STRONSIYUM: TARIHÇESI, YAPISI, ÖZELLIKLERI, REAKSIYONLARI VE KULLANIMLARI - KIMYA - 2025

Stronsiyum , kimyasal simgesi Bay Taze kesilmiş bir gümüş parlaklığa sahip beyaz bir alkalin toprak metal, fakat hava okside maruz kalır ve zaman sarımsı bir renk elde eder. Bu nedenle depolama sırasında oksijenden korunmalıdır.

Stronsiyum damarlarından selestit veya selestin (SrSO ₄ ) ve stroniyanit (SrCO ₃ ) mineralleri şeklinde çıkarılır . Bununla birlikte, selestit, stronsiyum madenciliğinin meydana geldiği ana formdur, tortuları tortul topraklarda ve kükürt ile ilişkilidir.

Bir argon atmosferi ile korunan metalik stronsiyum örneği. Kaynak: Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Matthias Zepperderivatif çalışma: Malzeme bilimci

Selestit, eşkenar dörtgen kristaller şeklinde oluşur, genellikle renksiz, camsı ve şeffaftır. Stronsiyum bu şekilde ekstrakte edilmesine rağmen, sonunda indirgendiği kendi karbonatına dönüştürülmelidir.

1790'da, İskoçya'nın Argyll kentindeki Strontion kasabası yakınlarındaki bir kurşun madeninde bulunan bir mineralde, Stronsiyum Adair Crawford ve William Cruickshank tarafından yeni bir element olarak tanımlandı. Stronsiyum, 1807'de Humphry Davy tarafından elektroliz kullanılarak izole edildi.

Stronsiyum dövülebilir, sünek bir metaldir ve iyi bir elektrik iletkenidir; ancak çok az endüstriyel ve ticari kullanıma sahiptir. Uygulamalarından biri, alüminyum ve magnezyum ile alaşımların oluşturulması, bu metallerin işlenmesini ve akışkanlığını geliştirmektir.

Periyodik tabloda stronsiyum, 2. grupta, kalsiyum ve baryum arasında bulunur ve yoğunluk, erime noktası ve sertlik gibi bazı fiziksel özelliklerinin, gösterilenlere göre ara değerlere sahip olduğunu bulur. kalsiyum ve baryum.

Stronsiyum, doğada dört kararlı izotop olarak oluşur: ⁸⁸ Sr,% 82.6 bolluk; ⁸⁶ % 9,9 bollukla Sr; ⁸⁷ % 7.0 bolluğu ile Sr; ve % 0.56 bolluk ile ⁸⁴ Sr.

⁹⁰ Sr, kalsiyum ve stronsiyum arasındaki benzerlik nedeniyle izotop kemiklere dahil edildiği için, radyoaktif serpintinin en zarar verici bileşenini oluşturan radyoaktif bir izotoptur, nükleer patlamalar ve nükleer reaktörlerden sızıntıların bir ürünüdür. , kemik kanseri ve lösemi üretir.

Tarih

İskoçya'nın Argyll kentindeki Strontian köyü yakınlarındaki bir kurşun madeninden bir mineral incelendi. Başlangıçta bir tür baryum karbonat olarak tanımlandı. Ancak Adair Crawford ve William Cruickshank, 1789'da, üzerinde çalışılan maddenin söz konusu başka bir madde olduğunu kaydetti.

Kimyager Thomas Charles Hope yeni mineral strontite adını verdi ve buna karşılık gelen "toprak" (stronsiyum oksit, SrO) ona strontia adını verdi.

1790'da Crawford ve Cruickshank çalışılan maddeyi yaktılar ve alevin o zamana kadar bilinen elementlerde gözlenen alevlerden farklı olarak kırmızı-kırmızı renkte olduğunu gözlemlediler. Yeni bir unsurun önünde oldukları sonucuna vardılar.

1808'de Sir William Humphry Davy, cıva katodu kullanarak nemli bir hidroksit veya stronsiyum klorür karışımına cıva oksidi ile elektrolize tabi tutuldu. Daha sonra, oluşan amalgamdan gelen cıva buharlaştırılarak stronsiyum serbest bırakıldı.

Davy, izole edilmiş elemente stronsiyum (stronsiyum) adını verdi.

Stronsiyumun yapısı ve elektron konfigürasyonu

Metalik stronsiyum, yüz merkezli kübik (fcc) bir yapıda oda sıcaklığında kristalleşir.

