مشخصات کلی استرانسیوم استرانسیوم - ویژگی های خواص با عکس، نقش بیولوژیکی آن در بدن انسان، درمان با داروهای مبتنی بر یک عنصر شیمیایی

استرانسیوم(lat. Strontium)، Sr، عنصر شیمیایی گروه دوم از سیستم تناوبی مندلیف، عدد اتمی 38، جرم اتمی 87.62، فلز نقره ای سفید. استرانسیوم طبیعی از مخلوطی از چهار ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است: 84 Sr، 86 Sr، 87 Sr و 88 Sr. شایع ترین 88 Sr (82.56٪) است.

ایزوتوپ های رادیواکتیو با اعداد جرمی از 80 تا 97 به طور مصنوعی به دست آمده اند. 90 Sr (T ½ = 27.7 سال)، در طی شکافت اورانیوم تشکیل شد. در سال 1790، دکتر اسکاتلندی A. Crawford، با بررسی یک ماده معدنی یافت شده در نزدیکی سکونتگاه Stronshian (در اسکاتلند)، متوجه شد که حاوی یک "زمین" ناشناخته قبلی است که به آن استرونتین می گفتند. بعداً معلوم شد که این اکسید استرانسیوم SrO است. در سال 1808، G. Davy، در معرض الکترولیز با کاتد جیوه مخلوطی از هیدروکسید Sr(OH) 2 مرطوب شده با اکسید جیوه، آمالگام استرانسیوم را به دست آورد.

پراکندگی استرانسیوم در طبیعتمیانگین محتوای استرانسیوم در پوسته زمین (کلارک) 3.4·10-2٪ جرمی است؛ در فرآیندهای ژئوشیمیایی، این یک ماهواره کلسیم است. حدود 30 کانی استرانسیوم شناخته شده است. مهمترین آنها Celestine SrSO 4 و Strontianite SrCO 3 هستند. در سنگ های ماگمایی، استرانسیوم عمدتاً به صورت پراکنده است و به صورت ناخالصی هم شکل به شبکه بلوری کانی های کلسیم، پتاسیم و باریم وارد می شود. در بیوسفر، استرانسیوم در سنگ‌های کربناته و به‌ویژه در رسوبات دریاچه‌های نمک و تالاب‌ها (کانسارهای سلستین) تجمع می‌یابد.

خواص فیزیکی استرانسیومدر دمای اتاق، شبکه استرانسیوم مکعبی رو به مرکز (α-Sr) با دوره a = 6.0848Å است. در دماهای بالاتر از 248 درجه سانتیگراد، به یک اصلاح شش ضلعی (β-Sr) با دوره های شبکه a = 4.32 Å و c = 7.06 Å تبدیل می شود. در دمای 614 درجه سانتیگراد به یک تغییر مکعبی متمرکز بر بدنه (γ-Sr) با دوره 4.85A = a تبدیل می شود. شعاع اتمی 2.15Å، شعاع یونی Sr 2+ 1.20Å. چگالی شکل α 2.63 گرم بر سانتی متر مکعب (20 درجه سانتیگراد) است. t pl 770 درجه سانتی گراد، t kip 1383 درجه سانتی گراد; ظرفیت گرمایی ویژه 737.4 kJ/(kg K); مقاومت الکتریکی 22.76·10 -6 اهم· سانتی متر -1. استرانسیوم پارامغناطیس است، حساسیت مغناطیسی اتمی در دمای اتاق 91.2·10 -6 است. استرانسیوم یک فلز نرم نرم است که به راحتی با چاقو برش داده می شود.

خواص شیمیایی. پیکربندی لایه الکترونی بیرونی اتم Sr 5s 2 . در ترکیبات معمولاً حالت اکسیداسیون +2 دارد. استرانسیوم یک فلز قلیایی خاکی است که از نظر شیمیایی شبیه به Ca و Ba است. فلز استرانسیم به سرعت در هوا اکسید می شود و یک لایه سطحی زرد رنگ حاوی اکسید SrO، پراکسید SrO 2 و نیترید Sr 3 N 2 تشکیل می دهد. با اکسیژن، در شرایط عادی، اکسید SrO (پودر سفید مایل به خاکستری) را تشکیل می دهد که به راحتی در هوا به کربنات SrCO 3 تبدیل می شود. به شدت با آب تعامل می کند و هیدروکسید Sr (OH) 2 را تشکیل می دهد - یک باز قوی تر از Ca (OH) 2. هنگامی که در هوا گرم می شود، به راحتی مشتعل می شود و استرانسیوم پودر شده به طور خود به خود در هوا مشتعل می شود، بنابراین استرانسیوم در ظروف بسته شده در زیر لایه ای از نفت سفید ذخیره می شود. آب را با آزاد شدن هیدروژن و تشکیل هیدروکسید به سرعت تجزیه می کند. در دماهای بالا با هیدروژن (> 200 درجه سانتیگراد)، نیتروژن (> 400 درجه سانتیگراد)، فسفر، گوگرد و هالوژن ها واکنش می دهد. هنگامی که حرارت داده می شود، ترکیبات بین فلزی را با فلزات تشکیل می دهد، مانند SrPb 3، SrAg 4، SrHg 8، SrHg 12. از نمک های استرانسیوم، هالیدها (به جز فلوراید)، نیترات، استات و کلرات به راحتی در آب محلول هستند. کربنات، سولفات، اگزالات و فسفات به سختی محلول هستند. از رسوب استرانسیوم به صورت اگزالات و سولفات برای تعیین تحلیلی آن استفاده می شود. بسیاری از نمک های استرانسیوم هیدرات های کریستالی حاوی 1 تا 6 مولکول آب متبلور را تشکیل می دهند. سولفید SrS به تدریج توسط آب هیدرولیز می شود. نیترید Sr 3 N 2 (کریستال های سیاه رنگ) به راحتی با آزاد کردن آب NH 3 و Sr(OH) 2 تجزیه می شود. استرانسیوم به خوبی در آمونیاک مایع حل می شود و محلول های آبی تیره می دهد.

