Miten strontiummetallia saadaan? Strontium - ominaisuuksien ominaisuudet valokuvilla, sen biologinen rooli ihmiskehossa, hoito kemiallisiin alkuaineisiin perustuvilla lääkkeillä

Strontium on toisen ryhmän pääalaryhmän, D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän viidennen jakson alkuaine, atominumerolla 38. Se on merkitty symbolilla Sr (lat. Strontium). Yksinkertainen aine strontium (CAS-numero: 7440-24-6) on pehmeä, muokattava ja sitkeä maa-alkalimetalli, väriltään hopeanvalkoinen. Sillä on korkea kemiallinen aktiivisuus; ilmassa se reagoi nopeasti kosteuden ja hapen kanssa ja peittyy keltaisella oksidikalvolla.

Nimen historia ja alkuperä

Uusi alkuaine löydettiin mineraalista strontianiitista, joka löydettiin vuonna 1764 lyijykaivoksesta lähellä skotlantilaista Stronshianin kylää, joka myöhemmin antoi nimensä uudelle elementille. William Cruickshank ja Adair Crawford totesivat uuden metallioksidin läsnäolon tässä mineraalissa vuonna 1787. Korostettu sisään puhdas muoto Sir Humphry Davy vuonna 1808.

Kuitti

On 3 tapaa saada strontiummetallia:
1. joidenkin yhdisteiden lämpöhajoaminen
2. elektrolyysi
3. oksidin tai kloridin pelkistys
Main teollisesti Metallin strontiumin tuotanto on sen oksidin lämpöpelkistystä alumiinilla. Seuraavaksi saatu strontium puhdistetaan sublimaatiolla.
Strontiumin elektrolyyttinen tuotanto sulatetun SrCl 2:n ja NaCl:n seoksen elektrolyysillä ei ole yleistä johtuen alhaisesta virran tehokkuudesta ja strontiumin saastumisesta epäpuhtauksilla.
Strontiumhydridin tai -nitridin lämpöhajoaminen tuottaa hienojakoista strontiumia, joka syttyy helposti.

Kemialliset ominaisuudet

Strontiumin valenssi yhdisteissään on aina +2. Strontiumin ominaisuudet ovat lähellä kalsiumia ja bariumia, ja ne ovat niiden välissä.
Sähkökemiallisessa jännitesarjassa strontium on yksi eniten aktiiviset metallit(sen normaali elektrodipotentiaali on -2,89 V). Reagoi kiivaasti veden kanssa muodostaen hydroksidia:
Sr + 2H 2O = Sr(OH)2 + H2

Vuorovaikuttaa happojen kanssa, syrjäyttää raskasmetallit niiden suoloista. KANSSA väkeviä happoja(H 2 SO 4, HNO 3) reagoi heikosti.
Strontiummetalli hapettuu nopeasti ilmassa muodostaen kellertävän kalvon, jossa on SrO-oksidin lisäksi aina SrO 2-peroksidia ja Sr3N2-nitridiä. Ilmassa kuumennettaessa se syttyy; ilmassa oleva jauhemainen strontium on altis itsestään syttymiselle.
Reagoi kiivaasti ei-metallien kanssa - rikki, fosfori, halogeenit. Vuorovaikuttaa vedyn (yli 200°C), typen (yli 400°C) kanssa. Ei käytännössä reagoi alkalien kanssa.
Korkeissa lämpötiloissa se reagoi CO 2:n kanssa muodostaen karbidia:
5Sr + 2CO 2 = SrC2 + 4SrO

Helposti liukenevat strontiumsuolat anionien Cl-, I-, NO 3- kanssa. Suolat anionien F-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- kanssa ovat heikosti liukoisia.

STRONTIUM (Strontium), Sr (a. strontium; n. Strontium; f. strontium; i. estroncio), on Mendelejevin jaksollisen järjestelmän ryhmän II kemiallinen alkuaine, atominumero 38, atomimassa 87.62, viittaa maa-alkalimetalleihin.

Strontiumin ominaisuudet

Luonnollinen strontium koostuu 4 stabiilista isotoopista; 84 Sr (0,56 %), 86 Sr (9,84 %), 87 Sr (7,0 %) ja 88 Sr (82,6 %); Strontiumin keinotekoisia radioaktiivisia isotooppeja tunnetaan yli 20 massaluvuilla 77-99, joista suurin tärkeä on 90 Sr (TS 29 vuotta), joka muodostuu uraanin fissiossa. Skotlantilainen tiedemies A. Crawford löysi strontiumin vuonna 1790 oksidin muodossa.

