Nguyên tố hóa học stronti - mô tả, tính chất và công thức

2024 Tác giả: Angel Austin | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-02 17:58

Stronti (Sr) là một nguyên tố hóa học, kim loại kiềm thổ thuộc nhóm thứ 2 của bảng tuần hoàn. Được sử dụng trong đèn tín hiệu màu đỏ và phốt pho, gây nguy hiểm lớn cho sức khỏe do ô nhiễm phóng xạ.

Lịch sử khám phá

Khoáng sản từ mỏ chì gần làng Strontian ở Scotland. Ban đầu nó được công nhận là một loại bari cacbonat, nhưng Adair Crawford và William Cruikshank đã đề xuất vào năm 1789 rằng nó là một chất khác. Nhà hóa học Thomas Charles Hope đặt tên cho khoáng chất mới là strontit theo tên làng, và stronti oxit SrO tương ứng, stronti. Kim loại này được phân lập vào năm 1808 bởi Sir Humphry Davy, người đã điện phân hỗn hợp hydroxit hoặc clorua ướt với oxit thủy ngân bằng cách sử dụng một cực âm thủy ngân và sau đó làm bay hơi thủy ngân khỏi hỗn hống thu được. Anh ấy đặt tên cho nguyên tố mới bằng cách sử dụng gốc của từ "strontium".

Tự nhiên

Sự phong phú tương đối của stronti, nguyên tố thứ 38 của bảng tuần hoàn, trong không gian được ước tính là 18,9 nguyên tử cho mỗi 10 nguyên tử silicon6. Đó là về0,04% khối lượng của vỏ trái đất. Nồng độ trung bình của nguyên tố trong nước biển là 8 mg / L.

Nguyên tố hóa học stronti được tìm thấy rộng rãi trong tự nhiên và được ước tính là chất có nhiều thứ 15 trên Trái đất, đạt nồng độ 360 phần triệu. Với khả năng phản ứng cực mạnh, nó chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Các khoáng chất chính của nó là celestine (sulfat SrSO₄) và strontianite (cacbonat SrCO_{3). Trong số này, celestite xuất hiện với số lượng đủ để khai thác có lãi, hơn 2/3 nguồn cung trên thế giới đến từ Trung Quốc, và Tây Ban Nha và Mexico cung cấp phần lớn phần còn lại. Tuy nhiên, khai thác strontianite có lợi hơn vì stronti thường được sử dụng ở dạng cacbonat hơn, nhưng có tương đối ít tiền gửi được biết đến.}

Thuộc tính

Stronti là một kim loại mềm, tương tự như chì, khi cắt ra sẽ tỏa sáng như bạc. Trong không khí, nó nhanh chóng phản ứng với oxy và hơi ẩm có trong khí quyển, tạo ra màu hơi vàng. Do đó, nó phải được bảo quản cách ly với khối không khí. Thông thường nó được lưu trữ trong dầu hỏa. Nó không xảy ra ở trạng thái tự do trong tự nhiên. Cùng với canxi, stronti chỉ có trong 2 loại quặng chính: celestite (SrSO₄) và strontianite (SrCO_3).

Trong dãy các nguyên tố hóa học magie-canxi-stronti (kim loại kiềm thổ) Sr nằm ở nhóm 2 (2A cũ) của bảng tuần hoàn giữa Ca và Ba. Ngoài ra, nó còn nằm ở thời kỳ thứ 5 giữa rubidi và yttrium. Vì bán kính nguyên tử của strontitương tự như bán kính của canxi, nó dễ dàng thay thế chất sau trong các khoáng chất. Nhưng nó mềm hơn và dễ phản ứng hơn trong nước. Tạo thành hydroxit và khí hydro khi tiếp xúc. Đã biết 3 dạng thù hình của stronti với các điểm chuyển tiếp là 235 ° C và 540 ° C.

Kim loại kiềm thổ thường không phản ứng với nitơ dưới 380 ° C và chỉ tạo thành oxit ở nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, ở dạng bột, stronti tự bốc cháy để tạo thành oxit và nitrua.

Tính chất hóa học và vật lý

Tính chất của nguyên tố hóa học stronti theo phương án:

Tên, ký hiệu, số nguyên tử: stronti, Sr, 38.
Nhóm, dấu chấm, khối: 2, 5, s.
Khối lượng nguyên tử: 87,62 g / mol.
E-config: [Kr] 5s2.
Sự phân bố electron trong các lớp vỏ: 2, 8, 18, 8, 2.
Mật độ: 2,64g / cm3.
Điểm nóng chảy và sôi: 777 ° C, 1382 ° C.
Trạng thái oxy hóa: 2.

