Caractéristiques du strontium de l'élément selon le plan. Masse atomique et moléculaire du strontium

Le strontium métallique est désormais produit par la méthode aluminothermique. L'oxyde de SrO est mélangé avec de la poudre ou des copeaux d'aluminium et à une température de 1 100...1 150 °C dans une étuve électrique sous vide (pression 0,01 mm Hg), la réaction commence :

4SrO + 2Al → 3Sr + Al2O3SrO.

L'électrolyse des composés du strontium (méthode utilisée par Davy) est moins efficace.

Applications du strontium métallique

Le strontium est un métal actif. Cela empêche son utilisation généralisée dans la technologie. Mais d'un autre côté, la forte activité chimique du strontium permet de l'utiliser dans certains domaines de l'économie nationale. Il est notamment utilisé dans la fusion du cuivre et du bronze - le strontium lie le soufre, le phosphore, le carbone et augmente la fluidité des scories. Ainsi, le strontium permet de purifier le métal de nombreuses impuretés. De plus, l’ajout de strontium augmente la dureté du cuivre sans réduire quasiment sa conductivité électrique. Le strontium est introduit dans les tubes à vide électriques pour absorber l'oxygène et l'azote restants et rendre le vide plus profond. Le strontium purifié à plusieurs reprises est utilisé comme agent réducteur dans la production d'uranium.

En plus:

Strontium-90 (Anglais strontium-90) - radioactif nucléide élément chimique strontium Avec numéro atomique 38 etnombre de masse 90. Formé principalement lorsque fission nucléaire V réacteurs nucléaires Et armes nucléaires.

À l'environnement 90 Le Sr pénètre principalement lors des explosions nucléaires et des émissions de Centrale nucléaire.

Strontium est un analogue calcium et est capable d'être fermement déposé dans les os. Exposition aux radiations à long terme 90 Le Sr et ses produits de dégradation affectent le tissu osseux et la moelle osseuse, ce qui conduit au développement maladie des radiations, tumeurs du tissu hématopoïétique et des os.

Application:

90 Sr est utilisé en production sources d'énergie radio-isotopiques sous forme de titanate de strontium (densité 4,8 g/cm³, dégagement d'énergie environ 0,54 W/cm³).

Une des applications les plus répandues 90 Sr - contrôler les sources des instruments dosimétriques, y compris à des fins militaires et de protection civile. Le plus courant, le type « B-8 », est constitué d'un substrat métallique contenant dans un évidement une goutte de résine époxy contenant un composé. 90 Sr. Pour assurer une protection contre la formation de poussières radioactives par érosion, la préparation est recouverte d'une fine couche de papier d'aluminium. En fait, de telles sources de rayonnements ionisants constituent un ensemble complexe 90 Sr- 90 Y, puisque l'yttrium se forme continuellement lors de la désintégration du strontium. 90 Sr- 90 Y est une source bêta presque pure. Contrairement aux médicaments radioactifs gamma, les médicaments bêta peuvent être facilement protégés par une couche d'acier relativement fine (environ 1 mm), ce qui a conduit au choix du médicament bêta à des fins de tests, à commencer par la deuxième génération d'équipements dosimétriques militaires (DP-2, DP-12, DP-63).

Le strontium est un métal blanc argenté, mou et ductile. Chimiquement, il est très actif, comme tous les métaux alcalino-terreux. État d'oxydation + 2. Le strontium se combine directement lorsqu'il est chauffé avec des halogènes, du phosphore, du soufre, du carbone, de l'hydrogène et même de l'azote (à des températures supérieures à 400°C).

Conclusion

Ainsi, le strontium est souvent utilisé en chimie, métallurgie, technologie des plumes, ingénierie nucléaire, etc. Et par conséquent, cet élément chimique fait son chemin dans l'industrie avec de plus en plus de confiance et sa demande ne cesse de croître. Le strontium est également utile en médecine. L'effet du strontium naturel sur le corps humain (faiblement toxique, largement utilisé pour le traitement de l'ostéoporose). Le strontium radioactif a presque toujours un effet négatif sur le corps humain.

La nature sera-t-elle capable de satisfaire les besoins de l’humanité en ce métal ?

Dans la nature, il existe des gisements dits volcanogènes-sédimentaires assez importants de strontium, par exemple dans les déserts de Californie et d'Arizona aux États-Unis (d'ailleurs, il a été noté que le strontium « aime » les climats chauds, il est donc beaucoup moins commun dans les pays du Nord.). À l'époque tertiaire, cette zone fut le théâtre d'une violente activité volcanique.

Les eaux thermales qui montaient avec la lave des entrailles de la terre étaient riches en strontium. Les lacs situés parmi les volcans ont accumulé cet élément, formant des réserves très importantes pendant des milliers d'années.

Il y a du strontium dans les eaux de Kara-Bogaz-Gol. L'évaporation constante des eaux de la baie conduit au fait que la concentration de sels augmente continuellement et atteint finalement le point de saturation - les sels précipitent. La teneur en strontium de ces sédiments est parfois de 1 à 2 %.

