinda ja strontsiumi tahkumisel tõuseb katoodina toimiv jahutatud raudvarras. Reaktsioone elektroodidel võib kujutada järgmiselt: Sr 2+ + 2e - → Sr (katood); 2Cl - → Cl 2 + 2e - (anood).

Sr-metalli saab taastada ka selle oksiidist alumiiniumoksiidiga. See on tempermalmist ja plastiline, hea elektrijuht, kuid seda kasutatakse suhteliselt vähe. Üks selle kasutusalasid on alumiiniumi või magneesiumi legeeriva ainena silindriplokkide valamisel. Strontsium parandab metalli töödeldavust ja roomamiskindlust. Alternatiivne viis strontsiumi saamiseks on redutseerida selle oksiidi alumiiniumiga vaakumis destilleerimistemperatuuril.

Kaubanduslik rakendus

Keemiline element strontsium on klaasis laialdaselt kasutusel katoodkiiretorud värvitelerid, et vältida röntgenikiirguse läbitungimist. Seda saab kasutada ka pihustusvärvides. See näib olevat üks kõige tõenäolisemaid strontsiumiga kokkupuute allikaid. Lisaks kasutatakse elementi ferriitmagnetite tootmiseks ja tsingi rafineerimiseks.

Strontsiumisoolasid kasutatakse pürotehnikas, sest põletades värvivad need leegi punaseks. Ja strontsiumisoolade sulamit magneesiumiga kasutatakse süüte- ja signaalisegude osana.

Titanaadil on äärmiselt kõrge murdumisnäitaja ja optiline dispersioon, mistõttu on see optikas kasulik. Seda saab kasutada teemantide asendajana, kuid selle äärmise pehmuse ja haavatavuse tõttu kriimustuste suhtes kasutatakse seda harva.

Strontsiumaluminaat on ere luminofoor, millel on kauakestev fosforestsentsi stabiilsus. Mõnikord kasutatakse oksiidi keraamiliste glasuuride kvaliteedi parandamiseks. 90 Sr isotoop on üks parimaid pikaealisi suure energiaga beetakiirgajaid. Seda kasutatakse toiteallikana radioisotooptermoelektriliste generaatorite (RTG) jaoks, mis muundavad lagunemisel eralduva soojuse elektrienergiaks. radioaktiivsed elemendid. Neid seadmeid kasutatakse kosmoselaevades, kaugemates ilmajaamades, navigatsioonipoides jne – kus on vaja kerget ja pikaealist tuumaelektrilist jõuallikat.

Strontsiumi meditsiiniline kasutamine: uimastiravi

Isotoop 89 Sr on radioaktiivse ravimi Metastron toimeaine, mida kasutatakse metastaatilise eesnäärmevähi põhjustatud luuvalu raviks. Keemiline element strontsium toimib nagu kaltsium, see sisaldub peamiselt luus kohtades, kus on suurenenud osteogenees. See lokaliseerimine keskendub kiirguse mõjule vähikahjustusele.

Radioisotoopi 90 Sr kasutatakse ka vähiravis. Selle beetakiirgus ja pikk kestus sobivad ideaalselt pindmise kiiritusravi jaoks.

Eksperimentaalne ravim, mis on valmistatud strontsiumi kombineerimisel raneelhappega, soodustab luude kasvu, suurendab luutihedust ja vähendab luumurde. Strooniumranelaat on Euroopas registreeritud osteoporoosi raviks.

Strontsiumkloriidi kasutatakse mõnikord tundlike hammaste hambapastades. Selle sisaldus ulatub 10% -ni.

Ettevaatusabinõud

Puhtal strontsiumil on kõrge keemiline aktiivsus ja purustatud olekus süttib metall spontaanselt. Seetõttu peetakse seda keemilist elementi tuleohtlikuks.

Mõju inimkehale

Inimkeha omastab strontsiumi samamoodi nagu kaltsiumi. Need kaks elementi on keemiliselt nii sarnased, et Sr-i stabiilsed vormid ei kujuta endast olulist terviseriski. Seevastu radioaktiivne isotoop 90 Sr võib põhjustada mitmesuguseid luuhaigusi ja -haigusi, sealhulgas luuvähki. Strontsiumiühikut kasutatakse neeldunud 90 Sr kiirguse mõõtmiseks.