Strontium (Sr) ialah unsur kimia, logam alkali tanah daripada kumpulan ke-2 jadual berkala. Digunakan dalam lampu isyarat merah dan fosfor, menimbulkan bahaya kesihatan utama dalam pencemaran radioaktif.
Sejarah penemuan
Mineral dari lombong utama berhampiran kampung Strontian di Scotland. Ia pada asalnya diiktiraf sebagai pelbagai barium karbonat, tetapi Adair Crawford dan William Cruikshank mencadangkan pada tahun 1789 bahawa ia adalah bahan yang berbeza. Ahli kimia Thomas Charles Hope menamakan strontium mineral baru sempena kampung itu, dan strontium oksida yang sepadan SrO, strontium. Logam itu diasingkan pada tahun 1808 oleh Sir Humphry Davy, yang mengelektrolisis campuran hidroksida basah atau klorida dengan oksida merkuri menggunakan katod merkuri dan kemudian menyejat merkuri daripada amalgam yang terhasil. Dia menamakan unsur baharu itu menggunakan akar perkataan "strontium".
Berada dalam alam semula jadi
Kelimpahan relatif strontium, unsur ketiga puluh lapan jadual berkala, dalam ruang dianggarkan 18.9 atom untuk setiap 106 atom silikon. Ia adalah mengenai0.04% daripada jisim kerak bumi. Purata kepekatan unsur dalam air laut ialah 8 mg/L.
Strontium unsur kimia banyak ditemui di alam semula jadi dan dianggarkan sebagai bahan ke-15 paling banyak di Bumi, mencapai kepekatan 360 bahagian per juta. Memandangkan kereaktifannya yang melampau, ia hanya wujud dalam bentuk sebatian. Mineral utamanya ialah selestine (sulfat SrSO4) dan strontianite (karbonat SrCO3). Daripada jumlah ini, celestite berlaku dalam kuantiti yang mencukupi untuk perlombongan yang menguntungkan, lebih daripada 2/3 daripada bekalan dunia yang datang dari China, dan Sepanyol dan Mexico membekalkan kebanyakan yang lain. Walau bagaimanapun, ia adalah lebih menguntungkan untuk melombong strontianite, kerana strontium lebih kerap digunakan dalam bentuk karbonat, tetapi terdapat sedikit deposit yang diketahui.
Properties
Strontium ialah logam lembut, serupa dengan plumbum, yang bersinar seperti perak apabila dipotong. Di udara, ia cepat bertindak balas dengan oksigen dan kelembapan yang terdapat di atmosfera, memperoleh warna kekuningan. Oleh itu, ia mesti disimpan secara berasingan daripada jisim udara. Selalunya ia disimpan dalam minyak tanah. Ia tidak berlaku dalam keadaan bebas dalam alam semula jadi. Mengiringi kalsium, strontium termasuk dalam hanya 2 bijih utama: celestite (SrSO4) dan strontium (SrCO3)..
Dalam siri unsur kimia magnesium-kalsium-strontium (logam bumi beralkali) Sr berada dalam kumpulan 2 (bekas 2A) jadual berkala antara Ca dan Ba. Di samping itu, ia terletak dalam tempoh ke-5 antara rubidium dan yttrium. Sejak jejari atom strontiumserupa dengan jejari kalsium, ia mudah menggantikan yang terakhir dalam mineral. Tetapi ia lebih lembut dan lebih reaktif dalam air. Membentuk hidroksida dan gas hidrogen apabila bersentuhan. 3 alotrop strontium diketahui dengan titik peralihan 235°C dan 540°C.
Logam tanah beralkali secara amnya tidak bertindak balas dengan nitrogen di bawah 380°C dan hanya membentuk oksida pada suhu bilik. Walau bagaimanapun, dalam bentuk serbuk, strontium secara spontan menyala untuk membentuk oksida dan nitrida.
Sifat kimia dan fizikal
Pencirian strontium unsur kimia mengikut pelan:
- Nama, simbol, nombor atom: strontium, Sr, 38.
- Kumpulan, noktah, blok: 2, 5, s.
- Jisim atom: 87.62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Taburan elektron dalam petala: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensiti: 2.64g/cm3.
- Takat lebur dan didih: 777 °C, 1382°C.
- Keadaan pengoksidaan: 2.
