Lo stronzio (Sr) è un elemento chimico, un metallo alcalino terroso del 2° gruppo della tavola periodica. Utilizzato nelle luci di segnalazione rosse e nei fosfori, rappresenta un grave rischio per la salute in caso di contaminazione radioattiva.
Cronologia delle scoperte
Minerale da una miniera di piombo vicino al villaggio di Strontian in Scozia. Inizialmente era riconosciuto come una varietà di carbonato di bario, ma Adair Crawford e William Cruikshank suggerirono nel 1789 che fosse una sostanza diversa. Il chimico Thomas Charles Hope ha chiamato il nuovo minerale strontite in onore del villaggio e il corrispondente ossido di stronzio SrO, stronzio. Il metallo fu isolato nel 1808 da Sir Humphry Davy, che elettrolizzò una miscela di idrossido o cloruro umido con ossido di mercurio usando un catodo di mercurio e poi fece evaporare il mercurio dall'amalgama risultante. Ha chiamato il nuovo elemento usando la radice della parola "stronzio".
Essere nella natura
L'abbondanza relativa di stronzio, il trentottesimo elemento della tavola periodica, nello spazio è stimata in 18,9 atomi per ogni 106 atomi di silicio. Si tratta di0,04% della massa della crosta terrestre. La concentrazione media dell'elemento nell'acqua di mare è 8 mg/L.
L'elemento chimico stronzio è ampiamente presente in natura e si stima che sia la quindicesima sostanza più abbondante sulla Terra, raggiungendo concentrazioni di 360 parti per milione. Data la sua estrema reattività, esiste solo sotto forma di composti. I suoi minerali principali sono celestino (solfato SrSO4) e strontianite (carbonato SrCO3). Di questi, la celestite si trova in quantità sufficienti per un'attività mineraria redditizia, più dei 2/3 della fornitura mondiale proviene dalla Cina e Spagna e Messico forniscono la maggior parte del resto. Tuttavia, è più redditizio estrarre la strontianite, perché lo stronzio è più spesso utilizzato in forma di carbonato, ma ci sono relativamente pochi depositi conosciuti.
Proprietà
Lo stronzio è un metallo morbido, simile al piombo, che brilla come l'argento quando viene tagliato. Nell'aria, reagisce rapidamente con l'ossigeno e l'umidità presenti nell'atmosfera, acquisendo una sfumatura giallastra. Pertanto, deve essere conservato in isolamento dalle masse d'aria. Molto spesso è immagazzinato in cherosene. Non si verifica allo stato libero in natura. Insieme al calcio, lo stronzio è incluso solo in 2 minerali principali: celestite (SrSO4) e strontianite (SrCO3).
Nella serie degli elementi chimici magnesio-calcio-stronzio (metalli alcalino terrosi) Sr è nel gruppo 2 (ex 2A) della tavola periodica tra Ca e Ba. Inoltre, si trova nel 5° periodo tra il rubidio e l'ittrio. Dal raggio atomico dello stronziosimile al raggio del calcio, sostituisce facilmente quest'ultimo nei minerali. Ma è più morbido e più reattivo in acqua. A contatto forma idrossido e idrogeno gassoso. Sono noti 3 allotropi di stronzio con punti di transizione di 235°C e 540°C.
Il metallo alcalino terroso generalmente non reagisce con l'azoto al di sotto di 380°C e forma solo un ossido a temperatura ambiente. Tuttavia, sotto forma di polvere, lo stronzio si accende spontaneamente per formare ossido e nitruro.
Proprietà chimiche e fisiche
Caratterizzazione dell'elemento chimico stronzio secondo il progetto:
- Nome, simbolo, numero atomico: stronzio, Sr, 38.
- Gruppo, punto, blocco: 2, 5, s.
- Massa atomica: 87,62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Distribuzione di elettroni nei gusci: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensità: 2,64 g/cm3.
- Punti di fusione e di ebollizione: 777 °C, 1382°C.
- Stato di ossidazione: 2.
