História, estrutura, propriedades, reações e usos de estrôncio

Ele estrôncio É um metal alcalino cujo símbolo químico é o SR. Recém -cortado é branco com um brilho prateado, mas quando é exposto ao ar, oxida e adquire uma cor amarelada. Por esse motivo, ele deve ser protegido do oxigênio durante o armazenamento.

O estrôncio é extraído de suas veias na forma de minerais Celestite ou Celestina (SRSO₄) e Strontianite (SRCO₃). No entanto, Celestita é a principal maneira pela qual ocorre a exploração de mineração de estrôncio, sendo seus depósitos em terras sedimentares e em associação com enxofre.

Amostra de estrôncio metálico protegido por uma atmosfera de argônio. Fonte: Strontium Unter Argon Schutzgas atmosphäre.JPG Matthias Zepperderivative Work: MaterialScientist [PubSuin Domain]

Celestita é apresentada na forma de cristais rômbicos, geralmente é incolor, vítreo e transparente. Embora o estrôncio seja extraído dessa maneira, ele deve ser transformado em seu respectivo carbonato, do qual é finalmente reduzido.

Em 1790, o estrôncio foi identificado como um novo elemento para Adair Crawford e William Cruickshank, em um mineral de uma mina de chumbo, perto da cidade de Stronção em Argyll, Escosia. O estrôncio foi isolado em 1807 por Humphry Davy, através do uso de eletrólise.

O estrôncio é um metal dúctil maleável e um bom condutor de eletricidade; Mas tem pouco uso industrial e comercial. Uma de suas aplicações é a formação de ligas com alumínio e magnésio, melhorando o gerenciamento e a fluidez desses metais.

Na tabela periódica, o estrôncio está localizado no grupo 2, entre cálcio e bário, descobrindo que algumas de suas propriedades físicas, como densidade, ponto de fusão e dureza, têm valores intermediários em relação aos mostrados para cálcio e bário.

Strontium é apresentado na natureza como quatro isótopos estáveis: o ⁸⁸Sr com abundância de 82,6 %; ele ⁸⁶SR, com 9,9 % de abundância; ele ⁸⁷SR, com 7,0 % de abundância; e ele ⁸⁴Sr, com abundância de 0,56 %.

⁹⁰O SR é um isótopo radioativo que constitui o componente mais prejudicial da chuva radioativa, produto de explosões nucleares e vazamentos de reatores nucleares, pois devido à semelhança entre cálcio e estrôncio, o isótopo é incorporado aos ossos, produzindo câncer ósseo e leucemia.

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História

Um mineral de uma mina de chumbo perto da cidade de Stontian, em Argyll, a Escócia foi estudada. Originalmente, foi identificado como um tipo de carbonato de bário. Mas Adair Crawford e William Cruickshank, em 1789, notaram que a substância estudada era outra em questão.

O químico Thomas Charles Hope nomeou o novo mineral como um veado correspondente.

Em 1790, Crawford e Cruickshank trouxeram a substância estudada e observou que a chama era vermelha carmesim, diferente das chamas observadas até agora nos elementos conhecidos. Eles concluíram que estavam na frente de um novo elemento.

Em 1808, Sir William Humphry Davy, submetido a eletrólise a uma mistura úmida de hidróxido ou cloreto de alongamento com óxido de mercúrio, usando um cátodo de mercúrio. Então, o mercúrio do amálgama formado foi evaporado, sendo o estrôncio livre.

Davy chamou o elemento isolado de Stontium (Strontium).

Estrutura e configuração eletrônica de estrôncio

O estrôncio metálico cristaliza à temperatura ambiente em uma estrutura cúbica centrada na face (FCC).

Nesta estrutura, os átomos de SR estão localizados nos vértices e nas faces do cubo celular unitário. É relativamente mais denso do que outras estruturas (como cúbico ou BCC) por ter quatro átomos de SR no total.

Os átomos de SR permanecem unidos graças ao link metálico, produto da sobreposição de seus orbitais atômicos de Valência em todas as direções dentro do vidro. Este orbital é 5s, que possui dois elétrons de acordo com a configuração eletrônica:

[KR] 5s²

E assim, uma banda 5S se origina e uma banda de condução de 5p (teoria da banda).

Em relação a outras fases de metal, não há muita informação bibliográfica, embora seja certo que seus cristais sofrem transformações quando estão sujeitos a altas pressões.