Il y a plusieurs années, des géologues ont découvert un important gisement de célestine dans les montagnes du Turkménistan. Des couches bleues de ce minéral précieux se trouvent sur les pentes des gorges et des profonds canyons de Kushtangtau, une chaîne de montagnes située dans la partie sud-ouest du Pamir-Alai. Il ne fait aucun doute que la pierre « céleste » turkmène servira avec succès notre économie nationale.

La nature n'est pas caractérisée par la précipitation : l'homme utilise désormais les réserves de strontium qu'elle a commencé à créer il y a des millions d'années. Mais même aujourd'hui, dans les profondeurs de la terre, dans l'épaisseur des mers et des océans, des processus chimiques complexes se produisent, des accumulations d'éléments précieux apparaissent, de nouveaux trésors naissent, mais ils n'iront plus vers nous, mais vers nos lointains, descendants lointains.

Bibliographie

Encyclopédie autour du monde

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

Wikipédia "Strontium"

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

3. Bibliothèque populaire d'éléments chimiques

Le strontium est un élément du sous-groupe principal du deuxième groupe, la cinquième période du système périodique des éléments chimiques de D.I. Mendeleev, de numéro atomique 38. Il est désigné par le symbole Sr (lat. Strontium). La substance simple strontium (numéro CAS : 7440-24-6) est un métal alcalino-terreux mou, malléable et ductile, l'argent- blanc. Il a une activité chimique élevée ; dans l'air, il réagit rapidement avec l'humidité et l'oxygène, se recouvrant d'un film d'oxyde jaune.

Histoire et origine du nom

Le nouvel élément a été découvert dans le minéral strontianite, découvert en 1764 dans une mine de plomb près du village écossais de Stronshian, qui a ensuite donné son nom au nouvel élément. La présence d'un nouvel oxyde métallique dans ce minéral a été établie en 1787 par William Cruickshank et Adair Crawford. Mis en évidence dans forme pure Sir Humphry Davy en 1808.

Reçu

Il existe 3 façons d'obtenir du strontium métal :
1. décomposition thermique de certains composés
2. électrolyse
3. réduction d'oxyde ou de chlorure
Principal industriellement La production de strontium métallique est la réduction thermique de son oxyde avec de l'aluminium. Ensuite, le strontium obtenu est purifié par sublimation.
La production électrolytique de strontium par électrolyse d'un mélange fondu de SrCl 2 et NaCl n'est pas répandue en raison du faible rendement du courant et de la contamination du strontium par des impuretés.
La décomposition thermique de l'hydrure ou du nitrure de strontium produit du strontium finement dispersé, susceptible de s'enflammer facilement.

Propriétés chimiques

Le strontium dans ses composés présente toujours une valence de +2. Les propriétés du strontium sont proches de celles du calcium et du baryum, occupant une position intermédiaire entre elles.
DANS série électrochimique tension, le strontium fait partie des métaux les plus actifs (son potentiel d'électrode normal est de −2,89 V). Réagit vigoureusement avec l'eau pour former de l'hydroxyde :
Sr + 2H 2 O = Sr(OH) 2 + H 2

Interagit avec les acides, déplace métaux lourds de leurs sels. AVEC acides concentrés(H 2 SO 4, HNO 3) réagit faiblement.
Le strontium métallique s'oxyde rapidement dans l'air, formant un film jaunâtre dans lequel, en plus de l'oxyde de SrO, du peroxyde de SrO 2 et du nitrure de Sr 3 N 2 sont toujours présents. Lorsqu'il est chauffé dans l'air, il s'enflamme ; le strontium en poudre présent dans l'air a tendance à s'enflammer spontanément.
Réagit vigoureusement avec les non-métaux - soufre, phosphore, halogènes. Interagit avec l'hydrogène (au-dessus de 200°C), l'azote (au-dessus de 400°C). Ne réagit pratiquement pas avec les alcalis.
À haute température, il réagit avec le CO 2, formant du carbure :
5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO

Sels de strontium facilement solubles avec les anions Cl - , I - , NO 3 - . Les sels avec les anions F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- sont légèrement solubles.

STRONTIUM (Strontium), Sr (a. strontium ; n. Strontium ; f. strontium ; i. estroncio), — élément chimique Groupe II tableau périodique Mendeleïev, numéro atomique 38, masse atomique 87.62, fait référence aux métaux alcalino-terreux.

Propriétés du strontium

Le strontium naturel se compose de 4 isotopes stables ; 84 Sr (0,56 %), 86 Sr (9,84 %), 87 Sr (7,0 %) et 88 Sr (82,6 %) ; Plus de 20 isotopes radioactifs artificiels du strontium sont connus avec des nombres de masse allant de 77 à 99, dont le plus important possède 90 Sr (TS 29 ans), formé lors de la fission de l'uranium. Le strontium a été découvert en 1790 par le scientifique écossais A. Crawford sous forme d'oxyde.

À l’état libre, le strontium est un métal tendre jaune doré. À t inférieure à 248°C, il est caractérisé par un réseau cubique à faces centrées (a-Sr avec une période a=0,60848 nm), compris entre 248 et 577°C - hexagonal (b-Sr avec des périodes a=0,432 nm, c = 0,706 nm ); avec plus haute température se transforme en une modification cubique centrée sur le corps (g-Sr avec une période a = 0,485 nm). Densité de a-Sr 2540 kg/m 3 ; point de fusion 768°C, point d'ébullition 1381°C ; capacité thermique molaire 26,75 J/(mol.K) ; spécifique résistance électrique 20.0.10 -4 (Ohm.m), coéfficent de température expansion linéaire 20.6.10 -6 K -1. Le strontium est paramagnétique, la susceptibilité magnétique atomique à température ambiante est de 91.2.10 -6. Plastique, souple, facile à couper au couteau.

