Stroncis (Sr) yra cheminis elementas, periodinės lentelės 2-osios grupės šarminių žemių metalas. Naudojamas raudonuose signaliniuose žibintuose ir fosforuose, dėl radioaktyviosios taršos kelia didelį pavojų sveikatai.
Atradimų istorija
Mineralas iš švino kasyklos netoli Strontiano kaimo Škotijoje. Iš pradžių jis buvo pripažintas bario karbonato įvairove, tačiau Adair Crawford ir William Cruikshank 1789 m. pasiūlė, kad tai yra kita medžiaga. Chemikas Thomas Charlesas Hope'as kaimo vardu pavadino naująjį mineralą strontitą, o atitinkamą stroncio oksidą SrO – stronciu. Metalą 1808 m. išskyrė seras Humphry Davy, kuris, naudodamas gyvsidabrio katodą, elektrolizavo šlapio hidroksido arba chlorido mišinį su gyvsidabrio oksidu ir išgarino gyvsidabrį iš gautos amalgamos. Naująjį elementą jis pavadino naudodamas žodžio „stroncis“šaknį.
Būti gamtoje
Apskaičiuota, kad santykinis stroncio, trisdešimt aštuntojo periodinės lentelės elemento, gausa erdvėje yra 18,9 atomo kiekvienam 106 silicio atomų. Tai yra apie0,04% žemės plutos masės. Vidutinė elemento koncentracija jūros vandenyje yra 8 mg/l.
Cheminis elementas stroncis yra plačiai randamas gamtoje ir yra 15-a pagal gausumą medžiaga Žemėje, kurios koncentracija siekia 360 milijonų dalių. Dėl ypatingo reaktyvumo jis egzistuoja tik junginių pavidalu. Pagrindiniai jo mineralai yra celestinas (sulfatas SrSO4) ir strontianitas (karbonatas SrCO3). Iš jų celestito yra pakankamai daug pelningai kasybai, daugiau nei 2/3 pasaulio tiekimo gaunama iš Kinijos, o Ispanija ir Meksika tiekia didžiąją dalį likusios dalies. Tačiau strontianitą naudingiau kasti, nes stroncis dažniau naudojamas karbonato pavidalu, tačiau žinomų telkinių yra palyginti nedaug.
Ypatybės
Stroncis yra minkštas metalas, panašus į šviną, kuris pjaunant šviečia kaip sidabras. Ore jis greitai reaguoja su atmosferoje esančiu deguonimi ir drėgme, įgaudamas gelsvą atspalvį. Todėl jis turi būti laikomas atskirai nuo oro masių. Dažniausiai jis laikomas žibalu. Gamtoje laisvoje būsenoje nebūna. Kartu su kalciu stroncis yra tik 2 pagrindinėse rūdose: celestite (SrSO4) ir strontianite (SrCO3).
Cheminių elementų magnio-kalcio-stroncio (šarminių žemės metalų) serijoje Sr yra periodinės lentelės tarp Ca ir Ba grupėje 2 (buvęs 2A). Be to, jis yra 5-ajame periode tarp rubidžio ir itrio. Kadangi stroncio atominis spindulyspanašus į kalcio spindulį, nesunkiai pakeičia pastarąjį mineraluose. Tačiau vandenyje jis yra minkštesnis ir reaktyvesnis. Susilietus susidaro hidroksidas ir vandenilio dujos. Yra žinomi 3 stroncio allotropai, kurių pereinamojo laikotarpio taškai yra 235 °C ir 540 °C.
Šarminių žemių metalas paprastai nereaguoja su azotu žemesnėje nei 380°C temperatūroje ir kambario temperatūroje sudaro tik oksidą. Tačiau miltelių pavidalo stroncis savaime užsiliepsnoja, sudarydamas oksidą ir nitridą.
Cheminės ir fizinės savybės
Cheminio elemento stroncio apibūdinimas pagal planą:
- Pavadinimas, simbolis, atominis skaičius: stroncis, Sr, 38.
- Grupė, laikotarpis, blokas: 2, 5, s.
- Atominė masė: 87,62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Elektronų pasiskirstymas apvalkaluose: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensumas: 2,64 g/cm3.
- Lydymosi ir virimo temperatūra: 777 °C, 1382 °C.
- Oksidacijos būsena: 2.