Isotop
Strontium semulajadi ialah campuran 4 isotop stabil: 88Sr (82.6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7.0%) dan 84Sr (0.56%). Daripada jumlah ini, hanya 87Sr adalah radiogenik - ia terbentuk melalui pereputan isotop radioaktif rubidium 87Rb dengan separuh hayat 4.88 × 10 10 tahun. Adalah dipercayai bahawa 87Sr telah dihasilkan semasa "nukleosintesis primordial" (peringkat awal Letupan Besar) bersama-sama dengan isotop 84Sr,86 Sr dan 88Sr. Bergantung kepadalokasi, nisbah 87Sr dan 86Sr mungkin berbeza lebih daripada 5 kali ganda. Ini digunakan dalam pentarikhan sampel geologi dan dalam menentukan asal usul rangka dan artifak tanah liat.
Hasil tindak balas nuklear, kira-kira 16 isotop radioaktif sintetik strontium telah diperolehi, yang mana yang paling tahan lama ialah 90Sr (separuh hayat 28.9 tahun). Isotop ini, yang dihasilkan dalam letupan nuklear, dianggap sebagai produk pereputan yang paling berbahaya. Oleh kerana persamaan kimianya dengan kalsium, ia diserap ke dalam tulang dan gigi, di mana ia terus mengeluarkan elektron, menyebabkan kerosakan sinaran, kerosakan sumsum tulang, mengganggu pembentukan sel darah baru, dan menyebabkan kanser.
Walau bagaimanapun, dalam keadaan terkawal secara perubatan, strontium digunakan untuk merawat keganasan dangkal tertentu dan kanser tulang. Ia juga digunakan dalam bentuk strontium fluoride dalam sumber arus kimia dan dalam penjana termoelektrik radioisotop, yang menukarkan haba pereputan radioaktifnya kepada elektrik, berfungsi sebagai sumber kuasa ringan yang tahan lama dalam pelampung navigasi, stesen cuaca jauh dan kapal angkasa.
89Sr digunakan untuk merawat kanser kerana ia menyerang tisu tulang, menghasilkan sinaran beta dan mereput selepas beberapa bulan (separuh hayat 51 hari).
Unsur kimia strontium tidak penting untuk bentuk hidupan yang lebih tinggi, garamnya biasanya tidak toksik. Apa yang membuat90Sr berbahaya, digunakan untuk meningkatkan ketumpatan dan pertumbuhan tulang.
Sambungan
Sifat unsur kimia strontium sangat serupa dengan kalsium. Dalam sebatian, Sr mempunyai keadaan pengoksidaan eksklusif +2 sebagai ion Sr2+. Logam ialah agen penurunan aktif dan mudah bertindak balas dengan halogen, oksigen dan sulfur untuk menghasilkan halida, oksida dan sulfida.
Sebatian strontium mempunyai nilai komersial yang agak terhad, kerana sebatian kalsium dan barium yang sepadan biasanya melakukan perkara yang sama tetapi lebih murah. Walau bagaimanapun, sebahagian daripada mereka telah menemui aplikasi dalam industri. Ia masih belum ditentukan dengan bahan apa untuk mencapai warna merah dalam bunga api dan lampu isyarat. Pada masa ini hanya garam strontium seperti Sr(NO3)2 dan Sr(ClO) klorat digunakan untuk mencapai warna ini.3)2 . Kira-kira 5-10% daripada jumlah pengeluaran unsur kimia ini digunakan oleh piroteknik. Strontium hidroksida Sr(OH)2 kadangkala digunakan untuk mengekstrak gula daripada molase kerana ia membentuk sakarida larut yang daripadanya gula boleh dijana semula dengan mudah melalui tindakan karbon dioksida. SrS monosulfide digunakan sebagai agen penyahpilang dan bahan dalam fosfor peranti elektroluminescent dan cat bercahaya.
Ferit Strontium membentuk keluarga sebatian dengan formula am SrFexOy, diperoleh hasil daripada suhu tinggi (1000-1300 °C) tindak balas SrCO3 danFe2O3. Ia digunakan untuk membuat magnet seramik, yang digunakan secara meluas dalam pembesar suara, motor pengelap cermin depan kereta dan mainan kanak-kanak.
Pengeluaran
Celestite paling bermineral SrSO4 ditukar kepada karbonat dalam dua cara: sama ada dilarutkan secara langsung dengan larutan natrium karbonat atau dipanaskan dengan arang batu untuk membentuk sulfida. Pada peringkat kedua, bahan berwarna gelap diperolehi, mengandungi terutamanya strontium sulfida. "Abu hitam" ini larut dalam air dan ditapis. Strontium karbonat memendakan daripada larutan sulfida dengan memasukkan karbon dioksida. Sulfat dikurangkan kepada sulfida melalui pengurangan karboterma SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. Sel boleh dihasilkan melalui sentuhan elektrokimia katodik, di mana rod besi yang disejukkan, bertindak sebagai katod, menyentuh permukaan campuran kalium dan strontium klorida, dan naik apabila strontium mengeras di atasnya. Tindak balas pada elektrod boleh diwakili seperti berikut: Sr2+ + 2e- → Sr (katod); 2Cl- → Cl2 + 2e- (anod).