دریافت استرانسیوممواد اولیه اصلی برای تولید ترکیبات استرانسیم کنسانتره های حاصل از غنی سازی سلستین و استرونتیانیت است. فلز استرانسیم از احیای اکسید استرانسیم با آلومینیوم در دمای 1100-1150 درجه سانتیگراد به دست می آید:

4SrO+ 2Al = 3Sr+ SrO Al 2 O 3 .

این فرآیند در دستگاه‌های الکترووکیوم [در ۱ نیوتن بر متر مربع (۱۰-۲ میلی‌متر جیوه)] عمل دوره‌ای انجام می‌شود. بخارات استرانسیوم بر روی سطح خنک شده یک کندانسور وارد شده در دستگاه متراکم می شود. در پایان احیا، دستگاه با آرگون پر می شود و میعانات ذوب می شود که به داخل قالب می ریزد. استرانسیوم همچنین از الکترولیز مذاب حاوی 85 درصد SrCl 2 و 15 درصد KCl به دست می آید، اما در این فرآیند، راندمان جریان پایین است و فلز به نمک، نیترید و اکسید آلوده می شود. در صنعت، الکترولیز با کاتد مایع، آلیاژهای استرانسیوم، به عنوان مثال، با قلع تولید می کند.

کاربرد استرانسیوماسترانسیوم برای اکسید زدایی مس و برنز عمل می کند. 90 Sr منبع تابش β در باتری های الکتریکی اتمی است. استرانسیوم برای ساخت فسفر و سلول های خورشیدی و همچنین آلیاژهای بسیار پیروفوریک استفاده می شود. اکسید استرانسیوم جزء برخی از شیشه های نوری و کاتدهای اکسید لوله های خلاء است. ترکیبات استرانسیوم به شعله ها رنگ قرمز گیلاسی شدیدی می دهد، به همین دلیل است که برخی از آنها در آتش سوزی استفاده می شود. استرونتیانیت برای تمیز کردن فولادهای با عیار بالا از گوگرد و فسفر به سرباره وارد می شود. کربنات استرانسیم در گیرنده های غیر تبخیری استفاده می شود و همچنین به لعاب ها و لعاب های مقاوم در برابر آب و هوا برای پوشش پرسلن، فولادها و آلیاژهای با دمای بالا اضافه می شود. کرومات SrCrO 4 یک رنگدانه بسیار پایدار برای ساخت رنگ های هنری است، تیتانات SrTiO 3 به عنوان فروالکتریک استفاده می شود، بخشی از پیزوسرامیک ها است. نمک های استرانسیوم اسیدهای چرب ("صابون های استرانسیوم") برای ساخت گریس های مخصوص استفاده می شود.

نمک ها و ترکیبات استرانسیوم سمیت کمی دارند. هنگام کار با آنها، باید قوانین ایمنی با نمک های فلزات قلیایی و قلیایی خاکی را رعایت کنید.

استرانسیوم در بدناسترانسیوم بخشی جدایی ناپذیر از میکروارگانیسم ها، گیاهان و جانوران است. در رادیولاریان های دریایی (اکانتاریا)، اسکلت از سولفات استرانسیم - سلستین تشکیل شده است. جلبک دریایی حاوی 26-140 میلی گرم استرانسیوم در هر 100 گرم ماده خشک است، گیاهان زمینی - 2.6، حیوانات دریایی - 2-50، حیوانات خشکی - 1.4، باکتری ها - 0.27-30. تجمع استرانسیوم توسط موجودات مختلف نه تنها به گونه ها، ویژگی های آنها، بلکه به نسبت استرانسیوم با سایر عناصر، عمدتاً کلسیم و فسفر، در محیط و همچنین به سازگاری موجودات با یک محیط ژئوشیمیایی خاص بستگی دارد.