Vapaassa tilassaan strontium on pehmeä kullankeltainen metalli. Alle 248 °C:ssa t:lle on tunnusomaista kasvokeskeinen kuutiohila (a-Sr jaksolla a=0,60848 nm), alueella 248-577 °C - kuusikulmainen (b-Sr jaksoilla a=0,432 nm, c = 0,706 nm); useamman kanssa korkea lämpötila muuttuu kehokeskeiseksi kuutiomuunnelmaksi (g-Sr jaksolla a = 0,485 nm). a-Sr:n tiheys 2540 kg/m3; sulamispiste 768°C, kiehumispiste 1381°C; molaarinen lämpökapasiteetti 26,75 J/(mol.K); erityisiä sähköinen vastus 20.0.10 -4 (ohm.m), lämpötilakerroin lineaarinen laajennus 20.6.10 -6 K -1. Strontium on paramagneettinen, atomimagneettinen susceptibiliteetti huoneenlämpötilassa on 91.2.10 -6. Muovinen, pehmeä, helppo leikata veitsellä.

Strontium by kemialliset ominaisuudet samanlainen kuin Ca ja Ba. Yhdisteissä sen hapetusaste on +2. Se hapettuu nopeasti ilmassa, huoneenlämmössä se reagoi veden kanssa ja korkeissa lämpötiloissa vedyn, typen, fosforin, rikin ja halogeenien kanssa.

Keskimääräinen strontiumpitoisuus maankuoressa on 3,4,10 -2 % (massasta). Magmaiset keskikivet sisältävät hieman enemmän strontiumia (8,0,10 -2 %) kuin (4,5,10 -2 %), (4,4,10 -2 %), (3,10 -2 %) ja (1,10 -3 %) vuoristokivet Strontiummineraaleja tunnetaan noin 30, joista tärkeimmät ovat selestiini SrSO 4 ja strontianiitti SrCO 3 ; lisäksi sitä on lähes aina läsnä kalsium-, kalium- ja bariummineraaleissa, jotka tulevat niihin isomorfisena epäpuhtautena kristallihila. Koska strontiumin neljästä luonnollisesta isotoopista yksi (87 Sr) kerääntyy jatkuvasti 87 Rb:n R-hajoamisen seurauksena, strontiumin isotooppikoostumusta (suhde 87 Sr / 86 Sr) käytetään geokemiallisissa tutkimuksissa geneettisten suhteiden määrittämiseen. eri kivikompleksien välillä sekä määrittää niiden radiometrinen ikä (edellyttäen, että tutkittavien kohteiden rubidiumpitoisuus määritetään samanaikaisesti). Radioaktiivinen 90 Sr toimii saasteena ympäristöön(ilmakehän lakkaamiseen asti ydinkokeet oli yksi tärkeimmistä radioaktiivisen saastumisen tekijöistä).

Sovellus ja käyttö

Pääraaka-aineet strontiumin saamiseksi ovat selestiini- ja strontianiittimalmit. Strontiummetalli saadaan pelkistämällä aluminoterminen strontiumoksidi tyhjiössä. Niitä käytetään alumiiniseosten ja joidenkin terästen, sähköisten tyhjiölaitteiden ja joidenkin optisten lasien valmistuksessa. Pyrotekniikassa käytetään strontiumsuoloja, jotka antavat liekille voimakkaan punaisen värin. 90 Sr:tä käytetään lääketieteessä ionisoivan säteilyn lähteenä.

Strontium- toisen ryhmän pääalaryhmän, D.I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän viidennen jakson alkuaine, atominumerolla 38. Merkitään symbolilla Sr (lat. Strontium). Yksinkertainen aine strontium on pehmeä, muokattava ja sitkeä maa-alkalimetalli, jonka väri on hopeanvalkoinen. Sillä on korkea kemiallinen aktiivisuus; ilmassa se reagoi nopeasti kosteuden ja hapen kanssa ja peittyy keltaisella oksidikalvolla.

Vuonna 1764 strontianiitti-niminen mineraali löydettiin lyijykaivoksesta lähellä skotlantilaista Strontianin kylää. Pitkään aikaan sitä pidettiin eräänlaisena fluoriitti CaF2 tai witheriitti BaCO3, mutta vuonna 1790 englantilaiset mineralologit Crawford ja Cruickshank analysoivat tätä mineraalia ja havaitsivat, että se sisälsi uuden "maan" tai nykykielellä oksidin.

Heistä riippumatta samaa mineraalia tutki toinen englantilainen kemisti, Hop. Saavuttuaan samoihin tuloksiin hän ilmoitti, että strontianiitti sisälsi uuden alkuaineen - metallin strontiumin.