Strontium par propriétés chimiques semblable à Ca et Ba. Dans les composés, il a un état d'oxydation de +2. Il s'oxyde rapidement dans l'air, à température ambiante, il réagit avec l'eau et à température élevée avec l'hydrogène, l'azote, le phosphore, le soufre et les halogènes.

La teneur moyenne en strontium dans la croûte terrestre est de 3,4.10 -2 % (en masse). Les roches moyennes ignées contiennent légèrement plus de strontium (8.0.10 -2 %) que les roches de montagne (4.5.10 -2 %), (4.4.10 -2 %), (3.10 -2 %) et (1.10 -3 %). Environ 30 minéraux de strontium sont connus, dont les plus importants sont la célestine SrSO 4 et la strontianite SrCO 3 ; de plus, il est presque toujours présent dans les minéraux de calcium, de potassium et de baryum, les entrant comme impureté isomorphe réseau cristallin. Étant donné que parmi les 4 isotopes naturels du strontium, un (87 Sr) s'accumule constamment à la suite de la désintégration R du 87 Rb, la composition isotopique du strontium (rapport 87 Sr / 86 Sr) est utilisée dans les études géochimiques pour établir des relations génétiques. entre différents complexes rocheux, ainsi que de déterminer leur âge radiométrique (sous réserve de détermination simultanée de la teneur en rubidium dans les objets étudiés). Le radioactif 90 Sr sert de pollution environnement(jusqu'à cessation atmosphérique essais nucléairesétait l'un des principaux facteurs de contamination radioactive).

Application et utilisation

Les principales matières premières pour l'obtention du strontium sont les minerais de célestine et de strontianite. Le strontium métallique est obtenu par réduction aluminothermique de l'oxyde de strontium sous vide. Ils sont utilisés dans la fabrication d'alliages d'aluminium et de certains aciers, d'appareils électriques à vide et de certains verres optiques. Les sels de strontium, qui donnent à la flamme une couleur rouge intense, sont utilisés en pyrotechnie. Le 90 Sr est utilisé en médecine comme source de rayonnements ionisants.

Bien avant la découverte du strontium, ses composés non déchiffrés étaient utilisés en pyrotechnie pour produire des lumières rouges. Et jusqu'au milieu des années 40 du siècle dernier, le strontium était avant tout le métal des feux d'artifice, des divertissements et des feux d'artifice. Âge atomique m'a fait le regarder différemment. Premièrement, comme une menace sérieuse pour toute vie sur Terre ; deuxièmement, en tant que matériau qui peut être très utile pour résoudre de graves problèmes de médecine et de technologie. Mais nous y reviendrons plus tard, commençons par l’histoire du métal « drôle », avec une histoire dans laquelle se retrouvent les noms de nombreux grands scientifiques.

Quatre fois ouvert "terrain"

En 1764, un minéral appelé strontianite a été découvert dans une mine de plomb près du village écossais de Strontian. Pendant longtemps on le considérait comme un type de fluorite CaF 2 ou withérite BaCO 3 , mais en 1790 les minéralogistes anglais Crawford et Cruickshank analysèrent ce minéral et découvrirent qu'il contenait une nouvelle « terre », ou, dans le langage actuel, un oxyde.

Indépendamment d'eux, le même minéral a été étudié par un autre chimiste anglais, Hop. Parvenu aux mêmes résultats, il a annoncé que la strontianite contient un nouvel élément - le métal strontium.

Apparemment, la découverte était déjà « dans l’air », car presque au même moment, l’éminent chimiste allemand Klaproth annonçait la découverte d’une nouvelle « Terre ».

Au cours de ces mêmes années, le célèbre chimiste russe, l’académicien Toviy Egorovich Lovitz, a également découvert des traces de « terre strontienne ». Il s'intéressait depuis longtemps au minéral connu sous le nom de spath lourd. Dans ce minéral (sa composition est BaSO 4), Karl Scheele a découvert en 1774 l'oxyde du nouvel élément baryum. Nous ne savons pas pourquoi Lovitz avait un faible pour les longerons lourds ; nous savons seulement que le scientifique qui a découvert les propriétés d'adsorption du charbon et a fait bien plus dans le domaine des sciences générales et chimie organique, a collecté des échantillons de ce minéral. Mais Lovitz n'était pas seulement un collectionneur : il commença bientôt à étudier systématiquement le spath lourd et arriva en 1792 à la conclusion que ce minéral contenait une impureté inconnue. Il a réussi à extraire beaucoup de sa collection - plus de 100 g de nouvelle « terre » et a continué à explorer ses propriétés. Les résultats de l'étude furent publiés en 1795. Lowitz écrivait alors : « J'ai été agréablement surpris lorsque j'ai lu... l'excellent article du professeur Klaproth sur la terre strontienne, dont jusqu'alors il y avait une idée très floue. Toutes les propriétés des sels moyens chlorhydrates et nitrates indiquées par lui en tous points coïncident parfaitement avec les propriétés de mes mêmes sels. Je devais juste vérifier. La propriété remarquable de la terre de strontium est de colorer la flamme de l'alcool d'une couleur rouge carmin, et, bien sûr, mon sel. possédait pleinement cette propriété.