Bu yapıda Sr atomları, birim hücrenin köşelerinde ve küp yüzlerinde bulunur. Diğer yapılardan (kübik veya bcc gibi) göreceli olarak daha yoğundur çünkü toplam dört Mr.

Sr atomları, kristal içindeki tüm yönlerde atomik değerlik yörüngelerinin örtüşmesinin ürünü olan metalik bağ sayesinde birleşik kalır. Bu yörünge, elektronik konfigürasyona göre iki elektrona sahip 5s'dir:

5s ²

Ve böylece, tam bir 5s bandı ve bir 5p iletim bandı (bant teorisi) ortaya çıkar.

Diğer metalik fazlarla ilgili olarak, kristallerinin yüksek basınçlara maruz kaldıklarında dönüşüme uğradıkları kesin olmasına rağmen, çok fazla bibliyografik bilgi yoktur.

Oksidasyon numaraları

Stronsiyum, diğer metaller gibi, valans elektronlarını kaybetme eğilimindedir; Bunlar 5s yörüngesinin iki elektronudur. Bu nedenle, Sr atomu iki değerlikli Sr dönüştürülür ^{2 +} katyonları (M ^{+ 2} soygaz kripton için izoelektronik, alkalin toprak metalleri, geri kalanı gibi). Stronsiyumun oksidasyon sayısının +2 olduğu söylenir.

İki elektron kaybetmek yerine sadece birini kaybettiğinde, Sr ⁺ katyonu oluşur ; ve bu nedenle oksidasyon sayısı +1'dir. Sr ⁺ , stronsiyumdan türetilen bileşiklerde nadirdir.

Özellikleri

Görünüm

Hafif sarı tonlu, metalik parlak gümüşi beyaz.

Molar kütle

87.62 g / mol.

Erime noktası

777 ° C

Kaynama noktası

1.377 ° C

Yoğunluk

-Ortam sıcaklığı: 2.64 g / cm ³

Sıvı hal (erime noktası): 2.375 g / cm ³

Çözünürlük

Alkol ve asitlerde çözünür. Onunla kuvvetli reaksiyona girdiği için suda çözünmez.

Füzyon ısısı

7,43 kJ / mol.

Buharlaşma ısısı

141 kJ / mol.

Termal molar kapasitesi

26.4 J / (mol · K).

Elektronegativite

Pauling ölçeğine göre 0,95.

İyonlaşma enerjisi

Birinci iyonizasyon seviyesi: 549,5 kJ / mol.

İkinci iyonlaşma seviyesi: 1.064.2 kJ / mol.

Üçüncü iyonizasyon seviyesi: 4,138 kJ / mol.

Atomik radyo

Ampirik 215 pm.

Kovalent yarıçap

195 ± 22.

Termal Genleşme

25 ° C'de 22,5 µm / (m · K)

Termal iletkenlik

35,4 W / (mK).

Elektriksel direnç

20 ° C'de 132 nΩ · m

Sertlik

Mohs ölçeğinde 1.5.

Yangın potansiyeli

Stronsiyum ince bir şekilde bölündüğünde havada kendiliğinden yanar. Ek olarak, erime noktasının üzerinde ısıtıldığında tutuşur ve bir alevin ısısına maruz kaldığında patlama tehlikesi olabilir.

Depolama

Stronsiyumun oksidasyonunu önlemek için, gazyağı veya nafta daldırılmış olarak saklanması önerilir. Stronsiyum, organik ve diğer kolayca oksitlenen malzemelerden uzakta, serin ve iyi havalandırılan bir yerde saklanmalıdır.

terminoloji

+1 oksidasyon sayısı o kadar yaygın olmadığından, stronsiyum bileşikleri etrafındaki isimlendirmenin basitleştirilmesi için yalnızca +2'nin mevcut olduğu varsayılmaktadır. Bu nedenle hisse senedi terminolojisinde isimlerin sonundaki (II) göz ardı edilir; ve geleneksel isimlendirmede, her zaman -ico sonekiyle biter.

Örneğin, SrO, sırasıyla stok ve geleneksel isimlendirmelere göre stronsiyum oksit veya kalay oksittir.

Şekiller

Büyük reaktivitesinden dolayı metalik stronsiyum doğada izole görünmez. Bununla birlikte, oksijenden korunmuş temel durumunda, gazyağı içine daldırılarak veya asal gazların (asal gazlar gibi) atmosferinde bulunabilir.