حیوانات استرانسیوم را با آب و غذا دریافت می کنند. استرانسیوم توسط روده نازک جذب شده و عمدتاً توسط روده بزرگ دفع می شود. تعدادی از مواد (پلی ساکارید جلبک ها، رزین های تبادل کاتیونی) از جذب استرانسیوم جلوگیری می کنند. انبار اصلی استرانسیوم در بدن بافت استخوانی است که خاکستر آن حاوی حدود 0.02٪ استرانسیم است (در سایر بافت ها - حدود 0.0005٪). نمک های استرانسیوم بیش از حد در رژیم غذایی موش ها باعث ایجاد راشیتیسم "استرانسیوم" می شود. در حیواناتی که در خاک هایی با مقدار قابل توجهی سلستین زندگی می کنند، محتوای استرانسیوم در بدن افزایش یافته است که منجر به شکنندگی استخوان ها، راشیتیسم و ​​سایر بیماری ها می شود. در استان های بیوژئوشیمیایی غنی از استرانسیوم (تعدادی از مناطق آسیای مرکزی و شرقی، شمال اروپا و سایرین)، به اصطلاح بیماری Urov امکان پذیر است.

استرانسیوم-90.در میان ایزوتوپ های مصنوعی استرانسیم، رادیونوکلئید 90 Sr با عمر طولانی آن یکی از اجزای مهم آلودگی رادیواکتیو زیست کره است. هنگامی که در محیط قرار می گیرد، 90 Sr با توانایی گنجاندن (عمدتا همراه با کلسیم) در فرآیندهای متابولیک گیاهان، حیوانات و انسان مشخص می شود. بنابراین، هنگام ارزیابی آلودگی زیست کره با 90 Sr، مرسوم است که نسبت 90 Sr/Ca در واحدهای استرانسیم محاسبه شود (1 s.u = 1 میکرون میکرون میکرون 90 Sr در هر 1 گرم کلسیم). هنگامی که 90 Sr و Ca در امتداد زنجیره های بیولوژیکی و غذایی حرکت می کنند، تمایز استرانسیوم رخ می دهد که برای بیان کمی آن "ضریب تمایز" یافت می شود، نسبت 90 Sr / Ca در پیوند بعدی زنجیره بیولوژیکی یا غذایی به همان. ارزش در لینک قبلی در حلقه نهایی زنجیره غذایی، غلظت 90 Sr، به عنوان یک قاعده، بسیار کمتر از اولیه است.

گیاهان می توانند 90 Sr را مستقیماً از آلودگی مستقیم برگها یا از طریق ریشه از خاک دریافت کنند (در این مورد نوع خاک، رطوبت آن، pH، محتوای کلسیم و مواد آلی و غیره تأثیر زیادی دارد). . نسبتاً 90 Sr توسط گیاهان حبوبات، گیاهان ریشه و غده، کمتر توسط غلات، از جمله غلات، و کتان انباشته می شود. به طور قابل توجهی کمتر از 90 Sr در دانه ها و میوه ها نسبت به سایر اندام ها انباشته می شود (به عنوان مثال 90 Sr در برگ و ساقه گندم 10 برابر بیشتر از دانه است). در حیوانات (به طور عمده با غذاهای گیاهی می آید) و انسان (به طور عمده با شیر گاو و ماهی می آید)، 90 Sr عمدتا در استخوان ها تجمع می یابد. میزان رسوب 90 Sr در بدن حیوانات و انسان به سن فرد، میزان رادیونوکلئید ورودی، سرعت رشد بافت استخوانی جدید و موارد دیگر بستگی دارد. 90 Sr خطر بزرگی برای کودکانی است که در بدن آنها با شیر وارد شده و در بافت استخوانی به سرعت در حال رشد تجمع می یابد.

اثر بیولوژیکی 90 Sr با ماهیت توزیع آن در بدن (انباشتگی در اسکلت) مرتبط است و به دوز تابش β ایجاد شده توسط آن و رادیو ایزوتوپ دخترش 90 Y بستگی دارد. با دریافت طولانی مدت 90 Sr در بدن بدن، حتی در مقادیر نسبتاً کم، در نتیجه تابش مداوم بافت استخوانی، سرطان خون و سرطان استخوان می تواند ایجاد شود. تغییرات قابل توجهی در بافت استخوان زمانی مشاهده می شود که محتوای 90 Sr در رژیم غذایی حدود 1 میکروکوری در هر 1 گرم کلسیم باشد. نتیجه گیری در سال 1963 در مسکو از معاهده ممنوعیت آزمایش سلاح های هسته ای در جو، فضای ماورای جو و زیر آب منجر به آزاد شدن تقریباً کامل جو از 90 Sr و کاهش اشکال متحرک آن در خاک شد.