Isotopi
Lo stronzio naturale è una miscela di 4 isotopi stabili: 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7,0%) e 84Sr (0,56%). Di questi, solo 87Sr è radiogeno - è formato dal decadimento dell'isotopo radioattivo del rubidio 87Rb con un'emivita di 4,88 × 10 10 anni. Si ritiene che 87Sr sia stato prodotto durante la "nucleosintesi primordiale" (una fase iniziale del Big Bang) insieme agli isotopi 84Sr,86 Sr e 88Sr. Dipende daposizioni, il rapporto tra 87Sr e 86Sr può differire di più di 5 volte. Viene utilizzato per datare campioni geologici e per determinare l'origine di scheletri e manufatti di argilla.
Come risultato delle reazioni nucleari, sono stati ottenuti circa 16 isotopi radioattivi sintetici dello stronzio, di cui il più durevole è 90Sr (emivita 28,9 anni). Questo isotopo, prodotto in un'esplosione nucleare, è considerato il prodotto di decadimento più pericoloso. A causa della sua somiglianza chimica con il calcio, viene assorbito nelle ossa e nei denti, dove continua a espellere elettroni, causando danni da radiazioni, danni al midollo osseo, interrompendo la formazione di nuovi globuli e causando il cancro.
Tuttavia, in condizioni controllate dal punto di vista medico, lo stronzio è usato per trattare alcune neoplasie superficiali e tumori ossei. Viene anche utilizzato sotto forma di fluoruro di stronzio nelle sorgenti di corrente chimica e nei generatori termoelettrici di radioisotopi, che convertono il calore del suo decadimento radioattivo in elettricità, fungendo da fonte di energia leggera e di lunga durata in boe di navigazione, stazioni meteorologiche remote e veicoli spaziali.
89Sr è usato per curare il cancro perché attacca il tessuto osseo, produce radiazioni beta e decade dopo alcuni mesi (emivita 51 giorni).
L'elemento chimico stronzio non è essenziale per le forme di vita superiori, i suoi sali sono generalmente non tossici. Ciò che rende90Sr pericoloso, usato per aumentare la densità ossea e la crescita.
Connessioni
Le proprietà dell'elemento chimico stronzio sono molto simili a quelle del calcio. Nei composti, Sr ha lo stato di ossidazione esclusivo +2 come ione Sr2+. Il metallo è un agente riducente attivo e reagisce facilmente con alogeni, ossigeno e zolfo per produrre alogenuri, ossido e solfuro.
I composti di stronzio hanno un valore commerciale piuttosto limitato, poiché i corrispondenti composti di calcio e bario generalmente fanno lo stesso ma sono più economici. Tuttavia, alcuni di essi hanno trovato applicazione nell'industria. Non è stato ancora capito con quali sostanze ottenere un colore cremisi nei fuochi d'artificio e nelle luci di segnalazione. Attualmente solo i sali di stronzio come Sr(NO3)2 e Sr(ClO) clorato vengono utilizzati per ottenere questo colore. 3)2 . Circa il 5-10% della produzione totale di questo elemento chimico viene consumato dalla pirotecnica. L'idrossido di stronzio Sr(OH)2 è talvolta usato per estrarre lo zucchero dalla melassa perché forma un saccaride solubile da cui lo zucchero può essere facilmente rigenerato dall'azione dell'anidride carbonica. Il monosolfuro di SrS è usato come agente depilatorio e ingrediente nei fosfori di dispositivi elettroluminescenti e vernici luminose.
Le ferriti di stronzio formano una famiglia di composti con la formula generale SrFexOy, ottenuta a seguito di una temperatura elevata (1000-1300 °C) reazione SrCO3 eFe2O3. Sono usati per realizzare magneti in ceramica, ampiamente utilizzati negli altoparlanti, nei motorini dei tergicristalli delle auto e nei giocattoli per bambini.
Produzione
La maggior parte della celestite mineralizzata SrSO4 viene convertita in carbonato in due modi: lisciviata direttamente con una soluzione di carbonato di sodio o riscaldata con carbone per formare solfuro. Nella seconda fase si ottiene una sostanza di colore scuro, contenente principalmente solfuro di stronzio. Questa "cenere nera" si dissolve in acqua e viene filtrata. Il carbonato di stronzio precipita dalla soluzione di solfuro introducendo anidride carbonica. Il solfato viene ridotto a solfuro mediante riduzione carbotermica SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. La cella può essere prodotta per contatto elettrochimico catodico, in cui un'asta di ferro raffreddata, fungendo da catodo, tocca la superficie di una miscela di cloruri di potassio e stronzio, e sale quando lo stronzio si solidifica su di essa. Le reazioni sugli elettrodi possono essere rappresentate come segue: Sr2+ + 2e- → Sr (catodo); 2Cl- → Cl2 + 2e- (anodo).
