- història
- Estructura i configuració electrònica de l'estronci
- Números d'oxidació
- propietats
- aparença
- massa molar
- Punt de fusió
- Punt d'ebullició
- densitat
- solubilitat
- Calor de fusió
- Calor de vaporització
- Capacitat molar tèrmica
- electronegativitat
- Energia d'ionització
- ràdio atòmic
- ràdio covalent
- expansió tèrmica
- conductivitat tèrmica
- resistivitat elèctrica
- duresa
- Potencial d'incendi
- emmagatzematge
- Nomenclatura
- formes
- paper biològic
- On es troba i producció
- Mètode de Pidgeon
- electròlisi
- reaccions
- Amb els calcògens i halògens
- Amb l'aire
- Amb l'aigua
- Amb els àcids i hidrogen
- usos
- - Estronci elemental
- aliatges
- isòtops
- - Compostos
- carbonat
- Ferrites i imants
- vidres
- Producció de metalls i sals
- Aigües residuals i llums fosforescents
- pirotècnia
- hidròxid
- òxid
- clorur
- ranelat
- aluminat
- referències
L' estronci és un metall alcalinotérreo el símbol químic és el Sr. Recentment tallat és de color blanc amb una brillantor platejat, però quan s'exposa a l'aire s'oxida i adquireix un color groguenc. Per aquesta raó, ha de protegir-se de l'oxigen durant el seu emmagatzematge.
L'estronci és extret de les seves vetes sota la forma dels minerals celestita o alcavota (SrSO 4) i estrontianita (SrCO 3). No obstant això, la celestita és la forma principal en què es produeix l'explotació minera d'l'estronci, estant els seus jaciments en terrenys sedimentaris i en associació amb sofre.
Mostra de estronci metàl·lic protegit per una atmosfera d'argó. Font: Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Matthias Zepperderivative work: Materialscientist
La celestita es presenta en forma de cristalls rómbicos, sol ser incolora, vítria i transparent. Tot i que el estronci és extret d'aquesta manera, s'ha de transformar en el seu respectiu carbonat, de el qual es procedeix finalment a reduir-lo.
En 1790, l'estronci va ser identificat com un nou element per Adair Crawford i William Cruickshank, en un mineral provinent d'una mina de plom, propera a la vila de Strontion a Argyll, Escosia. L'estronci va ser aïllat en 1807 per Humphry Davy, mitjançant l'ús de l'electròlisi.
L'estronci és un metall mal·leable, dúctil i bon conductor de l'electricitat; però té poc ús industrial i comercial. Una de les seves aplicacions és la formació d'aliatges amb l'alumini i amb el magnesi, millorant el maneig i fluïdesa d'aquests metalls.
A la taula periòdica, l'estronci està situat en el grup 2, entre el calci i el bari, trobant que algunes de les seves propietats físiques, com la densitat, el punt de fusió i la duresa, tenen valors intermedis amb relació als mostrats per el calci i bari.
L'estronci es presenta a la natura com quatre isòtops estables: el 88 Sr amb, 82,6% abundància; el 86 Sr, amb 9,9% d'abundància; el 87 Sr, amb 7,0% d'abundància; i el 84 Sr, amb 0,56% d'abundància.
90 Sr és un isòtop radioactiu que constitueix el component més nociu de la pluja radioactiva, producte de les explosions nuclears i les fuites dels reactors nuclears, ja que a causa de la similitud entre el calci i l'estronci, l'isòtop s'incorpora als ossos, produint càncer ossi i leucèmia.
història
Es va estudiar un mineral provinent d'una mina de plom prop de la vila de Strontian, a Argyll, Escòcia. Originalment va ser identificat com un tipus de carbonat de bari. Però Adair Crawford i William Cruickshank, el 1789, van notar que la substància estudiada era una altra en qüestió.
El químic Thomas Charles Hope va nomenar a el nou mineral com estrontita i "la terra" corresponent (òxid d'estronci, SrO) la va denominar estrontia.
