L'estronci (Sr) és un element químic, un metall alcalinotérreo del 2n grup de la taula periòdica. S'utilitza en llums de senyal vermelles i fòsfors, suposa un perill important per a la salut en la contaminació radioactiva.
Historial de descobriments
Mineral d'una mina de plom prop del poble de Strontian a Escòcia. Originalment es va reconèixer com una varietat de carbonat de bari, però Adair Crawford i William Cruikshank van suggerir el 1789 que era una substància diferent. El químic Thomas Charles Hope va anomenar el nou mineral estrontita després del poble, i el corresponent òxid d'estronci SrO, estronci. El metall va ser aïllat el 1808 per Sir Humphry Davy, que va electrolitzar una barreja d'hidròxid o clorur humit amb òxid de mercuri mitjançant un càtode de mercuri i després va evaporar el mercuri de l'amalgama resultant. Va anomenar el nou element utilitzant l'arrel de la paraula "estronci".
Estar a la natura
L'abundància relativa de l'estronci, el trenta-vuitè element de la taula periòdica, a l'espai s'estima en 18,9 àtoms per cada 106 àtoms de silici. Es tracta de0,04% de la massa de l'escorça terrestre. La concentració mitjana de l'element a l'aigua de mar és de 8 mg/L.
L'element químic estronci es troba àmpliament a la natura i s'estima que és la 15a substància més abundant a la Terra, arribant a concentracions de 360 parts per milió. Donada la seva reactivitat extrema, només existeix en forma de compostos. Els seus principals minerals són la celestina (sulfat SrSO4) i l'estroncianita (carbonat SrCO3). D'aquestes, la celestita es presenta en quantitats suficients per a una mineria rendible, més de 2/3 de l'oferta mundial prové de la Xina, i Espanya i Mèxic subministren la major part de la resta. Tanmateix, és més rendible extreure estroncianita, perquè l'estronci s'utilitza més sovint en forma de carbonat, però hi ha relativament pocs jaciments coneguts.
Propietats
Estronci és un metall tou, semblant al plom, que brilla com la plata quan es talla. A l'aire, reacciona ràpidament amb l'oxigen i la humitat presents a l'atmosfera, adquirint un to groguenc. Per tant, s'ha d'emmagatzemar aïllada de les masses d'aire. Molt sovint s'emmagatzema en querosè. No es produeix en estat lliure a la natura. Acompanyant el calci, l'estronci només s'inclou en 2 minerals principals: celestita (SrSO4) i estroncianita (SrCO3)..
A la sèrie d'elements químics magnesi-calci-estronci (metalls alcalinotèrres) Sr es troba al grup 2 (antic 2A) de la taula periòdica entre Ca i Ba. A més, es troba en el 5è període entre el rubidi i l'itri. Des del radi atòmic de l'estroncisemblant al radi del calci, substitueix fàcilment aquest últim en minerals. Però és més suau i més reactiu a l'aigua. Forma hidròxid i hidrogen gasós en contacte. Es coneixen 3 al·lòtrops d'estronci amb punts de transició de 235 °C i 540 °C.
El metall alcalinotèrreu generalment no reacciona amb nitrogen per sota dels 380 °C i només forma un òxid a temperatura ambient. Tanmateix, en forma de pols, l'estronci s'encén espontàniament per formar òxid i nitrur.
Propietats químiques i físiques
Caracterització de l'element químic estronci segons el pla:
- Nom, símbol, nombre atòmic: estronci, Sr, 38.
- Grup, punt, bloc: 2, 5, s.
- Massa atòmica: 87,62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Distribució d'electrons en capes: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensitat: 2,64 g/cm3.
- Puntos de fusió i ebullició: 777 °C, 1382 °C.
- Estat d'oxidació: 2.