Ainsi, presque simultanément, plusieurs chercheurs différents pays a failli découvrir le strontium. Mais il ne fut isolé sous forme élémentaire qu’en 1808.

L'éminent scientifique de son époque, Humphry Davy, avait déjà compris que l'élément strontium-terre devait apparemment être un métal alcalino-terreux et l'avait obtenu par électrolyse, c'est-à-dire de la même manière que le calcium, le magnésium et le baryum. Pour être plus précis, alors premier au monde métal strontium a été obtenu par électrolyse de son hydroxyde humidifié. Le strontium libéré à la cathode se combine instantanément pour former un amalgame. En décomposant l'amalgame par chauffage, Davy a isolé le métal pur.

Ce métal est blanc, peu lourd (densité 2,6 g/cm3), assez mou, fondant à 770°C. En termes de propriétés chimiques, c'est un représentant typique de la famille des métaux alcalino-terreux. La similitude avec le calcium, le magnésium et le baryum est si grande que dans les monographies et les manuels, les propriétés individuelles du strontium ne sont généralement pas prises en compte - elles sont analysées à l'aide de l'exemple du calcium ou du magnésium.

Et dans la région Applications pratiques Ces métaux ont plus d’une fois remplacé le strontium car ils sont plus accessibles et moins chers. Cela s'est produit, par exemple, dans la production de sucre. Il était une fois un chimiste qui découvrit qu'à l'aide du disaccharate de strontium (C 12 H 22 O 4 * 2SrO), insoluble dans l'eau, il était possible d'isoler le sucre de la mélasse. L'attention portée au strontium s'est immédiatement accrue et davantage de personnes ont commencé à en recevoir, notamment en Allemagne et en Angleterre. Mais bientôt un autre chimiste découvrit qu’un saccharate de calcium similaire était également insoluble. Et l’intérêt pour le strontium a immédiatement disparu. Il est plus rentable d’utiliser du calcium bon marché et plus courant.

Cela ne signifie bien sûr pas que le strontium ait complètement « perdu la face ». Certaines qualités le distinguent et le distinguent des autres métaux alcalino-terreux. Nous vous en parlerons plus en détail.

Feux rouges en métal strontium

C'est ce que l'académicien A.E. Fersman a appelé le strontium. En effet, dès que vous jetez une pincée d’un des sels volatils de strontium dans la flamme, la flamme prendra immédiatement une couleur rouge carmin vif. Des raies de strontium apparaîtront dans le spectre de la flamme.

Essayons de comprendre l'essence de cette expérience la plus simple. Il y a 38 électrons dans les cinq couches électroniques de l’atome de strontium. Les trois coquilles les plus proches du noyau sont complètement remplies et les deux dernières ont des « vacances ». Dans la flamme du brûleur, les électrons sont excités thermiquement et, acquérant davantage haute énergie, passez des niveaux d’énergie inférieurs aux niveaux supérieurs. Mais un tel état excité est instable et les électrons reviennent à des niveaux inférieurs plus favorables, libérant de l’énergie sous forme de quanta de lumière. Un atome (ou ion) de strontium émet principalement des quanta dont les fréquences correspondent à la longueur des ondes lumineuses rouges et oranges. D'où la couleur rouge carmin de la flamme.

Cette propriété des sels volatils de strontium en a fait des composants indispensables de diverses compositions pyrotechniques. Les figures rouges des feux d'artifice, les feux rouges des signaux et les fusées éclairantes sont l'« ouvrage » du strontium.

Le plus souvent, le nitrate Sr(NO 3) 2, l'oxalate SrC 2 O 4 et le carbonate de strontium SrCO 3 sont utilisés en pyrotechnie. Le nitrate de strontium est préféré : il colore non seulement la flamme, mais sert également d'oxydant. En se décomposant dans une flamme, il libère de l'oxygène libre :

Sr(NO3)2 → SrO + N2 + 2,502

L'oxyde de strontium SrO colore la flamme uniquement en rose. Ainsi, le chlore est introduit dans les compositions pyrotechniques sous une forme ou une autre (généralement sous forme de composés organochlorés) de sorte que son excès déplace l'équilibre réactionnel vers la droite :

2SrO + CI2 → 2SrCl + O2 .

Le rayonnement du monochlorure de strontium SrCl est plus intense et plus brillant que le rayonnement de SrO. En plus de ces composants, les compositions pyrotechniques comprennent des substances inflammables organiques et inorganiques dont le but est de produire une grande flamme incolore.

Il existe de nombreuses recettes pour les feux rouges. Donnons-en deux à titre d’exemple. Premièrement : Sr(NO 3) 2 - 30 %, Mg - 40 %, résines - 5 %,

hexachlorobenzène - 5%, perchlorate de potassium KClO 4 - 20%. Deuxièmement : chlorate de potassium KClO 3 - 60 %, SrC2O 4 - 25 %, résine - 15 %. De telles compositions ne sont pas difficiles à préparer, mais il ne faut pas oublier que toutes les compositions pyrotechniques, même les plus éprouvées, nécessitent une « manipulation ». Les pièces pyrotechniques artisanales sont dangereuses...