En 1790, Crawford i Cruickshank van fer cremar la substància estudiada i van observar que la flama era de color vermell carmesí, diferent a les flames observades fins a aquest moment en els elements coneguts. Van concloure que estaven davant d'un nou element.
En 1808, Sir William Humphry Davy, va sotmetre a electròlisi a una barreja humida d'hidròxid o clorur d'estronci amb òxid de mercuri, usant un càtode de mercuri. Després, el mercuri de l'amalgama formada va ser evaporat, quedant lliure l'estronci.
Davy va denominar a l'element aïllat Strontium (estronci).
Estructura i configuració electrònica de l'estronci
L'estronci metàl·lic cristal·litza a temperatura ambient en una estructura cúbica centrada en la cara (fcc, per les seves sigles en anglès: face centered cubic).
En aquesta estructura, els àtoms de Sr se situen en els vèrtexs i en les cares de la galleda de la cel·la unitària. És relativament més densa que altres estructures (com la cúbica o bcc) per tenir en total quatre àtoms de Sr.
Els àtoms Sr romanen units gràcies a l'enllaç metàl·lic, producte de l'encavalcament de les seves orbitals atòmics de valència en totes direccions dins el vidre. Aquest orbital és el 5s, el qual té dos electrons d'acord a la configuració electrònica:
5s 2
I així, s'origina una banda 5s plena, i una banda de conducció 5p (teoria de bandes).
Pel que fa a altres fases metàl·liques, no hi ha massa informació bibliogràfica, encara que és segur que els seus vidres pateixin transformacions quan estiguin sotmesos a altes pressions.
Números d'oxidació
El estronci, a l'igual que altres metalls, té una alta tendència a perdre els seus electrons de valència; aquests són, els dos electrons de l'orbital 5s. Així, els àtoms Sr esdevenen els cations divalents Sr 2+ (M 2+, com la resta dels metalls alcalinoterris), isoelectrònics a el gas noble criptó. Es diu llavors que l'estronci té nombre d'oxidació de +2.
Quan en lloc de perdre dos electrons perd només un, es forma el catió Sr +; i per tant, el seu nombre d'oxidació és el +1. El Sr + és poc freqüent en els compostos derivats de l'estronci.
propietats
aparença
Blanc platejat amb brillantor metàl·lica, amb un lleuger tint groc.
massa molar
87,62 g / mol.
Punt de fusió
777 ºC.
Punt d'ebullició
1.377 ºC.
densitat
Temperatura ambient: 2,64 g / cm 3
-Estat líquid (punt de fusió): 2,375 g / cm 3
solubilitat
Solubles en alcohol i àcids. No és soluble en aigua, ja que reacciona en forma forta amb ella.
Calor de fusió
7,43 kJ / mol.
Calor de vaporització
141 kJ / mol.
Capacitat molar tèrmica
26,4 J / (mol · K).
electronegativitat
0,95 en l'escala de Pauling.
Energia d'ionització
Primer nivell d'ionització: 549,5 kJ / mol.
Segon nivell d'ionització: 1064,2 kJ / mol.
Tercer nivell d'ionització: 4.138 kJ / mol.
ràdio atòmic
Empíric 215 pm.
ràdio covalent
195 ± 10 pm.
expansió tèrmica
22,5 micres / (m · K) a 25 ° C.
conductivitat tèrmica
35,4 W / (m · K).
resistivitat elèctrica
132 nΩ · ma 20 ºC.
duresa
1,5 en l'escala de Mohs.
Potencial d'incendi
L'estronci quan és dividit finament, crema espontàniament en l'aire. A més, s'incendia quan s'escalfa per sobre del punt de fusió, i pot constituir un perill d'explosió quan és exposat a la calor d'una flama.
emmagatzematge
Per evitar l'oxidació de l'estronci es recomana guardar-immers en querosè o nafta. L'estronci s'ha d'emmagatzemar en un lloc fresc i ben ventilat, lluny d'un material orgànic i altres materials fàcilment oxidables.