Números de oxidação

O estrôncio, como outros metais, tem uma alta tendência a perder seus elétrons de valência; Estes são, os dois elétrons orbitais 5s. Assim, os átomos de SR se tornam os cátions divalentes SR²⁺ (M²⁺, Como o resto dos metais alcalinotrosos), isoletrônica para nobre a gás Kripton. Dizem então que o estrôncio tem +2 número de oxidação.

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Quando, em vez de perder dois elétrons, perde apenas um, o cátion é formado⁺; E, portanto, seu número de oxidação é +1. Senhor⁺ É raro em compostos derivados de estrôncio.

Propriedades

Aparência

Branco solto com um brilho metálico, com um leve corante amarelo.

Massa molar

87,62 g/mol.

Ponto de fusão

777 ºC.

Ponto de ebulição

1.377 ºC.

Densidade

-Temperatura ambiente: 2,64 g/cm³

-Estado líquido (ponto de fusão): 2.375 g/cm³

Solubilidade

Álcool e ácido solúvel. Não é solúvel em água, pois reage fortemente com ele.

Calor de fusão

7.43 KJ/mol.

Calor de vaporização

141 KJ/mol.

Capacidade molar térmica

26.4 J/(mol · k).

Eletro-negatividade

0,95 na escala Pauling.

Energia de ionização

Primeiro nível de ionização: 549,5 kJ/mol.

Segundo nível de ionização: 1.064.2 KJ/mol/mol.

Terceiro nível de ionização: 4.138 kJ/mol.

Rádio atômico

Empírico 215 pm.

Rádio covalente

195 ± 22:00.

Expansão térmica

22,5 µm/(m · k) a 25 ° C.

Condutividade térmica

35.4 W/(M · K).

Resistividade elétrica

132 Nω · m a 20 ºC.

Dureza

1.5 na escala MOHS.

Potencial de incêndio

Estrôncio quando é finamente dividido, queima espontaneamente no ar. Além disso, é queimado quando aquecido acima do ponto de fusão e pode constituir um perigo de explosão quando exposto ao calor de uma chama.

Armazenar

Para evitar oxidação de estrôncio, é recomendável salvá -lo imerso em querosene ou gasolina. O estrôncio deve ser armazenado em um local fresco e bem ventilado, longe de um material orgânico e outros materiais facilmente oxidáveis.

Nomenclatura

Como o número de oxidação +1 não é tão comum, supõe -se que exista apenas +2 para simplificação da nomenclatura em torno dos compostos de estrôncio. É por isso que, na nomenclatura de ações, o (ii) é ignorado no final dos nomes; E na nomenclatura tradicional, eles sempre terminam com o sufixo -ico.

Por exemplo, o SRO é a mancha ou óxido de óxido, de acordo com o estoque e as nomenclaturas tradicionais, respectivamente.

Formas

Devido à sua grande reatividade, o estrôncio de metal não é isolado na natureza. No entanto, pode ser encontrado em seu estado elementar protegido do oxigênio, por imersão no querosene ou na atmosfera de gases inertes (como gases nobres).

Também está formando ligas com alumínio e magnésio, bem como um agregado a uma lata e liga de chumbo. Estrôncio está em forma iônica (SR²⁺) dissolvido no chão ou em água do mar, etc.

Portanto, falar sobre estrôncio está se referindo aos cátions SR²⁺ (E em um grau mais baixo, SR⁺).

Também pode interagir em forma iônica com outros elementos para formar sais ou outros compostos químicos; como cloreto, carbonato, sulfato, sulfeto de estrôncio, etc.

O estrôncio está fundamentalmente presente em dois minerais: Celestita ou Celestina (SRSO₄) E o Strontita (SRCO₃). Celestita é a principal fonte de extração de mineração de larice.

Strontium tem 4 isótopos naturais, dos quais aquele em maior abundância é o ⁸⁸Senhor. Existem também numerosos isótopos radioativos, produzidos artificialmente em reatores nucleares.

Artigo biológico

Uma função biológica do estrôncio nos vertebrados não é conhecida. Devido à sua semelhança com o cálcio, ele pode substituí -lo nos tecidos ósseos; isto é, o SR²⁺desloca ca²⁺. Mas a proporção encontrada no osso entre estrôncio e cálcio está entre 1/1.000 e 1/2.000; isto é, extremamente baixo.

Portanto, o estrôncio não deve cumprir uma função biológica natural nos ossos.