Strontium, glaçure et émail

Les premières émaux sont apparus presque à l’aube de la production de poterie. On sait cela au 4ème millénaire avant JC. ils étaient utilisés pour recouvrir les produits en argile. Ils ont remarqué que si vous recouvrez la poterie d'une suspension de sable finement broyé, de potasse et de craie dans de l'eau, puis la séchez et la faites cuire au four, la poudre d'argile grossière sera recouverte d'une fine pellicule de substance vitreuse et deviendra lisse. et brillant. Le revêtement vitreux ferme les pores et rend le récipient imperméable à l'air et à l'humidité. Cette substance vitreuse est la glaçure. Plus tard, les produits en argile ont commencé à être recouverts d'abord de peintures, puis de vernis. Il s'est avéré que le vernis empêche les peintures de ternir et de se décolorer pendant une période assez longue. Plus tard encore, les émaux furent utilisés dans la production de faïence et de porcelaine. De nos jours, la céramique et le métal, la porcelaine et la faïence ainsi que divers produits de construction sont recouverts d'émail.

Quel est le rôle du strontium ici ?

Pour répondre à cette question, nous devrons nous tourner à nouveau vers l’histoire. La base des émaux est constituée de divers oxydes. Les glaçures alcalines (potasse) et au plomb sont connues depuis longtemps. Les premiers sont à base d'oxydes de silicium, métaux alcalins(K et Na) et du calcium. Deuxièmement, l'oxyde de plomb est également présent. Plus tard, les émaux contenant du bore furent largement utilisés. Les ajouts de plomb et de bore donnent aux émaux un éclat miroir et préservent mieux les peintures sous glaçure. Cependant, les composés du plomb sont toxiques et le bore est rare.

En 1920, l'American Hill a utilisé pour la première fois un vernis mat contenant des oxydes de strontium (système Sr-Ca-Zn). Cependant, ce fait est passé inaperçu et ce n’est que pendant la Seconde Guerre mondiale, lorsque le plomb est devenu particulièrement rare, qu’ils se sont souvenus de la découverte de Hill. Et une avalanche de recherches a afflué : des dizaines (!) de recettes de glaçage au strontium sont apparues dans différents pays. Des tentatives ont également été faites pour remplacer le strontium par du calcium, mais les émaux au calcium se sont révélés non compétitifs.

Les vernis au strontium sont non seulement inoffensifs, mais également abordables (le carbonate de strontium SrCO 3 est 3,5 fois moins cher que le plomb rouge). Toutes les qualités positives des émaux au plomb leur sont également caractéristiques. De plus, les produits recouverts de tels vernis acquièrent une dureté, une résistance thermique et une résistance chimique supplémentaires.

Les émaux - émaux opaques - sont également préparés à base d'oxydes de silicium et de strontium. Ils sont rendus opaques par l'ajout d'oxydes de titane et de zinc. Les objets en porcelaine, en particulier les vases, sont souvent décorés de glaçage craquelé. Un tel vase semble recouvert d’un réseau de fissures colorées. La technologie du « crépitement » repose sur différents coefficients de dilatation thermique de l'émail et de la porcelaine. La porcelaine recouverte d'émail est cuite à une température de 1280-1300°C, puis la température est réduite à 150-220°C et le produit pas encore complètement refroidi est plongé dans une solution de sels colorants (par exemple, des sels de cobalt, le cas échéant). vous devez vous procurer un maillage noir). Ces sels comblent les fissures qui en résultent. Ensuite, le produit est séché et chauffé à nouveau à 800-850°C - les sels fondent dans les fissures et les scellent. Le vernis craquelé est populaire et répandu dans de nombreux pays du monde. Les œuvres d'art décoratif et appliqué réalisées de cette manière sont appréciées des amateurs. Il reste à ajouter que l'utilisation de vernis sans strontium présente un effet économique important.

Strontium radioactif

Une autre caractéristique du strontium qui le distingue nettement des métaux alcalino-terreux est l'existence de l'isotope radioactif strontium-90, qui inquiète depuis longtemps les biophysiciens, les physiologistes, les radiobiologistes, les biochimistes et simplement les chimistes.

À la suite d'une réaction nucléaire en chaîne, environ 200 isotopes radioactifs sont formés à partir d'atomes de plutonium et d'uranium. La plupart d’entre eux sont de courte durée. Mais les mêmes processus produisent également des noyaux de strontium 90, dont la demi-vie est de 27,7 ans. Le strontium-90 est un pur émetteur bêta. Cela signifie qu'il émet des flux d'électrons énergétiques qui agissent sur tous les êtres vivants à des distances relativement courtes, mais très activement. Le strontium, en tant qu'analogue du calcium, participe activement au métabolisme et, avec le calcium, se dépose dans le tissu osseux.