اتم شماره 38 با جرم 87.62. این ایزوتوپ در طبیعت در حالت پایدار به شکل 4 ایزوتوپ 84، 86، 87، 88 وجود دارد. رایج ترین آن در طبیعت 88 است. به دلیل پوسیدگی روبیدیم طبیعی 87، مقدار دقیق استرانسیم در طول زمان تغییر می کند. انسان اتم های رادیواکتیو را با اعداد 80-97 دریافت کرد.

علاوه بر این، متداول ترین ایزوتوپ مورد استفاده از اورانیوم به دست آمد - استرانسیوم 90. تاریخچه کشف عنصر به دهه 90 دور قرن هجدهم برمی گردد. در اوایل سال 1787، استرانسیم برای اولین بار از ماده معدنی استرونتیانیت در نزدیکی روستای Strontiana در اسکاتلند جدا شد.

اولین مطالعات توسط شیمیدانانی Ader Crawford و Martin Heinrich Klapot انجام شد. در روسیه، مطالعات استرانسیوم زمین توسط توبیاس لوویتز انجام شد. یک ویژگی متمایز سوزاندن با شعله قرمز روشن بود.

توضیحات و خواص استرانسیوم

فرمول استرانسیوم- پدر این یک فلز سفید چندشکل با درخشندگی نقره ای است. به دلیل واکنش سریع به شکل خالص خود با اکسیژن اتمسفر، یک فیلم اکسیدی با رنگ زرد به دست می آورد. فلز استرانسیمبسیار نرم و به راحتی جعل می شود.

این در سه تغییر ارائه شده است: شبکه کریستالی مکعبی - تا 231 درجه سانتیگراد، شش ضلعی - از 231 تا 623 درجه سانتیگراد، مرکز مکعب - در دمای بالاتر از 623 درجه سانتیگراد. اتم استرانسیومساختار لایه الکترونی خارجی 5s2 را دارد. در واکنش ها اکسید می شود و به شکل 2+ و گاهی 1+ به خود می گیرد. ساختار اتم استرانسیوم: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2

شاخص های فیزیکی اصلی:

حجم اتمی - 34 سانتی متر 3 / گرم × اتم؛

شعاع اتم 2.15 A است.

چگالی - 2.63 گرم بر سانتی متر 3 در 20 درجه سانتیگراد؛

Tm. = 770 درجه سانتیگراد؛

قاشق غذاخوری = 1380 درجه سانتی گراد;

عود. حرارت 0.176 کالری در گرم × درجه در 20 درجه سانتیگراد.

فشار بخار 10-3 میلی متر جیوه در 462 درجه سانتی گراد، 1 میلی متر جیوه 733 درجه سانتی گراد و 100 میلی متر جیوه در دمای 1092 درجه سانتی گراد.

کشش سطحی 165 dynes/cm;

سختی برینل 13 کیلوگرم بر میلی متر مربع;

شیمیایی ویژگی استرانسیوم. از نظر واکنش پذیری، استرانسیم به برادران خود در گروه های باریم و کلسیم نزدیک است. در شرایط عادی، به سرعت با اکسیژن اتمسفر تعامل می کند. شکل گرفت اکسید استرانسیوم SrO و SrO 2 با رنگ مایل به زرد.

مانند تمام فلزات قلیایی خاکی، با آب واکنش می دهد و تشکیل می شود هیدروکسید استرانسیوم. برهمکنش با هالوژن ها بسیار فعال است - هالیدها تشکیل می شوند. شکل پودری این فلز حتی در دمای اتاق و فشار اتمسفر بسیار سریع مشتعل می شود.

یدید و کلرید استرانسیم. هنگامی که گرم می شود، به طور فعال با دی اکسید کربن ترکیب می شود و کربنات و بی کربنات تشکیل می دهد. در فاز گاز، افزودن هیدروژن منجر به تشکیل هیدرید SrH 2 می شود. ترکیبات زیر نیز رایج ترین هستند: کاربید - ترکیبات مبتنی بر کربن (SrC 2)، آمید - با آمونیاک در حالت گازی (Sr (NH 2) 2)، سولفید - با گوگرد (SrS)، سلنید - با سلنیوم (SrSe). ) و برخی دیگر.

استرانسیوم در حالت مذاببه راحتی با فلزاتی مانند آلومینیوم، آهن، باریم و غیره مخلوط می شود. مذاب برای به دست آوردن ترکیبات بین فلزی همگن می شود. استرانسیوم به راحتی با اسیدهای رقیق واکنش می دهد. تعداد زیادی نمک مختلف در واکنش با اسیدهای آلی و معدنی به دست می آید.

با این حال، نشان دادن واکنش پذیری بالا با اسیدهای ضعیف، با اسیدهای غلیظ، برعکس، فعالیتی را نشان نمی دهد. بنابراین سولفات ها، نیترات ها، نیتریت ها و دیگران نمک های استرانسیوماز واکنش با اسیدهای رقیق بدست می آید. اکثر نمک ها به رنگ سفید با درجات مختلف حلالیت در آب هستند (معمولاً بر اساس اسیدهای معدنی بهتر حل می شوند).