Ayrıca alüminyum ve magnezyum ile alaşımların yanı sıra bir kalay ve kurşun alaşımına bir agrega oluşturduğu da bulunmuştur. Stronsiyum, toprak veya deniz suyunda vb. Çözünmüş iyonik formda (Sr ²⁺ ) bulunur.

Bu nedenle, stronsiyumdan bahsetmek, Sr ²⁺ katyonlarına (ve daha az derecede, Sr ⁺ ) atıfta bulunmaktır .

Ayrıca iyonik formda diğer elementlerle etkileşime girerek tuzlar veya diğer kimyasal bileşikler oluşturabilir; stronsiyum klorür, karbonat, sülfat, sülfür vb.

Stronsiyum başlıca iki mineralde bulunur: selestit veya selestin (SrSO ₄ ) ve strontit (SrCO ₃ ). Selestit, stronsiyum madenciliği çıkarımının ana kaynağıdır.

Stronsiyumun 4 doğal izotopu vardır, bunlardan daha çok bulunanlar ^88'dir. Benzer şekilde, nükleer reaktörlerde yapay olarak üretilen çok sayıda radyoaktif izotop vardır.

Biyolojik rol

Omurgalılarda stronsiyumun bilinen bir biyolojik rolü yoktur. Kalsiyum ile benzerliğinden dolayı kemik dokularında yerini alabilir; yani Sr ²⁺ , Ca ^{2 + 'nın} yerini alır . Ancak kemikte bulunan stronsiyum ile kalsiyum arasındaki oran 1 / 1.000 ile 1 / 2.000 arasındadır; yani, son derece düşük.

Bu nedenle stronsiyum kemiklerde doğal bir biyolojik işlevi yerine getirmemelidir.

Stronsiyum ranelat kemiklerin sertleşmesine neden olduğu için osteoporoz tedavisinde kullanılmıştır; ama her durumda, bu terapötik bir eylemdir.

Stronsiyumun biyolojik işlevinin birkaç örneğinden biri, stronsiyumun bulunduğu bir iskelete sahip olan radyolar bir protozoan olan Acantharea'da meydana gelir.

Nerede bulunur ve üretilir

Mineralojik bir stronsiyum kaynağı olan selestit kristali. Kaynak: Aram Dulyan (Kullanıcı: Aramgutang)

Stronsiyum, tüm magmatik kayaçların yaklaşık% 0.034'ünde bulunur. Bununla birlikte, önemli stronsiyum içeriğine sahip yataklarda yalnızca iki mineral bulunur: selestit veya selestin.

İki önemli mineral olan stronsiyumdan sadece selestit, stronsiyum çıkarmak için tesislerin oluşturulmasına izin vermek için tortul çökeltilerde yeterli miktarda bulunur.

Stronsiyumun çoğu stronsiyum karbonat şeklinde üretildiğinden, strationit selestitten daha faydalıdır; ancak sürdürülebilir madenciliğe izin veren hemen hemen hiç tortu bulunamamıştır.

Deniz suyundaki stronsiyum içeriği 82 ile 90 µmol / L arasında değişmekte olup, kalsiyumdan çok daha düşük bir konsantrasyon, 9,6 ile 11 mmol / L arasındadır.

Hemen hemen tüm madencilik selestit yataklarına dayanmaktadır, çünkü strontianit damarları kıttır ve bunlardan stronsiyumun çıkarılması için çok karlı değildir. Buna rağmen, çoğu stronsiyum, stronsiyum karbonat formunda üretilir.

Pidgeon yöntemi

Selestit, stronsiyum sülfatı stronsiyum sülfite dönüştürmek için kömür varlığında yakılır. İkinci aşamada stronsiyum sülfit içeren koyu renkli malzeme suda çözülür ve süzülür.

Daha sonra stronsiyum sülfit çözeltisi, stronsiyum karbonatın çökelmesini sağlamak için karbon dioksit ile işlenir.

Stronsiyum, Pidgeon yönteminin bir çeşidi ile izole edilebilir. Stronsiyum oksit ve alüminyumun reaksiyonu, stronsiyumun gaza dönüştürüldüğü ve üretim imbikinden bir katı olarak çökeldiği kondansatörlere taşındığı bir vakumda gerçekleşir.

Elektroliz

Stronsiyum, kontak katot elektroliz yöntemi ile çubuk şeklinde elde edilebilir. Bu prosedürde, bir katot görevi gören soğutulmuş bir demir çubuk, potasyum klorür ve stronsiyum klorürün erimiş bir karışımının yüzeyiyle temas eder.