Đồng vị

Stronti tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vị bền:⁸⁸Sr (82,6%),⁸⁶Sr (9,9%),⁸⁷Sr (7,0%) và⁸⁴Sr (0,56%). Trong số này, chỉ có⁸⁷Sr là gây phóng xạ - nó được hình thành do sự phân rã của đồng vị phóng xạ của rubidi⁸⁷Rb với chu kỳ bán rã 4,88 × 10¹⁰năm. Người ta tin rằng⁸⁷Sr được tạo ra trong quá trình "tổng hợp hạt nhân nguyên thủy" (giai đoạn đầu của Vụ nổ lớn) cùng với các đồng vị⁸⁴Sr, 86^{Sr và}88^{Sr. Tùy thuộc vàovị trí, tỷ lệ của}87^{Sr và}86^{Sr có thể chênh lệch hơn 5 lần. Điều này được sử dụng để xác định niên đại các mẫu địa chất và xác định nguồn gốc của các bộ xương và đồ tạo tác bằng đất sét.}

Kết quả của phản ứng hạt nhân, người ta thu được khoảng 16 đồng vị phóng xạ tổng hợp của stronti, trong đó bền nhất là90Sr (chu kỳ bán rã 28,9 năm). Đồng vị này, được tạo ra trong một vụ nổ hạt nhân, được coi là sản phẩm phân rã nguy hiểm nhất. Do tính chất hóa học tương tự như canxi, nó được hấp thụ vào xương và răng, nơi nó tiếp tục đẩy các điện tử ra ngoài, gây tổn thương bức xạ, tổn thương tủy xương, phá vỡ sự hình thành các tế bào máu mới và gây ung thư.

Tuy nhiên, trong các điều kiện được kiểm soát về mặt y tế, stronti được sử dụng để điều trị một số khối u ác tính bề ngoài và ung thư xương. Nó cũng được sử dụng dưới dạng stronti florua trong các nguồn dòng điện hóa học và trong các máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ, biến nhiệt của quá trình phân rã phóng xạ thành điện năng, đóng vai trò là nguồn năng lượng nhẹ, tồn tại lâu dài trong các phao điều hướng, trạm thời tiết từ xa và tàu vũ trụ.

89Sr được sử dụng để điều trị ung thư vì nó tấn công mô xương, tạo ra bức xạ beta và phân hủy sau vài tháng (thời gian bán hủy 51 ngày).

Nguyên tố hóa học stronti không cần thiết cho các dạng sống cao hơn, muối của nó thường không độc. Những gì làm cho 90Sr nguy hiểm, được sử dụng để tăng mật độ và sự phát triển của xương.

Kết nối

Tính chất của nguyên tố hóa học stronti rất giống với canxi. Trong các hợp chất, Sr có trạng thái oxi hóa riêng +2 là ion Sr2 +. Kim loại là một chất khử hoạt động và dễ dàng phản ứng với halogen, oxy và lưu huỳnh để tạo ra halogenua, oxit và sunfua.

Các hợp chất stronti có giá trị thương mại khá hạn chế, vì các hợp chất canxi và bari tương ứng thường hoạt động tương tự nhưng rẻ hơn. Tuy nhiên, một số trong số chúng đã được ứng dụng trong ngành công nghiệp. Người ta vẫn chưa tìm ra những chất nào để đạt được màu đỏ thẫm trong pháo hoa và đèn tín hiệu. Hiện tại chỉ có các muối stronti như Sr (NO₃)₂và Sr (ClO) chlorate được sử dụng để đạt được màu này. 3 ₎2_{. Khoảng 5-10% tổng sản lượng của nguyên tố hóa học này được tiêu thụ bởi pháo hoa. Stronti hydroxit Sr (OH)}2_{đôi khi được sử dụng để chiết xuất đường từ mật đường vì nó tạo thành một saccharide hòa tan mà từ đó đường có thể dễ dàng tái sinh nhờ tác dụng của carbon dioxide. SrS monosulfide được sử dụng như một chất làm rụng lông và một thành phần trong phốt pho của các thiết bị điện phát quang và sơn dạ quang.}

Ferit stronti tạo thành một họ hợp chất có công thức chung là SrFe_xO_y, thu được do nhiệt độ cao (1000-1300 ° C) phản ứng SrCO₃vàFe₂O_{3. Chúng được sử dụng để làm nam châm gốm, được sử dụng rộng rãi trong loa, động cơ gạt nước kính chắn gió ô tô và đồ chơi trẻ em.}

Sản xuất

Celestite khoáng hóa hầu hết SrSO₄được chuyển thành cacbonat theo hai cách: hoặc trực tiếp rửa trôi với dung dịch natri cacbonat hoặc đun nóng với than để tạo thành sunfua. Ở giai đoạn thứ hai, thu được một chất có màu sẫm, chứa chủ yếu là stronti sunfua. "Tro đen" này hòa tan trong nước và được lọc. Stronti cacbonat kết tủa từ dung dịch sunfua bằng cách đưa vào khí cacbonic. Sunfat bị khử thành sunfua bằng cách khử cacbohydrat SrSO₄+ 2C → SrS + 2CO₂. Tế bào có thể được tạo ra bằng cách tiếp xúc điện hóa catốt, trong đó một thanh sắt nguội, đóng vai trò là cực âm, tiếp xúc với bề mặt của hỗn hợp kali và stronti clorua, và tăng lên khi stronti đông đặc trên nó. Các phản ứng trên các điện cực có thể được biểu diễn như sau: Sr^{2 +}+ 2e^-→ Sr (cathode); 2Cl^-→ Cl₂+ 2e^{-(cực dương).}