ویژگی های استرانسیومبه عنوان یک عنصر رادیواکتیو یک ایزوتوپ رادیواکتیو در راکتورهای هسته‌ای در خلال واپاشی β روبیدیم 90 به دست می‌آید، پس از آن استرانسیوم از مرحله فروپاشی β عبور می‌کند تا نوکلید ایتریوم 90 تولید کند. نیمه عمر استرانسیومبرابر با 28.79 سال است.

ذخایر و استخراج استرانسیم

استرانسیوم به طور گسترده در طبیعت توزیع می شود. این عنصر به شکل سنگ معدن در پوسته زمین قرار دارد. بیش از 24 درصد از کل عرضه این عنصر در اقیانوس های جهان است. ذخایر طبیعی فقط در حالت محدود وجود دارد و مواد معدنی هستند که تعداد کل آنها حداقل 40 است. در سرزمین کشورهای مستقل مشترک المنافع، اروپای غربی، آمریکای شمالی، عمدتاً در کانادا، بزرگترین ذخایر سنگ معدن یافت شد: استرونتینیت - کربنات استرانسیم و - سولفات استرانسیم.

روش های صنعتی برای به دست آوردن فلز بر اساس فرآوری سنگ معدنی با ترکیبات مختلف است. پس از آن، تجزیه حرارتی ترکیبات یا عمل الکترولیتی انجام می شود. اما در نتیجه چنین واکنش هایی، شکل پودری فلز به وجود می آید که بسیار قابل اشتعال است و یا بازده عنصر بسیار کم است و با ناخالصی ها به دست می آید. بنابراین، روش هایی که در بالا توضیح داده شد در حال حاضر مورد استفاده قرار نمی گیرند.

محبوب ترین آنها کاهش اکسید استرانسیوم با افزودن آلومینیوم فلزی و ماسه سنگ چخماق است. این واکنش در یک لوله خلاء ساخته شده از فولاد در دمای بسیار بالا بالای 1000 درجه سانتیگراد انجام می شود. این عنصر با تقطیر نیز در خلاء تمیز می شود. برای انرژی هسته ای، به دست آوردن ایزوتوپ های رادیواکتیو بسیار مهم است.

آنها در طول نیمه عمر اورانیوم 235 در راکتورها تولید می شوند. ایزوتوپ Sr 89 ( نیمه عمر استرانسیوم 50.5 روز) پس از فروپاشی با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی از یک ایزوتوپ پایدار تشکیل می شود. استرانسیوم بخشی جدایی ناپذیر از دنیای حیوانات و گیاهان است. بسیاری از ارگانیسم ها این عنصر را همراه با کلسیم و فسفر در خود جمع می کنند.

کاربرد استرانسیوم

به شکل فلز به عنوان عامل آلیاژی استفاده می شود. چکش خواری و شکل پذیری را اضافه می کند. هنگامی که با باریم و کلسیم مخلوط شود، منفجر می شود. بخشی از مخلوط ترمیت است.

استفاده از ترکیبات استرانسیم:

SrO بخشی از کاتدهای اکسید، مخلوط های پیروتکنیک است.

SrCO 3 - دریافت پوشش های ویژه - لعاب های شیمیایی پایدار و مقاوم در برابر حرارت.

Sr(NO 3) 2 جزء مواد آتش سوزی برای موشک های سیگنال است.

SrSO 4 - پرکننده رنگ و لاستیک.

SrCrO 4 جزء لاک ها و پرایمرها در صنعت هواپیماسازی است.

SrTiO 3 ماده ای برای تولید آنتن ها، هادی ها و سنسورهای دی الکتریک است.

SrF 2 - مورد استفاده در تولید تخصصی.

SrCl 2 جزء ترکیبات پیروتکنیک، لوازم آرایشی و آماده سازی پزشکی است.

SrS در تولید مواد افزودنی در ساخت چرم استفاده می شود.

90 استرانسیوم 137سزیم به عنوان جزئی از سوخت رادیواکتیو استفاده می شود.

مفیدترین ماده بر اساس ترکیبات آلی - استرانسیوم رانلات- محرک رشد استخوان این دارو برای درمان پوکی استخوان استفاده می شود.

قیمت استرانسیوم

فلز استرانسیوم اغلب به شکل ترکیبات فروخته می شود. قیمت ترکیبات استرانسیومبه طور گسترده ای متفاوت است: نیترات - 3.8 دلار، کلرید - 500-800 روبل، Ranelat در قالب آماده سازی از 1500 تا 2500 روبل.

تعریف

استرانسیومسی و هشتمین عنصر جدول تناوبی است. نامگذاری - Sr از لاتین "strontium". واقع در دوره پنجم، گروه IIA. اشاره به فلزات دارد. شارژ اصلی 38 است.