Le strontium-90, ainsi que l'isotope fille yttrium-90 formé lors de sa désintégration (avec une demi-vie de 64 heures, émet des particules bêta) affectent le tissu osseux et, surtout, la moelle osseuse, qui est particulièrement sensible aux rayonnements. Sous l'influence de l'irradiation, la matière vivante subit des modifications chimiques. La structure et les fonctions normales des cellules sont perturbées. Cela entraîne de graves troubles métaboliques dans les tissus. Et par conséquent, le développement de maladies mortelles - cancer du sang (leucémie) et des os. De plus, les radiations agissent sur les molécules d’ADN et affectent donc l’hérédité. Cela a un effet néfaste.

La teneur en strontium-90 dans le corps humain dépend directement de la puissance totale de l'objet explosé. armes atomiques. Il pénètre dans l'organisme par l'inhalation de poussières radioactives générées lors de l'explosion et transportées par le vent sur de longues distances. Une autre source d'infection est boire de l'eau, les aliments végétaux et laitiers. Mais dans les deux cas, la nature met des obstacles naturels sur le chemin du strontium 90 vers l’organisme. Seules les particules mesurant jusqu'à 5 microns peuvent pénétrer dans les structures les plus fines des organes respiratoires, et peu de ces particules se forment lors d'une explosion. Deuxièmement, lors d’une explosion, le strontium est libéré sous forme d’oxyde de SrO dont la solubilité dans les fluides corporels est très limitée. Le passage du strontium dans le système alimentaire est empêché par un facteur appelé « discrimination strontium-calcium ». Cela s'exprime par le fait qu'avec la présence simultanée de calcium et de strontium, le corps préfère le calcium. Le rapport Ca:Sr dans les plantes est le double de celui des sols. De plus, la teneur en strontium du lait et du fromage est 5 à 10 fois inférieure à celle de l’herbe utilisée pour nourrir le bétail.

Cependant, on ne peut pas se fier entièrement à ces facteurs favorables : ils ne peuvent protéger que dans une certaine mesure contre le strontium 90. Ce n'est pas un hasard si jusqu'à l'interdiction des essais d'armes atomiques et à hydrogène dans trois environnements, le nombre de victimes du strontium augmentait d'année en année. Mais les mêmes terribles propriétés du strontium 90 - à la fois une ionisation puissante et une longue demi-vie - ont été mises au profit de l'homme.

Le strontium radioactif a trouvé une application comme traceur isotopique dans l'étude de la cinétique de divers processus. C'est par cette méthode que, lors d'expériences sur des animaux, ils ont établi comment le strontium se comporte dans un organisme vivant : où il est principalement localisé, comment il participe au métabolisme, etc. Le même isotope est utilisé comme source de rayonnement en radiothérapie. Les applicateurs contenant du strontium 90 sont utilisés dans le traitement des maladies oculaires et cutanées. Les préparations de strontium-90 sont également utilisées dans les détecteurs de défauts, dans les dispositifs de lutte contre l'électricité statique, dans certains instruments de recherche et dans les batteries nucléaires. Il n'y a pas de découvertes fondamentalement nuisibles - la question est de savoir entre les mains de qui la découverte aboutit. L'histoire du strontium radioactif en est la preuve.

Strontium (Sr) - élément chimique, métal alcalino-terreux du 2ème groupe tableau périodique. Utilisé dans les feux de signalisation rouges et les phosphores, il présente un risque majeur pour la santé en raison de la contamination radioactive.

Histoire de la découverte

Minéral provenant d'une mine de plomb près du village de Strontian en Écosse. Il a été initialement reconnu comme un type de carbonate de baryum, mais Adair Crawford et William Cruikshank ont ​​suggéré en 1789 qu'il s'agissait d'une substance différente. Le chimiste Thomas Charles Hope a donné au nouveau minéral strontite le nom du village et à l'oxyde de strontium correspondant, SrO strontium. Le métal a été isolé en 1808 par Sir Humphry Davy, qui a électrolysé un mélange d'hydroxyde ou de chlorure humide et d'oxyde mercurique à l'aide d'une cathode à mercure, puis a évaporé le mercure de l'amalgame résultant. Il a nommé le nouvel élément en utilisant la racine du mot « strontium ».

Être dans la nature

L'abondance relative du strontium, le trente-huitième élément du tableau périodique, dans l'espace est estimée à 18,9 atomes pour 10 6 atomes de silicium. Il représente environ 0,04 % de la masse de la croûte terrestre. Concentration moyenne en éléments dans eau de merégal à 8 mg/l.

L'élément chimique strontium est largement présent dans la nature et est estimé être la 15ème substance la plus abondante sur Terre, atteignant une concentration de 360 ​​parties par million. Compte tenu de son extrême réactivité, il n’existe que sous forme de composés. Ses principaux minéraux sont la célestine (sulfate de SrSO 4) et la strontianite (carbonate de SrCO 3). Parmi celles-ci, la célestite se trouve en quantités suffisantes pour une exploitation minière rentable, dont plus des 2/3 de l'offre mondiale proviennent de Chine, l'Espagne et le Mexique fournissant la fourniture. la plupart reste. Cependant, il est plus rentable d'exploiter la strontianite, car le strontium est souvent utilisé sous forme de carbonate, mais il existe relativement peu de gisements connus.