đặc điểm của stronti về đặc tính điều trị bằng thuốc

Sr kim loại cũng có thể được phục hồi từ oxit của nó với nhôm. Nó dễ uốn và dẻo, dẫn điện tốt, nhưng được sử dụng tương đối ít. Một trong những ứng dụng của nó là làm chất tạo hợp kim cho nhôm hoặc magiê trong việc đúc khối xi lanh. Stronti cải thiện khả năng gia công và khả năng chống rãokim loại. Một cách khác để thu được stronti là khử oxit của nó bằng nhôm trong chân không ở nhiệt độ chưng cất.

Sử dụng thương mại

Nguyên tố hóa học stronti được sử dụng rộng rãi trong thủy tinh của ống tia âm cực TV màu để ngăn chặn sự xâm nhập của tia X. Nó cũng có thể được sử dụng trong sơn phun. Đây dường như là một trong những nguồn phơi nhiễm công khai với stronti nhiều nhất. Ngoài ra, nguyên tố này còn được sử dụng để sản xuất nam châm ferit và luyện kẽm.

Muối stronti được sử dụng trong pháo hoa vì chúng tạo màu đỏ cho ngọn lửa khi đốt cháy. Và hợp kim của muối stronti với magiê được sử dụng như một phần của hỗn hợp cháy và tín hiệu.

Titanate có chỉ số khúc xạ và tán quang cực cao, rất hữu ích trong quang học. Nó có thể được sử dụng để thay thế cho kim cương, nhưng hiếm khi được sử dụng cho mục đích này do tính chất cực kỳ mềm và dễ bị trầy xước.

tính chất stronti của các nguyên tố hóa học

Stronti aluminat là một loại phốt pho sáng có tính ổn định lân quang lâu dài. Oxit đôi khi được sử dụng để cải thiện chất lượng của men gốm. Đồng vị90Sr là một trong những chất phát beta năng lượng cao có tuổi thọ cao nhất. Nó được sử dụng làm nguồn năng lượng cho máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG), chuyển đổi nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình phân hủy của các nguyên tố phóng xạ thành điện năng. Những thiết bị này được sử dụng trongtàu vũ trụ, trạm thời tiết từ xa, phao điều hướng, v.v. - nơi cần có nguồn điện hạt nhân nhẹ và có tuổi thọ cao.

Sử dụng stronti trong y tế: đặc điểm tính chất, điều trị bằng thuốc

Isotope89Sr là thành phần hoạt chất trong thuốc phóng xạ Metastron, được sử dụng để điều trị đau xương do ung thư tuyến tiền liệt di căn. Nguyên tố hóa học stronti hoạt động giống như canxi, nó chủ yếu được đưa vào xương ở những nơi tăng sinh xương. Bản địa hóa này tập trung hiệu ứng bức xạ vào tổn thương ung thư.

Đồng vị phóng xạ90Sr cũng được sử dụng trong liệu pháp điều trị ung thư. Bức xạ beta và thời gian bán hủy dài của nó là lý tưởng cho liệu pháp bức xạ bề mặt.

Một loại thuốc thử nghiệm được tạo ra bằng cách kết hợp stronti với axit ranelic thúc đẩy sự phát triển của xương, tăng mật độ xương và giảm gãy xương. Stronium ranelate đã được đăng ký ở Châu Âu như một phương pháp điều trị loãng xương.

Stronti clorua đôi khi được sử dụng trong kem đánh răng cho răng nhạy cảm. Hàm lượng của nó đạt 10%.

trong một loạt các nguyên tố hóa học magie canxi stronti

Biện pháp phòng ngừa

Stronti nguyên chất có hoạt tính hóa học cao, và ở trạng thái nghiền nát, kim loại sẽ tự bốc cháy. Do đó, nguyên tố hóa học này được coi là nguy cơ cháy nổ.

Tác dụng đối với cơ thể con người

Cơ thể con người hấp thụ stronti giống như canxi. Hai cái nàyCác nguyên tố giống nhau về mặt hóa học đến mức các dạng ổn định của Sr không gây ra nguy cơ sức khỏe đáng kể. Ngược lại, đồng vị phóng xạ⁹⁰Sr có thể dẫn đến các bệnh và rối loạn xương khác nhau, bao gồm cả ung thư xương. Đơn vị stronti được sử dụng để đo bức xạ hấp thụ^90Sr.