Nomenclatura
Com el nombre d'oxidació +1 no és tan comú, s'assumeix que només existeix el +2 per simplificació de la nomenclatura al voltant dels compostos d'estronci. És per això que en la nomenclatura estoc s'ignora el (II) a la fin dels noms; i en la nomenclatura tradicional, sempre acaben amb el sufix -ic.
Per exemple, el SrO és l'òxid d'estronci o òxid estáñico, d'acord a les nomenclatures estoc i tradicional, respectivament.
formes
A causa de la seva gran reactivitat, l'estronci metàl·lic no es presenta aïllat en la natura. No obstant això, pot trobar-se en el seu estat elemental protegit de l'oxigen, mitjançant immersió en querosè o en atmosfera de gasos inerts (com els gasos nobles).
També es troba formant aliatges amb l'alumini i amb el magnesi, així com un agregat a un aliatge d'estany i plom. L'estronci es troba en forma iònica (Sr 2+) dissolt a terra o en aigua de mar, etc.
Per tant, parlar de l'estronci és referir-se als cations Sr 2+ (i en un menor grau, Sr +).
També pot interactuar en forma iònica amb altres elements per formar sals o altres compostos químics; com clorur, carbonat, sulfat, sulfur d'estronci, etc.
L'estronci és present, fonamentalment, en dos minerals: la celestita o alcavota (SrSO 4) i la estrontita (SrCO 3). La celestita és la principal font d'extracció minera d'l'estronci.
L'estronci té 4 isòtops naturals, dels quals el que es troba en major abundància és el 88 Sr. Així mateix, hi ha nombrosos isòtops radioactius, produïts artificialment en els reactors nuclears.
paper biològic
No es coneix una funció biològica de l'estronci en els vertebrats. A causa de la seva similitud amb el calci, pot reemplaçar-ho en els teixits ossis; és a dir, el Sr 2+ desplaça a Ca 2+. Però la proporció trobada en l'os entre l'estronci i el calci, és entre 1 / 1.000 i 1 / 2.000; és a dir, extremadament baixa.
Per tant, l'estronci no ha de complir una funció biològica natural en els ossos.
El ranelat d'estronci ha estat usat en el tractament de l'osteoporosi, ja que produeix un enduriment dels ossos; però en tot cas, aquesta és una acció terapèutica.
Un dels pocs exemples d'una funció biològica de l'estronci es presenta a la Acantharea, un protozoario radiolario que posseeix un esquelet amb la presència d'estronci.
On es troba i producció
Cristall de celestita, una font mineralògica d'estronci. Font: Aram Dulyan (User: Aramgutang)
L'estronci es troba aproximadament en el 0,034% de totes les roques ígnies. No obstant això, només dos minerals: celestita o alcavota, es troben en jaciments amb continguts importants d'estronci.
Dels dos minerals importants d'estronci, només la celestita es troba en una quantitat suficient en jaciments sedimentaris que permeti la creació d'instal·lacions per extreure l'estronci.
La estrationita és de major utilitat que la celestita, ja que major part de l'estronci és produït sota la forma de carbonat d'estronci; però tot just s'han trobat alguns jaciments que permetin una explotació minera sostenible.
El contingut d'estronci en l'aigua de mar oscil·la entre 82 i 90 mmol / L, una concentració molta més baixa que la de l'calci, entre 9,6 i 11 mmol / L.
Gairebé tota l'explotació minera es basa en els jaciments de la celestita, ja que les vetes de estrontianita són escasses i poc rendibles per a l'extracció d'estronci d'elles. Tot i això, l'estronci en la seva major part és produït sota la forma de carbonat d'estronci.
Mètode de Pidgeon
La celestita és incinerada en presència de carbó per transformar el sulfat d'estronci en sulfur d'estronci. En la segona etapa, el material fosc que conté sulfur d'estronci, es dissol en aigua i es filtra.