استرانسیوم در طبیعت عمدتاً به صورت سولفات و کربنات وجود دارد و کانی های سلستیت SrSO 4 و استرونتینیت SrCO 3 را تشکیل می دهد. محتوای استرانسیوم در پوسته زمین 0.04٪ (جرم) است.

استرانسیوم فلزی به شکل یک ماده ساده یک فلز نرم نقره ای-سفید (شکل 1) با چکش خواری و انعطاف پذیری است (به راحتی با چاقو بریده می شود). واکنش پذیر: به سرعت در هوا اکسید می شود، به شدت با آب تعامل دارد و مستقیماً با بسیاری از عناصر ترکیب می شود.

برنج. 1. استرانسیوم. ظاهر.

وزن اتمی و مولکولی استرانسیم

تعریف

وزن مولکولی نسبی یک ماده (M r)عددی است که نشان می دهد چند برابر جرم یک مولکول معین از 1/12 جرم یک اتم کربن بیشتر است، و جرم اتمی نسبی یک عنصر (A r)- چند برابر جرم متوسط ​​اتم های یک عنصر شیمیایی بیشتر از 1/12 جرم اتم کربن است.

از آنجایی که استرانسیوم در حالت آزاد به شکل مولکول های Sr تک اتمی وجود دارد، مقادیر جرم اتمی و مولکولی آن بر هم منطبق است. آنها برابر با 87.62 هستند.

آلوتروپی و تغییرات آلوتروپیک استرانسیم

استرانسیوم به شکل سه تغییر کریستالی وجود دارد که هر کدام در محدوده دمایی خاصی پایدار هستند. بنابراین، تا دمای 215 درجه سانتیگراد، α-استرانسیوم پایدار است (شبکه مکعبی رو به مرکز)، بالای 605 درجه سانتیگراد - گرم - استرانسیوم (شبکه مکعبی مرکز بدن) و در محدوده دمایی 215 - 605 درجه سانتیگراد - b- استرانسیوم (شبکه شش ضلعی).

ایزوتوپ های استرانسیوم

مشخص است که روبیدیم در طبیعت می تواند به شکل تنها ایزوتوپ پایدار 90 Sr باشد. عدد جرمی آن 90 است، هسته اتمی شامل سی و هشت پروتون و پنجاه و دو نوترون است. رادیواکتیو

یون های استرانسیوم

در سطح انرژی بیرونی اتم استرانسیم، دو الکترون ظرفیتی وجود دارد:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 2 .

در نتیجه برهمکنش شیمیایی، استرانسیم الکترون های ظرفیت خود را رها می کند، یعنی. اهدا کننده آنها است و به یک یون با بار مثبت تبدیل می شود:

Sr 0 -2e → Sr 2+ .

مولکول و اتم استرانسیم

در حالت آزاد، استرانسیم به شکل مولکول های Sr تک اتمی وجود دارد. در اینجا برخی از خواصی است که اتم و مولکول استرانسیم را مشخص می کند:

آلیاژهای استرانسیوم

استرانسیوم به عنوان یک جزء آلیاژی آلیاژهای مبتنی بر مس در متالورژی کاربرد وسیعی یافته است.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

استرانسیوم- عنصری از زیر گروه اصلی گروه دوم، دوره پنجم سیستم تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف، با عدد اتمی 38. با نماد Sr (لات. استرانسیوم) نشان داده می شود. ماده ساده استرانسیوم یک فلز خاکی قلیایی نرم، چکش خوار و انعطاف پذیر به رنگ سفید مایل به نقره ای است. فعالیت شیمیایی بالایی دارد، در هوا به سرعت با رطوبت و اکسیژن واکنش می دهد و با یک فیلم اکسید زرد پوشانده می شود.

در سال 1764، یک ماده معدنی در معدن سرب در نزدیکی روستای اسکاتلندی Strontian یافت شد که آنها آن را استرونتینیت نامیدند. برای مدت طولانی آن را نوعی فلوریت CaF2 یا ویتریت BaCO3 می دانستند، اما در سال 1790 کانی شناسان انگلیسی کرافورد و کرویکشنک این کانی را تجزیه و تحلیل کردند و دریافتند که حاوی یک "زمین" جدید و به زبان فعلی، اکسید است.

مستقل از آنها، همین کانی توسط شیمیدان انگلیسی دیگر به نام هوپ مورد مطالعه قرار گرفت. پس از رسیدن به نتایج مشابه، او اعلام کرد که عنصر جدیدی در استرونتینیت وجود دارد - فلز استرانسیم.

ظاهراً این کشف قبلاً "در هوا" بود، زیرا تقریباً همزمان شیمیدان برجسته آلمانی کلاپروت کشف یک "زمین" جدید را اعلام کرد.