Stronsiyum katot (demir çubuk) üzerinde katılaştıkça çubuk yükselir.

Tepkiler

Kalkojenler ve halojenlerle

Stronsiyum, aktif bir indirgeyici metaldir ve sırasıyla halojenürler, oksitler ve sülfür üretmek için halojenler, oksijen ve sülfür ile reaksiyona girer. Stronsiyum gümüşi bir metaldir, ancak havaya maruz kaldığında stronsiyum okside oksitlenir:

Sr (s) + 1 / 2O ₂ (g) => SrO (s)

Oksit, metalin yüzeyinde koyu bir tabaka oluşturur. Klor ve kükürt ile reaksiyonu şu şekildedir:

Sr (k) + Cl ₂ (g) => SrCl ₂ (k)

Sr (s) + S (l) => SrS (s)

Stronsiyum, erimiş kükürt ile reaksiyona girer.

Hava ile

Stronsiyum peroksit oluşturmak için oksijen ile birleşebilir; ancak oluşması için yüksek bir oksijen basıncı gerektirir. Ayrıca stronsiyum nitrür üretmek için nitrojenle reaksiyona girebilir:

3Sr (k) + N ₂ (g) => Sr ₃ N ₂ (k)

Ancak reaksiyonun oluşması için sıcaklığın 380 ° C'nin üzerinde olması gerekir.

Su ile

Stronsiyum su ile şiddetli reaksiyona girerek stronsiyum hidroksit, Sr (OH) ₂ ve hidrojen gazı oluşturabilir. Stronsiyum ve su arasındaki reaksiyon, alkali metaller ile su arasındaki reaksiyonda gözlemlenen şiddete ve baryum durumunda gözlemlenen şiddete sahip değildir.

Asitler ve hidrojen ile

Stronsiyum, sırasıyla stronsiyum sülfat ve nitrat oluşturmak için sülfürik asit ve nitrik asit ile reaksiyona girebilir. Ayrıca, stronsiyum hidrit oluşturmak için sıcakla hidrojenle birleşir.

Stronsiyum, periyodik tablonun s bloğundaki diğer ağır elementler gibi, geniş bir koordinasyon numaralarına sahiptir; Örneğin SrCd ₁₁ ve SrZn ₁₃ gibi bileşiklerde görülen 2, 3, 4, 22 ve 24 gibi .

Uygulamalar

- Elemental Stronsiyum

alaşımlar

Al-Ag alaşımının mukavemetini ve sünekliğini geliştirmek için ötektik değiştirici olarak kullanılır. Grafit oluşumunu kontrol etmek için sfero dökümhanede aşılayıcı olarak kullanılır. Ayrıca sertlik ve süneklik eklemek için kalay ve kurşun alaşımlarına da eklenir.

Ayrıca bakır ve bronz için oksijen giderici olarak kullanılır. Metalin eriyebilirliğini optimize etmek için erimiş alüminyuma az miktarda stronsiyum eklenir ve bu da metali geleneksel olarak çelikten yapılmış nesneler yapmak için daha uygun hale getirir.

Motor blokları ve tekerleklerin dökümünde kullanılan alüminyum veya magnezyum için alaşım maddesidir. Stronsiyum, alaşımlandığı metalin işlenmesini ve akışkanlığını geliştirir.

izotopları

⁹⁰ Sr, zararlı etkisine rağmen, uzay araçlarında, uzaktan araştırma istasyonlarında ve seyir şamandıralarında uygulama ile uzun ömürlü elektrik üretmek için radyasyonunun ısı enerjisini kullanan bir termoelektrik jeneratör olarak kullanılmaktadır.

⁸⁹ Sr tümör hücrelerinin yok edilmesi için radyoaktif bir emisyon β türünü kullanarak, kemik kanseri tedavisinde kullanılmaktadır.

Stronsiyum atomu, her 200 milyon yılda neredeyse bir saniye geciken zamanı ölçmek için bir sistem kurmak için kullanılmıştır. Bu da onu en doğru saat yapar.

- Bileşikler

Karbonat

Ferritler ve mıknatıslar

Stronsiyum karbonat (SrCO ₃ ) demir oksit ile reaksiyona girer (Fe ₂ O ₃ 1,000 ile 1,300 ° C 'arasında bir sıcaklıkta), stronsiyum ferrit oluşturulur. Bu ferrit ailesi genel bir SrFe _x O ₄ formülüne sahiptir .