Ilmeisesti löytö oli jo "ilmassa", koska lähes samanaikaisesti tunnettu saksalainen kemisti Klaproth ilmoitti uuden "maan" löytämisestä.

Samoin vuosina kuuluisa venäläinen kemisti, akateemikko Toviy Egorovich Lovitz, törmäsi myös "strontiaanisen maan" jälkiin. Hän oli pitkään ollut kiinnostunut mineraalista, joka tunnetaan nimellä heavy spar. Tästä mineraalista (sen koostumus on BaSO4) Karl Scheele löysi vuonna 1774 uuden alkuaineen bariumin oksidin. Emme tiedä, miksi Lovitz oli osittain raskasparissa; tiedämme vain, että tiedemies, joka löysi hiilen adsorptioominaisuudet ja teki paljon enemmän yleisten ja orgaaninen kemia, keräsi näytteitä tästä mineraalista. Mutta Lovitz ei ollut vain keräilijä, hän alkoi pian tutkia systemaattisesti raskasta sparraa ja tuli vuonna 1792 siihen tulokseen, että tämä mineraali sisälsi tuntemattoman epäpuhtauden. Hän onnistui poimimaan kokoelmastaan ​​melko paljon - yli 100 g uutta "maata" ja jatkoi sen ominaisuuksien tutkimista. Tutkimuksen tulokset julkaistiin vuonna 1795.

Joten lähes samanaikaisesti useita tutkijoita eri maat oli lähellä strontiumin löytämistä. Mutta se eristettiin alkeellisessa muodossaan vasta vuonna 1808.

Aikansa erinomainen tiedemies Humphry Davy ymmärsi jo, että elementin strontium maa pitäisi ilmeisesti olla maa-alkalimetalli, ja saatu se elektrolyysillä, ts. samalla tavalla kuin kalsium, magnesium, barium. Tarkemmin sanottuna maailman ensimmäinen metallistrontium saatiin elektrolyysillä sen kostutetusta hydroksidista. Katodilla vapautuva strontium yhdistyi välittömästi elohopean kanssa muodostaen amalgaamin. Hajottamalla amalgaamia kuumentamalla Davy eristi puhtaan metallin.

MÄÄRITELMÄ

Strontium- kolmekymmentäkahdeksas elementti jaksollinen järjestelmä. Nimitys - Sr latinan sanasta "strontium". Sijaitsee viidennessä jaksossa, ryhmä IIA. Viittaa metalleihin. Ydinpanos on 38.

Strontium esiintyy luonnossa pääasiassa sulfaattien ja karbonaattien muodossa muodostaen mineraaleja selestiini SrSO 4 ja strontianiitti SrCO 3 . Maankuoren strontiumpitoisuus on 0,04 painoprosenttia.

Yksinkertaisen aineen muodossa oleva strontiummetalli on pehmeä hopeanvalkoinen (kuva 1) metalli, joka on muokattavaa ja sitkeää (helposti leikattavissa veitsellä). Kemiallisesti aktiivinen: se hapettuu nopeasti ilmassa, reagoi melko voimakkaasti veden kanssa ja yhdistyy suoraan monien alkuaineiden kanssa.

Riisi. 1. Strontium. Ulkomuoto.

Strontiumin atomi- ja molekyylimassa

MÄÄRITELMÄ

Aineen suhteellinen molekyylimassa (M r) on luku, joka osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn molekyylin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta, ja alkuaineen suhteellinen atomimassa (A r)— kuinka monta kertaa kemiallisen alkuaineen atomien keskimääräinen massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta.

Koska vapaassa tilassa strontium esiintyy monoatomisten Sr-molekyylien muodossa, sen atomi- ja molekyylipaino täsmätä. Ne ovat yhtä suuret kuin 87,62.

Strontiumin allotropia ja allotrooppiset modifikaatiot

Strontiumia on kolmessa kidemuodossa, joista jokainen on stabiili tietyllä lämpötila-alueella. Siten 215 o C asti α-strontium (kasvokeskeinen kuutiohila) on stabiili, yli 605 o C - g - strontium (kehokeskeinen kuutiohila) ja lämpötila-alueella 215 - 605 o C - b- strontium (kuusikulmainen hila).

Strontiumin isotoopit

Tiedetään, että luonnossa rubidium löytyy ainoan stabiilin isotoopin 90 Sr muodossa. Massaluku on 90, atomiydin sisältää kolmekymmentäkahdeksan protonia ja viisikymmentäkaksi neutronia. Radioaktiivinen.