در همان سالها، شیمیدان مشهور روسی، آکادمیک Toviy Egorovich Lovitz، نیز با آثاری از "زمین استرانسیوم" مواجه شد. او مدتها به ماده معدنی معروف به اسپار سنگین علاقه داشت. در این کانی (ترکیب آن BaSO4 است) کارل شیل در سال 1774 اکسید عنصر جدید باریم را کشف کرد. ما نمی دانیم چرا لوویتز نسبت به اسپار سنگین بی تفاوت نبود. تنها مشخص است که دانشمندی که خواص جذب زغال سنگ را کشف کرد و در زمینه شیمی عمومی و آلی بسیار بیشتر انجام داد، نمونه هایی از این ماده معدنی را جمع آوری کرد. اما لوویتز فقط یک کلکسیونر نبود، او به زودی شروع به مطالعه سیستماتیک اسپار سنگین کرد و در سال 1792 به این نتیجه رسید که این ماده معدنی حاوی ناخالصی ناشناخته است. او توانست مقدار زیادی از مجموعه خود استخراج کند - بیش از 100 گرم "زمین" جدید و به کشف خواص آن ادامه داد. نتایج این مطالعه در سال 1795 منتشر شد.

بنابراین، تقریباً به طور همزمان، چندین محقق در کشورهای مختلف به کشف استرانسیوم نزدیک شدند. اما در شکل ابتدایی آن تنها در سال 1808 مشخص شد.

دانشمند برجسته زمان خود، هامفری دیوی، قبلاً فهمیده بود که عنصر استرانسیم زمین، ظاهراً باید یک فلز خاکی قلیایی باشد، و او آن را با الکترولیز به دست آورد، یعنی. مانند کلسیم، منیزیم، باریم. به طور خاص، اولین استرانسیوم فلزی جهان با الکترولیز هیدروکسید مرطوب شده آن به دست آمد. استرانسیوم آزاد شده در کاتد فوراً با جیوه ترکیب شد و یک آمالگام را تشکیل داد. دیوی با تجزیه آمالگام با حرارت دادن، فلز خالص را جدا کرد.

فلز استرانسیم در حال حاضر توسط فرآیند آلومینومترمی تولید می شود. اکسید SrO با پودر آلومینیوم یا براده مخلوط می شود و در دمای 1100 ... 1150 درجه سانتی گراد در کوره خلاء الکتریکی (فشار 0.01 میلی متر جیوه) واکنش آغاز می شود:

4SrO + 2Al → 3Sr + Al 2 O 3 SrO.

الکترولیز ترکیبات استرانسیوم (روشی که دیوی استفاده می کند) کارایی کمتری دارد.

کاربردهای استرانسیوم فلزی

استرانسیوم یک فلز فعال است. این امر از کاربرد گسترده آن در فناوری جلوگیری می کند. اما از سوی دیگر، فعالیت شیمیایی بالای استرانسیم امکان استفاده از آن را در بخش های خاصی از اقتصاد ملی فراهم می کند. به طور خاص، از آن در ذوب مس و برنز استفاده می شود - استرانسیم گوگرد، فسفر، کربن را متصل می کند و سیالیت سرباره را افزایش می دهد. بنابراین، استرانسیم به تصفیه فلز از ناخالصی های متعدد کمک می کند. علاوه بر این، افزودن استرانسیم سختی مس را تقریباً بدون کاهش رسانایی الکتریکی آن افزایش می دهد. استرانسیوم به لوله های خلاء الکتریکی وارد می شود تا اکسیژن و نیتروژن باقی مانده را جذب کند تا خلاء عمیق تر شود. استرانسیوم تصفیه شده مکرر به عنوان یک عامل کاهنده در تولید اورانیوم استفاده می شود.

علاوه بر این:

استرانسیوم-90 (انگلیسی استرانسیوم-90) - رادیواکتیو هسته عنصر شیمیایی استرانسیوم با عدد اتمی 38 وعدد جرمی 90. عمدتاً در طول تشکیل می شود همجوشی هستهای که در راکتورهای هسته ای و سلاح های هسته ای.

به محیط زیست 90 Sr عمدتاً در هنگام انفجارهای هسته ای و انتشار از نیروگاه اتمی.

استرانسیوم آنالوگ است کلسیم و می تواند به طور محکم در استخوان ها رسوب کند. قرار گرفتن در معرض تابش طولانی مدت 90 Sr و محصولات پوسیدگی آن بر بافت استخوان و مغز استخوان تأثیر می گذارد که منجر به توسعه می شود بیماری تشعشع، تومورهای بافت خون ساز و استخوان ها.

کاربرد:

90 Sr در تولید اعمال می شود منابع انرژی رادیوایزوتوپ به شکل تیتانات استرانسیم (چگالی 4.8 گرم بر سانتی متر مکعب، آزادسازی انرژی حدود 0.54 W/cm³).