Propriétés

Le strontium est un métal mou semblable au plomb qui brille comme de l'argent lorsqu'il est coupé. Dans l'air, il réagit rapidement avec l'oxygène et l'humidité présents dans l'atmosphère, acquérant une teinte jaunâtre. Il doit donc être stocké à l'écart des masses d'air. Le plus souvent, il est stocké dans du kérosène. On ne le trouve pas à l’état libre dans la nature. Accompagnant le calcium, le strontium ne fait partie que de 2 minerais principaux : la célestine (SrSO 4) et la strontianite (SrCO 3).

Dans la série des éléments chimiques magnésium-calcium-strontium (métaux alcalino-terreux), Sr est dans le groupe 2 (anciennement 2A) du tableau périodique entre Ca et Ba. De plus, il se situe dans la 5ème période entre le rubidium et l'yttrium. Le rayon atomique du strontium étant similaire à celui du calcium, il remplace facilement ce dernier dans les minéraux. Mais il est plus doux et plus réactif dans l’eau. Au contact de celui-ci, il forme de l'hydroxyde et de l'hydrogène gazeux. Il existe 3 allotropes connus du strontium avec des points de transition de 235°C et 540°C.

Un métal alcalino-terreux ne réagit généralement pas avec l’azote en dessous de 380°C et ne forme qu’un oxyde à température ambiante. Cependant, sous forme de poudre, le strontium s’enflamme spontanément pour former de l’oxyde et du nitrure.

Propriétés chimiques et physiques

Caractéristiques de l'élément chimique strontium selon plan :

• Nom, symbole, numéro atomique : strontium, Sr, 38.
• Groupe, point, bloc : 2, 5, s.
• Masse atomique : 87,62 g/mol.
• Configuration électronique : 5s 2 .
• Répartition des électrons sur les couches : 2, 8, 18, 8, 2.
• Densité : 2,64 g/cm3.
• Points de fusion et d'ébullition : 777 °C, 1382 °C.
• État d'oxydation : 2.

Isotopes

Le strontium naturel est un mélange de 4 isotopes stables : 88 Sr (82,6 %), 86 Sr (9,9 %), 87 Sr (7,0 %) et 84 Sr (0,56 %). Parmi ceux-ci, seul 87 Sr est radiogénique - il se forme lors de la désintégration de l'isotope radioactif du rubidium 87 Rb avec une demi-vie de 4,88 × 10 10 ans. On pense que le 87 Sr a été produit lors de la « nucléosynthèse primaire » ( stade précoce Big Bang) ainsi que les isotopes 84 Sr, 86 Sr et 88 Sr. Selon l'emplacement, le rapport de 87 Sr et 86 Sr peut différer de plus de 5 fois. Il est utilisé pour dater des échantillons géologiques et pour déterminer la provenance des squelettes et des objets en argile.

Par conséquent réactions nucléaires Environ 16 isotopes radioactifs synthétiques du strontium ont été obtenus, dont le plus durable est le 90 Sr (demi-vie de 28,9 ans). Cet isotope, formé lorsque explosion nucléaire, est considéré comme le plus Produit dangereux pourriture. En raison de sa similitude chimique avec le calcium, il est absorbé dans les os et les dents, où il continue à expulser des électrons, provoquant des dommages causés par les radiations, endommageant la moelle osseuse, perturbant la formation de nouvelles cellules sanguines et provoquant le cancer.

Cependant, dans des conditions médicalement contrôlées, le strontium est utilisé pour traiter certaines Néoplasmes malins et le cancer des os. Il est également utilisé sous forme de fluorure de strontium dans des générateurs thermoélectriques à radio-isotopes, dans lesquels sa chaleur désintégration radioactive converti en électricité, servant de source d'énergie légère et de longue durée dans les bouées de navigation, les stations météorologiques éloignées et vaisseau spatial.

Le 89 Sr est utilisé pour traiter le cancer car il attaque le tissu osseux, produit une irradiation bêta et se désintègre après quelques mois (demi-vie de 51 jours).

L'élément chimique strontium n'est pas nécessaire pour formes supérieures vie, ses sels sont généralement non toxiques. Ce qui rend le 90 Sr dangereux, c’est qu’il est utilisé pour augmenter la densité et la croissance osseuse.

Connexions

Les propriétés de l'élément chimique strontium sont très similaires à celles des composés In, Sr a un état d'oxydation exceptionnel +2 sous la forme de l'ion Sr 2+. Le métal est un agent réducteur actif et réagit facilement avec les halogènes, l'oxygène et le soufre pour produire des halogénures, des oxydes et des sulfures.

Les composés du strontium ont une valeur commerciale assez limitée, puisque les composés correspondants du calcium et du baryum font généralement la même chose mais sont moins chers. Cependant, certains d’entre eux ont trouvé des applications dans l’industrie. Nous n'avons pas encore compris quelles substances peuvent être utilisées pour obtenir la couleur pourpre des feux d'artifice et des feux de signalisation. Actuellement, seuls les sels de strontium sont utilisés pour obtenir cette couleur, comme le nitrate de Sr(NO 3) 2 et le chlorate de Sr(ClO 3) 2. Environ 5 à 10 % de la production totale de cet élément chimique est consommée par la pyrotechnie. L'hydroxyde de strontium Sr(OH)2 est parfois utilisé pour extraire le sucre de la mélasse car il forme un saccharide soluble à partir duquel le sucre peut être facilement régénéré par l'action du dioxyde de carbone. Le monosulfure de SrS est utilisé comme agent dépilatoire et comme ingrédient dans les phosphores des appareils électroluminescents et des peintures lumineuses.