Isòtops
L'estronci natural és una barreja de 4 isòtops estables: 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7,0%) i 84Sr (0,56%). D'aquests, només 87Sr és radiogènic: està format per la desintegració de l'isòtop radioactiu del rubidi 87Rb amb una semivida de 4,88 × 10 10 anys. Es creu que 87Sr es va produir durant la "nucleosíntesi primordial" (una etapa inicial del Big Bang) juntament amb els isòtops 84Sr,86 Sr i 88Sr. Depenent de laubicacions, la proporció de 87Sr i 86Sr pot diferir més de 5 vegades. S'utilitza per datar mostres geològiques i per determinar l'origen d'esquelets i artefactes d'argila.
Com a resultat de les reaccions nuclears, es van obtenir uns 16 isòtops radioactius sintètics de l'estronci, dels quals el més durador és 90Sr (vida mitjana 28,9 anys). Aquest isòtop, produït en una explosió nuclear, es considera el producte de desintegració més perillós. A causa de la seva semblança química amb el calci, s'absorbeix als ossos i les dents, on continua expulsant electrons, causant danys per radiació, danys a la medul·la òssia, alterant la formació de noves cèl·lules sanguínies i causant càncer.
No obstant això, en condicions controlades mèdicament, l'estronci s'utilitza per tractar determinades tumors malignes superficials i càncers d'os. També s'utilitza en forma de fluorur d'estronci en fonts de corrent químic i en generadors termoelèctrics de radioisòtops, que converteixen la calor de la seva desintegració radioactiva en electricitat, servint com a fonts d'energia lleugeres i de llarga vida en boies de navegació, estacions meteorològiques remotes i naus espacials.
89Sr s'utilitza per tractar el càncer perquè ataca el teixit ossi, produeix radiació beta i decau al cap d'uns mesos (vida mitjana 51 dies).
L'element químic estronci no és essencial per a les formes de vida superiors, les seves sals solen ser no tòxiques. El que fa90Sr perillós, utilitzat per augmentar la densitat òssia i el creixement.
Connexions
Les propietats de l'element químic estronci són molt semblants a les del calci. En els compostos, Sr té l'estat d'oxidació exclusiu +2 com l'ió Sr2+. El metall és un agent reductor actiu i reacciona fàcilment amb els halògens, l'oxigen i el sofre per produir halogenurs, òxids i sulfurs.
Els compostos d'estronci tenen un valor comercial força limitat, ja que els compostos de calci i bari corresponents solen fer el mateix però són més barats. Tanmateix, alguns d'ells han trobat aplicació a la indústria. Encara no s'ha descobert amb quines substàncies aconseguir un color carmesí en focs artificials i llums de senyal. Actualment només s'utilitzen sals d'estronci com Sr(NO3)2 i clorat de Sr(ClO) per aconseguir aquest color.3)2 . Al voltant del 5-10% de la producció total d'aquest element químic es consumeix per pirotècnia. L'hidròxid d'estronci Sr(OH)2 s'utilitza de vegades per extreure sucre de la melassa perquè forma un sacàrid soluble a partir del qual el sucre es pot regenerar fàcilment per l'acció del diòxid de carboni. El monosulfur de SrS s'utilitza com a agent depilatori i com a ingredient en els fòsfors dels dispositius electroluminescents i de les pintures lluminoses.
Les ferrites d'estronci formen una família de compostos amb la fórmula general SrFexOy, obtinguda com a resultat d'una alta temperatura (1000-1300 °C) reacció SrCO3 iFe2O3. S'utilitzen per fabricar imants de ceràmica, que s'utilitzen àmpliament en altaveus, motors d'eixugaparabrises de cotxes i joguines per a nens.
Producció
La celestita més mineralitzada SrSO4 es converteix en carbonat de dues maneres: ja sigui lixiviada directament amb una solució de carbonat sòdic o escalfada amb carbó per formar sulfur. En la segona etapa s'obté una substància de color fosc, que conté principalment sulfur d'estronci. Aquesta "cendra negra" es dissol en aigua i es filtra. El carbonat d'estronci precipita a partir de la solució de sulfur introduint diòxid de carboni. El sulfat es redueix a sulfur per reducció carbotèrmica SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. La cèl·lula es pot produir per contacte electroquímic catòdic, en el qual una vareta de ferro refredada, actuant com a càtode, toca la superfície d'una barreja de clorurs de potassi i estronci, i s'eleva quan l'estronci s'hi solidifica. Les reaccions als elèctrodes es poden representar de la següent manera: Sr2+ + 2e- → Sr (càtode); 2Cl- → Cl2 + 2e- (ànode).