یکی از گسترده ترین کاربردها 90 Sr - منابع کنترل دستگاه های دزیمتری، از جمله دفاع نظامی و غیر نظامی. رایج ترین - نوع "B-8" به عنوان یک بستر فلزی حاوی یک قطره رزین اپوکسی حاوی ترکیب در شکاف ساخته می شود. 90 پدر برای اطمینان از محافظت در برابر تشکیل گرد و غبار رادیواکتیو از طریق فرسایش، آماده سازی با یک لایه نازک فویل پوشانده می شود. در واقع، چنین منابع پرتوهای یونیزان پیچیده هستند 90 sr- 90 Y، از آنجایی که ایتریم به طور پیوسته در طول واپاشی استرانسیم تشکیل می شود. 90 sr- 90 Y یک منبع بتا تقریبا خالص است. بر خلاف داروهای رادیواکتیو گاما، داروهای بتا به راحتی با یک لایه فولادی نسبتاً نازک (حدود 1 میلی متر) محافظت می شوند، که منجر به انتخاب یک داروی بتا برای اهداف آزمایشی، از نسل دوم تجهیزات دزیمتری نظامی (DP-2) شد. ، DP-12، DP- 63).

استرانسیوم یک فلز سفید نقره ای، نرم و انعطاف پذیر است. از نظر شیمیایی، مانند تمام فلزات قلیایی خاکی بسیار فعال است. حالت اکسیداسیون + 2. استرانسیوم به طور مستقیم با حرارت دادن با هالوژن، فسفر، گوگرد، کربن، هیدروژن و حتی نیتروژن (در دمای بالاتر از 400 درجه سانتیگراد) ترکیب می شود.

نتیجه

بنابراین، استرانسیوم اغلب در شیمی، متالورژی، پرتکنیک، انرژی هیدروژن اتمی و غیره استفاده می شود. و بنابراین، این عنصر شیمیایی با اطمینان بیشتر و بیشتر به صنعت راه می یابد، تقاضا برای آن دائما در حال افزایش است. استرانسیوم در پزشکی نیز مفید است. اثر استرانسیوم طبیعی بر بدن انسان (کم سمی است که به طور گسترده برای درمان پوکی استخوان استفاده می شود). استرانسیوم رادیواکتیو تقریباً همیشه تأثیر منفی بر بدن انسان دارد.

اما آیا طبیعت می تواند نیازهای بشر را در این فلز برآورده کند؟

در طبیعت، ذخایر به اصطلاح آتشفشانی-رسوبی بسیار بزرگی از استرانسیم وجود دارد، به عنوان مثال، در بیابان های کالیفرنیا و آریزونا در ایالات متحده آمریکا (به هر حال، متوجه شده است که استرانسیوم آب و هوای گرم را دوست دارد، بنابراین در کشورهای شمالی بسیار کمتر رایج است.). در دوره سوم، این منطقه صحنه فعالیت های آتشفشانی خشونت آمیز بود.

آب‌های حرارتی که همراه با گدازه از روده‌های زمین بالا می‌آمدند، سرشار از استرانسیوم بودند. دریاچه های واقع در میان آتشفشان ها این عنصر را انباشته کرده اند و ذخایر بسیار جامدی از آن را در طول هزاره ها تشکیل می دهند.

در آبهای قره بوگاز گل نیز استرانسیوم وجود دارد. تبخیر مداوم آب های خلیج منجر به این واقعیت می شود که غلظت نمک ها به طور مداوم افزایش می یابد و در نهایت به نقطه اشباع می رسد - نمک ها رسوب می کنند. محتوای استرانسیوم در این رسوبات گاهی 1 تا 2 درصد است.

چند سال پیش زمین شناسان ذخایر قابل توجهی از سلستیت را در کوه های ترکمنستان کشف کردند. لایه‌های آبی این ماده معدنی ارزشمند در دامنه‌های دره‌ها و دره‌های عمیق کوشتانگتائو، رشته‌کوهی در جنوب غربی پامیر-آلای قرار دارد. شکی نیست که سنگ "بهشتی" ترکمن با موفقیت در خدمت اقتصاد ملی ما خواهد بود.

شتابزدگی ویژگی طبیعت نیست: اکنون انسان از ذخایر استرانسیوم استفاده می کند که میلیون ها سال پیش شروع به ایجاد آن کرد. اما امروزه نیز در اعماق زمین، در اعماق دریاها و اقیانوس‌ها، فرآیندهای شیمیایی پیچیده‌ای اتفاق می‌افتد، انباشته‌ای از عناصر ارزشمند پدید می‌آیند، گنج‌های جدیدی متولد می‌شوند، اما آنها به ما به ارث نخواهند رسید، بلکه به ما به ارث خواهند رسید. ، نوادگان دور.

کتابشناسی - فهرست کتب

دایره المعارف در سراسر جهان

http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/STRONTSI.html?page=0.3

ویکی پدیا "استرانسیوم"

http://en.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B9

3. کتابخانه محبوب عناصر شیمیایی