Izotopai
Natūralus stroncis yra 4 stabilių izotopų mišinys: 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7,0 %) ir 84Sr (0,56 %). Iš jų tik 87Sr yra radiogeninis – jis susidaro irstant rubidžio radioaktyviajam izotopui 87Rb, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 4,88 × 10 10 metų. Manoma, kad 87Sr susidarė „pirminės nukleosintezės“metu (ankstyvoji Didžiojo sprogimo stadija) kartu su izotopais 84Sr,86 Sr ir 88Sr. Priklausomai nuovietose, 87Sr ir 86Sr santykis gali skirtis daugiau nei 5 kartus. Tai naudojama nustatant geologinius pavyzdžius ir nustatant skeletų bei molio dirbinių kilmę.
Branduolinių reakcijų rezultate buvo gauta apie 16 sintetinių radioaktyvių stroncio izotopų, iš kurių patvariausias yra 90Sr (pusėjimo laikas 28,9 metų). Šis izotopas, pagamintas branduolinio sprogimo metu, laikomas pavojingiausiu skilimo produktu. Dėl savo cheminio panašumo į kalcį jis absorbuojamas į kaulus ir dantis, kur toliau išstumia elektronus, sukeldamas radiacijos pažeidimus, kaulų čiulpų pažeidimus, sutrikdydamas naujų kraujo ląstelių susidarymą ir sukeldamas vėžį.
Tačiau mediciniškai kontroliuojamomis sąlygomis stroncis naudojamas tam tikriems paviršiniams piktybiniams navikams ir kaulų vėžiui gydyti. Jis taip pat naudojamas stroncio fluorido pavidalu cheminiuose srovės š altiniuose ir radioizotopiniuose termoelektriniuose generatoriuose, kurie savo radioaktyvaus skilimo šilumą paverčia elektra, tarnauja kaip ilgaamžiai, lengvi energijos š altiniai navigacijos plūduruose, nuotolinėse oro stotyse ir erdvėlaiviuose.
89Sr naudojamas vėžiui gydyti, nes jis atakuoja kaulinį audinį, gamina beta spinduliuotę ir po kelių mėnesių suyra (pusinės eliminacijos laikas 51 diena).
Cheminis elementas stroncis nėra būtinas aukštesnėms gyvybės formoms, jo druskos dažniausiai yra netoksiškos. Kas daro90Sr pavojingas, naudojamas kaulų tankiui ir augimui padidinti.
Ryšiai
Cheminio elemento stroncio savybės yra labai panašios į kalcio savybes. Junginiuose Sr turi išskirtinę oksidacijos būseną +2 kaip Sr2+ joną. Metalas yra aktyvus reduktorius ir lengvai reaguoja su halogenais, deguonimi ir siera, sudarydamas halogenidus, oksidą ir sulfidą.
Stroncio junginiai turi gana ribotą komercinę vertę, nes atitinkami kalcio ir bario junginiai paprastai daro tą patį, bet yra pigesni. Tačiau kai kurie iš jų rado pritaikymą pramonėje. Dar nėra išsiaiškinta, su kokiomis medžiagomis fejerverkams ir signalinėms lemputėms pasiekti tamsiai raudoną spalvą. Šiuo metu šiai spalvai pasiekti naudojamos tik stroncio druskos, tokios kaip Sr(NO3)2 ir Sr(ClO).3)2 . Apie 5-10% visos šio cheminio elemento produkcijos sunaudoja pirotechnika. Stroncio hidroksidas Sr(OH)2 kartais naudojamas cukrui iš melasos išgauti, nes jis sudaro tirpų sacharidą, iš kurio cukrus gali būti lengvai regeneruojamas veikiant anglies dioksidui. SrS monosulfidas naudojamas kaip depiliacijos priemonė ir elektroliuminescencinių prietaisų bei šviečiančių dažų fosforo sudedamoji dalis.
Stroncio feritai sudaro junginių šeimą, kurios bendroji formulė SrFexOy, gauta veikiant aukštai temperatūrai (1000-1300 °C) reakcija SrCO3 irFe2O3. Iš jų gaminami keraminiai magnetai, kurie plačiai naudojami garsiakalbiuose, automobilių stiklų valytuvų varikliuose ir vaikiškuose žaisluose.
Gamyba
Dauguma mineralizuoto celestito SrSO4 paverčiama karbonatu dviem būdais: arba tiesiogiai išplaunama natrio karbonato tirpalu, arba kaitinama anglimi, kad susidarytų sulfidas. Antrame etape gaunama tamsios spalvos medžiaga, kurioje daugiausia yra stroncio sulfido. Šie „juodieji pelenai“ištirpsta vandenyje ir filtruojami. Stroncio karbonatas nusėda iš sulfido tirpalo įvedant anglies dioksido. Karboterminiu būdu sulfatas redukuojamas į sulfidą SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. Ląstelė gali būti pagaminta katodinio elektrocheminio kontakto būdu, kai atvėsęs geležinis strypas, veikiantis kaip katodas, paliečia kalio ir stroncio chloridų mišinio paviršių, o stronciui kietėjant ant jo pakyla. Elektrodų reakcijas galima pavaizduoti taip: Sr2+ + 2e- → Sr (katodas); 2Cl- → Cl2 + 2e- (anodas).