O ranelato de estrôncio tem sido usado no tratamento da osteoporose, pois produz um endurecimento dos ossos; Mas, de qualquer forma, esta é uma ação terapêutica.

Um dos poucos exemplos de uma função biológica de Stronncium é apresentada na Acantharea, um protozoário de rádio que tem um esqueleto com a presença de estrôncio.

Onde está e produção

Cristal Celestita, uma fonte mineralógica de estrôncio. Fonte: Aram Dishan (Usuário: Aramgutang) [Domínio Público]

Estrôncio é aproximadamente 0,034 % de todas as rochas ígneas. No entanto, apenas dois minerais: Celestita ou Celestina são encontrados em depósitos com importante conteúdo de estrôncio.

Dos dois importantes minerais de fortaleza, apenas o Celestite está em uma quantia suficiente em depósitos sedimentares que permitem que a criação de instalações extraia o estrôncio.

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A estrutura é mais útil que a Celestita, uma vez que a maior parte do estrôncio é produzida na forma de carbonato de estrôncio; Mas apenas alguns depósitos foram encontrados que permitem exploração sustentável de mineração.

O teor de estrôncio na água do mar varia entre 82 e 90 µmol/L, uma concentração muito menor que o cálcio, entre 9,6 e 11 mmol/L.

Quase toda a exploração de mineração baseia. Apesar disso, o estrôncio é produzido principalmente na forma de carbonato de estrôncio.

Método de Pidgeon

Celestita é incinerada na presença de carvão para transformar o sulfato de estrôncio em sulfeto de estrôncio. No segundo estágio, o material escuro que contém sulfeto de estrôncio, dissolve -se em água e filtros.

Em seguida, a solução de sulfeto de estrôncio é tratada com dióxido de carbono, para produzir precipitação de carbonato de estrôncio.

Estrôncio pode ser isolado por uma variante do método de Pidgeon. A reação do óxido de estrôncio e do alumínio é produzida no vácuo, onde o estrôncio é convertido em gás e transportado através da turbura de produção para os capacitores, onde precipita como sólido.

Eletrólise

O estrôncio pode ser obtido na forma de barras por meio do método de eletrólise do cátodo de contato. Neste procedimento, uma barra de ferro resfriada que atua como cátodo, entra em contato com a superfície de uma mistura derretida de cloreto de potássio e cloreto de estrôncio.

À medida que o estrôncio solidifica no cátodo (barra de ferro), o bar aumenta.

Reações

Com calcógenos e halogênios

O estrôncio é um metal reduzido ativo e reage com halogênios, oxigênio e enxofre para produzir halogenetos, óxidos e sulfeto, respectivamente. O estrôncio é um metal prateado, mas oxidado formando óxido de estrôncio quando exposto ao ar:

MR (S) +1/2₂(g) => SRO (s)

O óxido forma uma camada escura na superfície do metal. Enquanto sua reação com cloro e enxofre são os seguintes:

MR (S)+ CL₂(g) => srcl₂(S)

MR (s) + s (l) => srs (s)

Strontium reage com enxofre fundido.

Com o ar

Pode ser combinado com oxigênio para formar peróxido de estrôncio; Mas requer para sua formação de alta pressão de oxigênio. Ele também pode reagir com nitrogênio para produzir nitreto fortalecente:

3SR (s) + n₂(g) => sr₃N₂(S)

No entanto, a temperatura deve ser maior que 380 ° C para que a reação ocorra.

Com água

O estrôncio pode reagir violentamente com a água para formar hidróxido de estrôncio, SR (OH)₂ e gás hidrogênio. A reação entre estrôncio e água não tem a violência observada na reação entre metais alcalinos e água, bem como a observada no caso do bário.

Com ácidos e hidrogênio

O estrôncio pode reagir com ácido sulfúrico e ácido nítrico a se originar, respectivamente, sulfato e nitrato de estrôncio. Ele também combina quente com hidrogênio para causar hidreto de estrôncio.

O estrôncio, como outros elementos pesados ​​dos blocos da tabela periódica, possui uma ampla gama de números de coordenação; como 2, 3, 4, 22 e 24, observados em compostos como SRCD_onze e Srzn₁₃, por exemplo.

Formulários

- Estrôncio elementar

Ligas

É usado como um modificador eutético para melhorar a resistência e a ductilidade da liga al-Ag. É usado como inocente na fundição de ferro dúctil para controlar a formação de grafite. Também é adicionado a estanho e ligas de chumbo para adicionar dureza e ductilidade.