Strontium-ionit

Strontiumatomin ulkoenergiatasolla on kaksi elektronia, jotka ovat valenssi:

1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 p 10 4 s 2 4 p 6 5 s 2 .

Kemiallisen vuorovaikutuksen seurauksena strontium luovuttaa valenssielektroninsa, ts. on niiden luovuttaja ja muuttuu positiivisesti varautuneeksi ioniksi:

Sr 0 -2e → Sr 2+.

Strontiummolekyyli ja atomi

Vapaassa tilassa strontium esiintyy yksiatomisten Sr-molekyylien muodossa. Tässä on joitain strontiumatomin ja -molekyylin ominaisuuksia:

Strontium seokset

Strontium löydetty laaja sovellus metallurgiassa kuparipohjaisten metalliseosten seosaineena.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

Sen nimi tulee Skotlannin Strontianin kylästä, jossa strontiumia sisältävä mineraali löydettiin. Vuonna 1790 A. Crawford ja W. Cruickshank tunnistivat strontiumin yksittäiseksi alkuaineeksi. G. Davy eristi ensimmäisenä metallisen strontiumin vuonna 1808.

Kuitti:

Strontiumin osuus on 0,008 % kokonaismäärä maankuoren atomeista. Silikaattikivien lisäksi strontiumia löytyy niukkaliukoisten hiilidioksidi- ja sulfaattisuolojen muodossa: SrCO 3 - strontianiitti, SrSO 4 - selestiini.
Vapaassa tilassa se voidaan saada kuumentamalla oksidia alumiinimetallilla korkeassa tyhjiössä:
3SrO+2Al=Al203+3Sr

Fyysiset ominaisuudet:

Kuten kalsium, strontium on muokattava, kullankeltainen metalli, joka on huomattavasti pehmeämpi kuin kalsium. Haihtuvat strontiumyhdisteet värjäävät liekin karmiininpunaiseksi.

Kemialliset ominaisuudet:

Ilmassa strontium on peitetty kalvolla, joka sisältää oksidin, strontiumperoksidin ja nitridin ohella. Nopean hapettumisen vuoksi metalli varastoidaan mineraaliöljyyn tai suljetaan ampulleihin.
Reagoi kuumennettaessa vedyn ja typen, halogeenien kanssa. Syrjäyttää vedyn helposti paitsi laimeista hapoista, myös vedestä. Liukenee nestemäiseen ammoniakkiin. Yhdisteissään se on kaksiarvoinen.

Tärkeimmät liitännät:

Strontiumoksidi on valkoinen, tulenkestävä aine, joka yhdistyy voimakkaasti veden kanssa muodostaen valkoista hydroksidia. Oksidin ohella tunnetaan valkoinen strontium(II)peroksidi
Strontiumhydroksidi, Sr(OH)2- vahva emäs, liukenee hyvin veteen. Oksidessaan vuorovaikutuksessa happojen kanssa oksidi ja hydroksidi muodostavat helposti suoloja, yleensä värittömiä.
Strontiumnitraatti, Sr(NO 3) 2 vapautuu kiteisten hydraattien muodossa, jotka liukenevat hyvin helposti veteen. Nitraatit ovat koostumukseltaan samanlaisia ​​kuin kloraatit, bromaatit ja jodaatit.
Suolojen liukoisuus veteen laskee sarjassa: Ca - Sr - Ba ja Cl - Br - I.
Strontiumsulfidi on kiinteä valkoinen aine. Strontiumpolysulfidit SrSn tunnetaan.

Sovellus:

Strontium on sähköisten tyhjiölaitteiden sitoja, seosten, valuraudan ja terästen modifiointiaine. Lähteinä käytetään radioaktiivisia isotooppeja 89 Sr ja 90 Sr b-säteily.
Strontiumnitraattia käytetään pyrotekniikassa sellaisten koostumusten valmistukseen, jotka palaessaan tuottavat kirkkaan punaisen liekin (ilotulitteet ja merkkisoihdut).
Monia strontiumyhdisteitä käytetään keramiikan, fosforin ja optisten materiaalien komponentteina.
Strontium voi kertyä ihmiskehoon korvaten kalsiumin, mikä lisää luun haurautta. Mutta jos se ei ole luonnollista strontiumia, vaan muodostuu sen seurauksena ydinräjähdyksiä 90 Sr, seuraukset ovat paljon vakavammat: luuydinvaurio, leukemia, säteilysairaus.

Elmik Galina

Katso myös:
SI. Venetsky. Harvinaista ja hajallaan olevaa. Tarinoita metalleista.