Després, la solució de sulfur d'estronci és tractada amb diòxid de carboni, per produir la precipitació de l'carbonat d'estronci.
L'estronci pot ser aïllat mitjançant una variant de l'mètode de Pidgeon. La reacció de l'òxid d'estronci i l'alumini es produeix en buit, on l'estronci és convertit en gas i transportat a través de la retorta de producció fins als condensadors, on precipita com a sòlid.
electròlisi
L'estronci pot ser obtingut en forma de barres mitjançant el mètode d'electròlisi de càtode de contacte. En aquest procediment, una barra de ferro refredada que actua com a càtode, entra en contacte amb la superfície d'una barreja fosa de clorur de potassi i clorur d'estronci.
A mesura que l'estronci es solidifica sobre el càtode (barra de ferro), la barra s'eleva.
reaccions
Amb els calcògens i halògens
L'estronci és un metall reductor actiu i reacciona amb halògens, oxigen i sofre per produir halurs, òxids i sulfur, respectivament. L'estronci és un metall platejat, però s'oxida formant òxid d'estronci quan s'exposa a l'aire:
Sr (s) + 1 / 2O 2 (g) => SrO (s)
L'òxid forma una capa fosca sobre la superfície de l'metall. Mentre que la seva reacció amb el clor i sofre són les següents:
Sr (s) + Cl 2 (g) => SrCl 2 (s)
Sr (s) + S (l) => SRS (s)
L'estronci reacciona amb sofre fos.
Amb l'aire
Pot combinar-se amb l'oxigen per formar peròxid d'estronci; però requereix per la seva formació d'una pressió alta d'oxigen. Així mateix, pot reaccionar amb el nitrogen per produir nitrur d'estronci:
3Sr (s) + N 2 (g) => Sr 3 N 2 (s)
No obstant, la temperatura ha de ser superior als 380 ° C perquè la reacció passi.
Amb l'aigua
L'estronci pot reaccionar en forma violenta amb l'aigua per formar hidròxid d'estronci, Sr (OH) 2 i gas hidrogen. La reacció entre l'estronci i l'aigua no té la violència observada en la reacció entre els metalls alcalins i l'aigua, així com l'observada en el cas de l'bari.
Amb els àcids i hidrogen
L'estronci pot reaccionar amb l'àcid sulfúric i l'àcid nítric per originar, respectivament, sulfat i nitrat d'estronci. També es combina en calent amb l'hidrogen per originar hidrur d'estronci.
El estronci, a l'igual que altres elements pesats de l'bloc s de la taula periòdica, té una àmplia gamma de nombres de coordinació; com ara 2, 3, 4, 22 i 24, observats en compostos com SrCd 11 i SrZn 13, per exemple.
usos
- Estronci elemental
aliatges
S'usa com un modificador eutèctic per millorar la resistència i ductilitat de l'aliatge Al-Ag. S'empra com inoculant en la fosa de ferro dúctil per controlar la formació de grafit. Així mateix, és agregat als aliatges d'estany i plom per agregar duresa i ductilitat.
A més, s'utilitza com desoxidant de el coure i de el bronze. S'agrega l'estronci en petita quantitat a l'alumini fos per optimitzar la capacitat de fosa de l'metall, fent-lo més adequat per a l'elaboració d'objectes que tradicionalment es fan d'acer.
És un agent d'aliatge per a l'alumini o el magnesi que s'usa en la fosa dels blocs de motor i en rodes. L'estronci millora el maneig i la fluïdesa de l'metall a el qual es troba unit a aliatge.
isòtops
Malgrat la seva acció nociva, el 90 Sr és utilitzat com un generador termoelèctric, emprant-la energia calòrica de la seva radiació per produir electricitat de llarga durada, amb aplicació en els vehicles espacials, estacions d'investigació remotes i en boies de navegació.
El 89 Sr ha estat utilitzat en el tractament de càncer ossi, emprant-la seva emissió radioactiva tipus β per a la destrucció de les cèl·lules tumorals.