Além disso, é usado como desoxidante de cobre e bronze. STRONTIO DE PEQUENA QUENTIDADE é adicionado ao alumínio fundido para otimizar o metal fundido Mel.

É um agente de liga para alumínio ou magnésio usado na fundição de blocos de motor e rodas. Strontium melhora o gerenciamento e a fluidez do metal ao qual está ligado à liga.

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Isótopos

Apesar de sua ação prejudicial, o ⁹⁰O SR é usado como um gerador termoelétrico, usando a energia calórica de sua radiação para produzir eletricidade a longo prazo, com aplicação em veículos espaciais, estações de pesquisa remota e em bóias de navegação.

Ele ⁸⁹O SR tem sido usado no tratamento do câncer ósseo, usando sua emissão radioativa do tipo β para a destruição de células tumorais.

O Atom Strontium tem sido usado para estabelecer um sistema de medição de tempo, que mal atrasa um segundo a cada 200 milhões de anos. O que o torna o relógio mais de precisão.

- Compostos

Carbonato

Feritas e ímãs

Carbonato de estrôncio (SRCO₃) reagir com óxido férrico (fé₂QUALQUER₃) A uma temperatura entre 1.000 e 1.300 ºC, para formar uma ferrita de estrôncio. Esta família Feritas tem uma fórmula geral de SRFE_xQUALQUER₄.

Ímãs de cerâmica são feitos de ferritas e são usados ​​em várias aplicações. Entre eles: elaboração do orador, motores de limpeza de pára -brisa e brinquedos infantis.

O carbonato de estrôncio também é usado na produção de vidro para telas de televisão e unidades de visualização.

Vidro

Além de melhorar a propriedade de vidro para telas de cristal líquido (LCD), também é usado no esmalte da cerâmica para pratos, reforçando sua resistência a ser arranhada e a formação de bolhas durante o cozimento.

É usado na produção de vidro utilizável em ótica, copo e iluminação. Também faz parte da fibra de vidro e do vidro laboratório e farmacêutico, pois aumenta a dureza e a resistência ao arranhão, bem como seu brilho.

Produção de metal e sais

É usado na obtenção de um zinco de alta pureza, pois contribui para a eliminação da impureza do chumbo. Ajuda na produção de cromato de estrôncio, composto que é usado como inibidor de corrosão na impressão de tintas.

Águas residuais e lâmpadas fosforescentes

É usado no tratamento de águas residuais para eliminação de sulfato. Além disso, é usado na produção de ácido ortofosfórico, usado na elaboração de lâmpadas fluorescentes.

Pirotecnia

O carbonato de estrôncio, como outros sais de estrôncio, é usado em fogos de artifício para fornecer uma cor vermelha vermelha. Coloração que também é usada em testes de detecção de estrôncio.

Hidróxido

É usado na extração de açúcar de beterraba, pois o hidróxido de estrôncio é combinado com açúcar para causar um sacarídeo complexo. O complexo pode ser dissociado pela ação do dióxido de carbono, deixando sem açúcar. Também é usado na estabilização plástica.

Óxido

Está presente no vidro que eles usam na fabricação do tubo de imagem de uma TV, este aplicativo começa em 1970. As televisões coloridas, bem como outros dispositivos que contêm raios de cátodo, são forçados a usar estrôncio na placa da frente para interromper os raios X.

Esses televisores já são desuso, porque os tubos do cátodo foram substituídos por outros dispositivos e, portanto, o uso de compostos de estrôncio não é necessário.

Por outro lado, o óxido de estrôncio é usado para melhorar a qualidade dos esmaltes de cerâmica.

Cloreto

O cloreto de estrôncio é usado em algumas pastas dentárias para dentes sensíveis e na elaboração de fogos de artifício. Além disso, é usado de maneira limitada para a eliminação de gases indesejados em contêineres a vácuo.

Ranelato

É usado no tratamento da osteoporose, pois aumenta a densidade óssea e reduz a incidência de fraturas. Aplicado topicamente, inibe a irritação sensorial. No entanto, seu uso diminuiu porque há evidências de que a incidência de doenças cardiovasculares aumenta.

Aluminado

É usado como doponte na indústria eletrônica. Também é frequentemente usado para brilhar certos brinquedos na escuridão, pois é um composto quimicamente e biologicamente inerte.

Referências

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