Metallic Sr può anche essere recuperato dal suo ossido con alluminio. È malleabile e duttile, un buon conduttore di elettricità, ma viene utilizzato relativamente poco. Uno dei suoi usi è come legante per alluminio o magnesio nella fusione di blocchi cilindri. Lo stronzio migliora la lavorabilità e la resistenza allo scorrimentometallo. Un modo alternativo per ottenere lo stronzio è ridurre il suo ossido con l'alluminio sotto vuoto a una temperatura di distillazione.
Uso commerciale
L'elemento chimico stronzio è ampiamente utilizzato nel vetro dei tubi catodici delle TV a colori per impedire la penetrazione dei raggi X. Può essere utilizzato anche nelle vernici spray. Questa sembra essere una delle fonti più probabili di esposizione pubblica allo stronzio. Inoltre, l'elemento viene utilizzato per produrre magneti in ferrite e raffinare lo zinco.
I sali di stronzio sono usati nella pirotecnica perché colorano la fiamma di rosso quando bruciati. E una lega di sali di stronzio con magnesio viene utilizzata come parte di miscele incendiarie e di segnalazione.
Titanate ha un indice di rifrazione e una dispersione ottica estremamente elevati, il che lo rende utile in ottica. Può essere usato come sostituto dei diamanti, ma è usato raramente per questo scopo a causa della sua estrema morbidezza e vulnerabilità ai graffi.
L'alluminato di stronzio è un fosforo brillante con stabilità alla fosforescenza di lunga durata. L'ossido viene talvolta utilizzato per migliorare la qualità degli sm alti ceramici. L'isotopo 90Sr è uno dei migliori emettitori di beta ad alta energia di lunga durata. Viene utilizzato come fonte di alimentazione per i generatori termoelettrici a radioisotopi (RTG), che convertono il calore rilasciato durante il decadimento degli elementi radioattivi in elettricità. Questi dispositivi sono utilizzati inveicoli spaziali, stazioni meteorologiche remote, boe di navigazione, ecc. - dove è richiesta una fonte di energia nucleare-elettrica leggera e di lunga durata.
Uso medico dello stronzio: caratterizzazione delle proprietà, trattamento con farmaci
Isotopo 89Sr è il principio attivo del farmaco radioattivo Metastron, usato per trattare il dolore osseo causato dal cancro alla prostata metastatico. L'elemento chimico stronzio agisce come il calcio, è principalmente incluso nell'osso in luoghi con aumentata osteogenesi. Questa localizzazione focalizza l'effetto della radiazione sulla lesione cancerosa.
Il radioisotopo 90Sr viene utilizzato anche nella terapia del cancro. La sua radiazione beta e la sua lunga emivita sono ideali per la radioterapia di superficie.
Un farmaco sperimentale ottenuto combinando lo stronzio con l'acido ranelico favorisce la crescita ossea, aumenta la densità ossea e riduce le fratture. Il ranelato di stronio è registrato in Europa come trattamento per l'osteoporosi.
Il cloruro di stronzio è talvolta usato nei dentifrici per denti sensibili. Il suo contenuto raggiunge il 10%.
Precauzioni
Lo stronzio puro ha un'elevata attività chimica e, in uno stato frantumato, il metallo si accende spontaneamente. Pertanto, questo elemento chimico è considerato un pericolo di incendio.
Effetto sul corpo umano
Il corpo umano assorbe lo stronzio allo stesso modo del calcio. Questi dueGli elementi sono chimicamente così simili che le forme stabili di Sr non rappresentano un rischio significativo per la salute. Al contrario, l'isotopo radioattivo 90Sr può portare a vari disturbi e malattie ossee, incluso il cancro alle ossa. L'unità di stronzio viene utilizzata per misurare la radiazione di 90Sr. assorbita