Metallic Sr taip pat gali būti išgaunamas iš jo oksido su aliuminiu. Jis yra kalus ir plastiškas, geras elektros laidininkas, tačiau naudojamas palyginti mažai. Vienas iš jo naudojimo būdų yra aliuminio arba magnio legiravimo agentas liejant cilindrų blokus. Stroncis pagerina apdirbamumą ir atsparumą šliaužimuimetalo. Alternatyvus būdas gauti stroncį yra redukuoti jo oksidą aliuminiu vakuume esant distiliavimo temperatūrai.
Komercinis naudojimas
Cheminis elementas stroncis plačiai naudojamas spalvotų televizorių katodinių spindulių vamzdžių stikluose, kad būtų išvengta rentgeno spindulių prasiskverbimo. Jis taip pat gali būti naudojamas purškiamuose dažuose. Atrodo, kad tai vienas iš labiausiai tikėtinų stroncio poveikio visuomenei š altinių. Be to, elementas naudojamas ferito magnetams gaminti ir cinkui gryninti.
Stroncio druskos naudojamos pirotechnikoje, nes degdamos jos nuspalvina liepsną raudonai. O stroncio druskų ir magnio lydinys naudojamas kaip padegamųjų ir signalinių mišinių dalis.
Titanatas turi itin aukštą lūžio rodiklį ir optinę dispersiją, todėl jis naudingas optikoje. Jis gali būti naudojamas kaip deimantų pakaitalas, tačiau retai naudojamas šiam tikslui dėl savo ypatingo minkštumo ir pažeidžiamumo įbrėžimams.
Stroncio aliuminatas yra ryškus fosforas, pasižymintis ilgalaikiu fosforescencijos stabilumu. Oksidas kartais naudojamas keraminių glazūrų kokybei pagerinti. Izotopas 90Sr yra vienas geriausių ilgaamžių didelės energijos beta skleidėjų. Jis naudojamas kaip energijos š altinis radioizotopiniams termoelektriniams generatoriams (RTG), kurie radioaktyviųjų elementų irimo metu išsiskiriančią šilumą paverčia elektra. Šie įrenginiai naudojamierdvėlaiviai, nuotolinės meteorologinės stotys, navigaciniai plūdurai ir kt. – kur reikalingas lengvas ir ilgaamžis branduolinės elektros energijos š altinis.
Stroncio naudojimas medicinoje: savybių apibūdinimas, gydymas vaistais
Izotopas 89Sr yra aktyvi radioaktyvaus vaisto Metastron, naudojamo kaulų skausmui, kurį sukelia metastazavęs prostatos vėžys, medžiaga. Cheminis elementas stroncis veikia kaip kalcis, daugiausia jo yra kauluose vietose, kuriose yra padidėjusi osteogenezė. Ši lokalizacija sutelkia spinduliuotės poveikį vėžiniam pažeidimui.
Radioizotopas 90Sr taip pat naudojamas vėžio gydymui. Jo beta spinduliuotė ir ilgas pusinės eliminacijos laikas idealiai tinka paviršinei spindulinei terapijai.
Eksperimentinis vaistas, pagamintas derinant stroncį su ranelio rūgštimi, skatina kaulų augimą, didina kaulų tankį ir mažina lūžių skaičių. Stronio ranelatas Europoje registruotas kaip osteoporozės gydymas.
Stroncio chloridas kartais naudojamas jautriems dantims skirtose dantų pastose. Jo turinys siekia 10%.
Atsargumo priemonės
Grynas stroncis pasižymi dideliu cheminiu aktyvumu, o susmulkintas metalas savaime užsidega. Todėl šis cheminis elementas laikomas gaisro pavojumi.
Poveikis žmogaus organizmui
Žmogaus organizmas stroncį pasisavina taip pat, kaip kalcį. Šie duElementai yra tokie panašūs chemiškai, kad stabilios Sr formos nekelia didelio pavojaus sveikatai. Priešingai, radioaktyvusis izotopas 90Sr gali sukelti įvairius kaulų sutrikimus ir ligas, įskaitant kaulų vėžį. Stroncio vienetas naudojamas sugertos 90Sr. spinduliuotei matuoti