Metallic Sr juga boleh diperolehi daripada oksidanya dengan aluminium. Ia mudah ditempa dan mulur, konduktor elektrik yang baik, tetapi digunakan agak sedikit. Salah satu kegunaannya adalah sebagai agen pengaloi untuk aluminium atau magnesium dalam tuangan blok silinder. Strontium meningkatkan kebolehmesinan dan rintangan rayapanlogam. Cara alternatif untuk mendapatkan strontium ialah mengurangkan oksidanya dengan aluminium dalam vakum pada suhu penyulingan.
Penggunaan komersial
Strontium unsur kimia digunakan secara meluas dalam kaca tiub sinar katod TV berwarna untuk menghalang penembusan sinar-X. Ia juga boleh digunakan dalam cat semburan. Ini nampaknya merupakan salah satu sumber pendedahan awam yang paling mungkin kepada strontium. Selain itu, unsur tersebut digunakan untuk menghasilkan magnet ferit dan menapis zink.
Garam Strontium digunakan dalam piroteknik kerana ia mewarnakan api merah apabila dibakar. Dan aloi garam strontium dengan magnesium digunakan sebagai sebahagian daripada campuran pembakar dan isyarat.
Titate mempunyai indeks biasan yang sangat tinggi dan penyebaran optikal, menjadikannya berguna dalam optik. Ia boleh digunakan sebagai pengganti berlian, tetapi jarang digunakan untuk tujuan ini kerana kelembutannya yang melampau dan terdedah kepada calar.
Strontium aluminate ialah fosforus terang dengan kestabilan pemfosforensan yang tahan lama. Oksida kadangkala digunakan untuk meningkatkan kualiti sayu seramik. Isotop 90Sr ialah salah satu pemancar beta tenaga tinggi tahan lama terbaik. Ia digunakan sebagai sumber kuasa untuk penjana termoelektrik radioisotop (RTG), yang menukar haba yang dibebaskan semasa pereputan unsur radioaktif kepada elektrik. Peranti ini digunakan dalamkapal angkasa, stesen cuaca jauh, pelampung navigasi, dsb. - di mana sumber kuasa nuklear elektrik yang ringan dan tahan lama diperlukan.
Penggunaan perubatan strontium: pencirian sifat, rawatan dengan ubat
Isotope 89Sr ialah bahan aktif dalam ubat radioaktif Metastron, digunakan untuk merawat sakit tulang yang disebabkan oleh kanser prostat metastatik. Unsur kimia strontium bertindak seperti kalsium, ia terutamanya termasuk dalam tulang di tempat-tempat dengan peningkatan osteogenesis. Penyetempatan ini memfokuskan kesan sinaran pada lesi kanser.
Radioisotop 90Sr juga digunakan dalam terapi kanser. Sinaran beta dan separuh hayatnya yang panjang sesuai untuk terapi sinaran permukaan.
Ubat eksperimen yang dibuat dengan menggabungkan strontium dengan asid ranelik menggalakkan pertumbuhan tulang, meningkatkan ketumpatan tulang dan mengurangkan patah tulang. Stronium ranelate didaftarkan di Eropah sebagai rawatan untuk osteoporosis.
Strontium klorida kadangkala digunakan dalam ubat gigi untuk gigi sensitif. Kandungannya mencapai 10%.
Langkah berjaga-jaga
Strontium tulen mempunyai aktiviti kimia yang tinggi, dan dalam keadaan hancur, logam itu menyala secara spontan. Oleh itu, unsur kimia ini dianggap bahaya kebakaran.
Kesan pada tubuh manusia
Tubuh manusia menyerap strontium dengan cara yang sama seperti kalsium. dua iniUnsur-unsurnya sangat serupa secara kimia sehinggakan bentuk Sr yang stabil tidak menimbulkan risiko kesihatan yang ketara. Sebaliknya, isotop radioaktif 90Sr boleh menyebabkan pelbagai gangguan dan penyakit tulang, termasuk kanser tulang. Unit strontium digunakan untuk mengukur sinaran 90Sr.