Metallic Sr també es pot recuperar del seu òxid amb alumini. És mal·leable i dúctil, un bon conductor de l'electricitat, però s'utilitza relativament poc. Un dels seus usos és com a agent d'aliatge d'alumini o magnesi en la fosa de blocs de cilindres. L'estronci millora la mecanització i la resistència a la fluènciametall. Una forma alternativa d'obtenir estronci és reduir el seu òxid amb alumini al buit a una temperatura de destil·lació.
Ús comercial
L'element químic estronci s'utilitza àmpliament al vidre dels tubs de raigs catòdics de TV en color per evitar la penetració dels raigs X. També es pot utilitzar en pintures en aerosol. Aquesta sembla ser una de les fonts més probables d'exposició pública a l'estronci. A més, l'element s'utilitza per produir imants de ferrita i refinar zinc.
Les sals d'estronci s'utilitzen en pirotècnia perquè acoloreixen la flama de vermell quan es cremen. I un aliatge de sals d'estronci amb magnesi s'utilitza com a part de mescles incendiàries i de senyal.
Titanate té un índex de refracció i una dispersió òptica extremadament alts, el que el fa útil en òptica. Es pot utilitzar com a substitut dels diamants, però poques vegades s'utilitza per a aquest propòsit a causa de la seva extrema suavitat i vulnerabilitat a les ratllades.
L'aluminat d'estronci és un fòsfor brillant amb una estabilitat de fosforescència de llarga durada. L'òxid s'utilitza de vegades per millorar la qualitat dels esm alts ceràmics. L'isòtop 90Sr és un dels millors emissors beta d' alta energia de llarga vida. S'utilitza com a font d'energia per als generadors termoelèctrics de radioisòtops (RTG), que converteixen la calor alliberada durant la desintegració dels elements radioactius en electricitat. Aquests dispositius s'utilitzen anaus espacials, estacions meteorològiques remotes, boies de navegació, etc. - on es requereix una font d'energia nuclear-elèctrica lleugera i de llarga vida.
Ús mèdic de l'estronci: caracterització de propietats, tractament amb fàrmacs
Isòtop 89Sr és l'ingredient actiu del medicament radioactiu Metastron, que s'utilitza per tractar el dolor ossi causat pel càncer de pròstata metastàtic. L'element químic estronci actua com el calci, s'inclou principalment a l'os en llocs amb una osteogènesi augmentada. Aquesta localització centra l'efecte de la radiació en la lesió cancerosa.
El radioisòtop 90Sr també s'utilitza en la teràpia del càncer. La seva radiació beta i la seva llarga vida mitjana són ideals per a la radioteràpia superficial.
Un fàrmac experimental fet combinant estronci amb àcid ranèlic afavoreix el creixement ossi, augmenta la densitat òssia i redueix les fractures. El ranelat d'estroni està registrat a Europa com a tractament per a l'osteoporosi.
El clorur d'estronci s'utilitza de vegades en pastes de dents per a dents sensibles. El seu contingut arriba al 10%.
Precaucions
L'estronci pur té una alta activitat química i, en estat triturat, el metall s'encén espontàniament. Per tant, aquest element químic es considera un perill d'incendi.
Efecte sobre el cos humà
El cos humà absorbeix l'estronci de la mateixa manera que el calci. Aquests dosEls elements són tan semblants químicament que les formes estables de Sr no suposen un risc significatiu per a la salut. En canvi, l'isòtop radioactiu 90Sr pot provocar diversos trastorns i mal alties òssies, inclòs el càncer d'os. La unitat d'estronci s'utilitza per mesurar la radiació absorbida 90Sr.