Seramik mıknatıslar ferritlerden yapılır ve çeşitli uygulamalarda kullanılır. Bunlar arasında hoparlör üretimi, otomobil silecekleri için motorlar ve çocuklar için oyuncaklar.

Stronsiyum karbonat, televizyon ekranları ve teşhir üniteleri için cam üretiminde de kullanılmaktadır.

Gözlük

Likit kristal ekranlar (LCD) için camın özelliğini iyileştirmenin yanı sıra cam seramik eşyalarda da kullanılır, pişirme sırasında çizilmeye ve kabarcık oluşumuna karşı direncini pekiştirir.

Optik, züccaciye ve aydınlatmada kullanılabilen cam üretiminde kullanılmaktadır. Aynı zamanda cam elyafı, laboratuar ve farmasötik camların bir parçasıdır çünkü sertliği ve çizilmeye karşı direnci ve parlaklığını arttırır.

Metal ve tuz üretimi

Kurşun safsızlığının giderilmesine katkıda bulunduğu için yüksek saflıkta çinko elde etmek için kullanılır. Baskı boyalarında korozyon önleyici olarak kullanılan bir bileşik olan stronsiyum kromat üretiminde yardımcı olur.

Atık su ve fosforlu lambalar

Atık suların arıtılmasında sülfatın uzaklaştırılmasında kullanılır. Ayrıca floresan lambaların imalatında kullanılan ortofosforik asit üretiminde kullanılmaktadır.

fişekçilik

Stronsiyum karbonat, diğer stronsiyum tuzları gibi havai fişeklerde kırmızı bir kırmızı renk vermek için kullanılır. Stronsiyum testinde de kullanılan bir leke.

Hidroksit

Stronsiyum hidroksit şeker ile birleşerek kompleks bir sakarit oluşturduğu için pancardan şeker ekstraksiyonunda kullanılır. Kompleks, karbondioksitin etkisiyle ayrışarak şekeri serbest bırakabilir. Ayrıca plastiğin stabilizasyonunda da kullanılır.

Oksit

Bu uygulamaya 1970 yılında başlayan bir televizyon resim tüpü imalatında kullanılan camda mevcuttur. Renkli televizyonların yanı sıra katot ışınları içeren diğer cihazların, durdurmak için ön plakada stronsiyum kullanması gerekir. X-ışınları.

Bu televizyonlar artık kullanılmamaktadır, çünkü katot tüpleri başka cihazlarla değiştirilmiştir ve bu nedenle stronsiyum bileşiklerinin kullanılması gerekli değildir.

Öte yandan, seramik sırların kalitesini artırmak için stronsiyum oksit kullanılmaktadır.

klorid

Stronsiyum klorür bazı diş macunlarında hassas dişler için ve havai fişek yapımında kullanılır. Ayrıca vakumlu kaplarda istenmeyen gazların uzaklaştırılmasında sınırlı bir şekilde kullanılmaktadır.

ranelat

Kemik yoğunluğunu arttırdığı ve kırık görülme sıklığını azalttığı için osteoporoz tedavisinde kullanılır. Topikal olarak uygulandığında duyusal tahrişi engeller. Ancak kardiyovasküler hastalıkların görülme sıklığını artırdığına dair kanıtlar nedeniyle kullanımı azalmıştır.

aluminat

Elektronik endüstrisinde katkı maddesi olarak kullanılır. Kimyasal ve biyolojik olarak inert bir bileşik olduğu için, belirli oyuncakların karanlıkta parlamasını sağlamak için de sıklıkla kullanılır.

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya . (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
2. Vikipedi. (2019). Stronsiyum. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
3. Timothy P. Hanusa. (2019). Stronsiyum. Encyclopædia Britannica. Britannica.com'dan kurtarıldı
4. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi. (2019). Stronsiyum. PubChem Veritabanı. CID = 5359327. Kaynak: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Traci Pedersen. (20 Mayıs 2013). Stronsiyum hakkında gerçekler. Elde edildi: lifecience.com
6. Doug Stewart. (2019). Stronsiyum elementi gerçekleri. Chemicool.com'dan kurtarıldı
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (03 Temmuz 2019). Stronsiyum Gerçekleri (Atom Numarası 38 veya Sr). Kurtarıldı: thinkco.com
8. Lenntech BV (2019). Stronsiyum. Kurtarıldı: lenntech.com