Les ferrites de strontium forment une famille de composés avec formule générale SrFe x Oy, obtenu à la suite de la réaction à haute température (1 000-1 300 °C) de SrCO 3 et Fe 2 O 3. On en fabrique des aimants en céramique que l'on trouve large application dans les haut-parleurs, les moteurs d'essuie-glaces de voiture et les jouets pour enfants.

Production

La plupart des célestines SrSO 4 minéralisées sont converties en carbonate de deux manières : soit la célestine est directement lessivée avec une solution de carbonate de sodium, soit elle est chauffée avec du charbon pour former le sulfure. Au deuxième stade, on obtient une substance de couleur foncée, contenant principalement du sulfure de strontium. Cette « cendre noire » est dissoute dans l’eau et filtrée. Le carbonate de strontium est précipité à partir d'une solution de sulfure par introduction de dioxyde de carbone. Le sulfate est réduit en sulfure par réduction carbothermique SrSO 4 + 2C → SrS + 2CO 2 . L'élément peut être produit par la méthode de contact électrochimique cathodique, dans laquelle une tige de fer refroidie, agissant comme une cathode, touche la surface d'un mélange de chlorures de potassium et de strontium et est soulevée lorsque le strontium se solidifie dessus. Les réactions au niveau des électrodes peuvent être représentées comme suit : Sr 2+ + 2e - → Sr (cathode) ; 2Cl - → Cl 2 + 2e - (anode).

Le métal Sr peut également être réduit de son oxyde par l'aluminium. Il est malléable et ductile, bon conducteur de l’électricité, mais relativement peu utilisé. L'une de ses utilisations est comme agent d'alliage pour l'aluminium ou le magnésium dans la coulée des blocs moteurs. Le strontium améliore l'usinabilité et la résistance au fluage du métal. Une autre façon d’obtenir du strontium consiste à réduire son oxyde avec de l’aluminium sous vide à température de distillation.

Application commerciale

L'élément chimique strontium est largement utilisé dans le verre. tubes à rayons cathodiques téléviseurs couleur pour empêcher la pénétration des rayons X. Il peut également être inclus dans les peintures en aérosol. Cela semble être l’une des sources les plus probables d’exposition de la population au strontium. De plus, l’élément est utilisé pour produire des aimants en ferrite et purifier le zinc.

Les sels de strontium sont utilisés en pyrotechnie car ils colorent la flamme en rouge lorsqu'ils sont brûlés. Un alliage de sels de strontium et de magnésium est utilisé dans les mélanges incendiaires et de signalisation.

Le titanate a un indice de réfraction et une dispersion optique extrêmement élevés, ce qui le rend utile en optique. Il peut être utilisé comme substitut aux diamants, mais est rarement utilisé à cette fin en raison de son extrême douceur et de sa vulnérabilité aux rayures.

L'aluminate de strontium est un phosphore brillant avec une phosphorescence durable. L'oxyde est parfois utilisé pour améliorer la qualité des émaux céramiques. L'isotope 90 Sr est l'un des meilleurs émetteurs bêta à haute énergie et à longue durée de vie. Il est utilisé comme source d’énergie pour les générateurs thermoélectriques à radio-isotopes (RTG), qui convertissent la chaleur dégagée lors de la désintégration en électricité. éléments radioactifs. Ces dispositifs sont utilisés dans les engins spatiaux, les stations météorologiques éloignées, les bouées de navigation, etc. - lorsqu'une source d'énergie nucléaire légère et de longue durée est requise.

Utilisations médicales du strontium : traitement médicamenteux

L'isotope 89 Sr est l'ingrédient actif médicament radioactif Metastron, utilisé pour traiter les douleurs osseuses causées par le cancer métastatique de la prostate. L'élément chimique strontium agit comme le calcium et est préférentiellement incorporé dans les os dans les zones d'ostéogenèse accrue. Cette localisation concentre l'exposition aux radiations sur la lésion cancéreuse.

Le radio-isotope 90 Sr est également utilisé dans le traitement du cancer. Son rayonnement bêta et son rayonnement longue durée sont idéaux pour la radiothérapie superficielle.

Un médicament expérimental fabriqué en combinant du strontium avec de l'acide ranélinique favorise la croissance osseuse, augmente la densité osseuse et réduit les fractures. Le ranélate de stronium est enregistré en Europe comme traitement de l'ostéoporose.

Le chlorure de strontium est parfois utilisé dans les dentifrices pour dents sensibles. Son contenu atteint 10%.

Des mesures de précaution

Le strontium pur a une activité chimique élevée et lorsqu'il est écrasé, le métal s'enflamme spontanément. Cet élément chimique est donc considéré comme présentant un risque d’incendie.

Impact sur le corps humain

Le corps humain absorbe le strontium de la même manière que le calcium. Les deux éléments sont chimiquement si similaires que les formes stables de Sr ne présentent pas de risque significatif pour la santé. En revanche, l’isotope radioactif 90 Sr peut entraîner divers troubles et maladies osseuses, notamment le cancer des os. L'unité au strontium est utilisée pour mesurer le rayonnement du 90 Sr absorbé.