L'àtom d'estronci ha estat usat per a l'establiment d'un sistema de mesurament de el temps, que tot just endarrereix un segon cada 200 milions d'anys. El que el converteix en el rellotge de major precisió.
- Compostos
carbonat
Ferrites i imants
El carbonat d'estronci (SrCO 3) reacciona amb l'òxid fèrric (Fe 2 O 3) a una temperatura compresa entre 1.000 i 1.300 ºC, per formar una ferrita d'estronci. Aquesta família de les ferrites té una fórmula general SrFe x O 4.
Els imants ceràmics estan fets de ferrites i s'usen en diverses aplicacions. Entre elles: elaboració d'altaveus, motors per a netejadors de parabrises d'automòbils i en joguines per a nens.
També s'utilitza el carbonat d'estronci en la producció de l'vidre per a les pantalles de televisió i en les unitats de visualització.
vidres
A més de millorar la propietat de l'vidre per a les pantalles de cristall líquid (LCD), també s'utilitza en l'esmaltat de la ceràmica per vaixella, reforçant la seva resistència a ser ratllat ia la formació de bombolles durant la cocció.
S'usa en la producció de vidre utilitzable en òptica, cristalleria i il·luminació. Forma part a més de la fibra de vidre i els vidres de laboratori i farmacèutic, ja que augmenta la duresa i la resistència a l'ratllat, així com el seu brillantor.
Producció de metalls i sals
És utilitzat en l'obtenció d'un zinc d'alta puresa, ja que contribueix a l'eliminació de la impuresa de l'plom. Ajuda en la producció de l'cromat d'estronci, compost que s'utilitza com a inhibidor de la corrosió en pintures d'impressió.
Aigües residuals i llums fosforescents
S'empra en el tractament de les aigües residuals per a l'eliminació de sulfat. A més, s'usa en la producció de l'àcid ortofosfòric, emprat en l'elaboració de làmpades fluorescents.
pirotècnia
El carbonat d'estronci, a l'igual que altres sals d'estronci, s'utilitza en els focs artificials per aportar-li un color vermell carmesí. Coloració que també s'empra en les proves de detecció de l'estronci.
hidròxid
S'utilitza en l'extracció de l'sucre de la remolatxa, ja que l'hidròxid d'estronci es combina amb el sucre per originar un sacàrid complex. El complex pot dissociar per l'acció de l'diòxid de carboni, quedant lliure el sucre. També s'utilitza en l'estabilització de l'plàstic.
òxid
Està present en el vidre que s'utilitzen en la fabricació de el tub d'imatge d'un televisor, començant-aquesta aplicació en 1970. Els televisors a color, així com altres dispositius que contenen raigs catòdics, estan obligats a fer servir l'estronci a la placa frontal per aturar els raigs X.
Aquests televisors ja estan desús, perquè els tubs catòdics han estat substituïts per altres dispositius, i per tant no es requereix d'l'ús dels compostos d'estronci.
D'altra banda, l'òxid d'estronci es fa servir per millorar la qualitat dels esmalts de ceràmica.
clorur
El clorur d'estronci s'usa en algunes pastes dentals per dents sensibles i en l'elaboració de focs artificials. A més, s'usa en forma limitada per a l'eliminació de gasos no desitjats en recipients sotmesos a el buit.
ranelat
S'usa en el tractament de l'osteoporosi, ja que incrementa la densitat òssia i redueix la incidència de fractures. Aplicat tòpicament, inhibeix la irritació sensorial. No obstant això, ha disminuït el seu ús per existir evidències que augmenta la incidència de les malalties cardiovasculars.
aluminat
S'usa com dopant en la indústria electrònica. També s'empra amb freqüència per fer brillar en foscor a certs joguines, ja que és un compost inert química i biològicament.
referències
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Strontium. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Timothy P. Hanusa. (2019). Strontium. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
- National Center for Biotechnology Information. (2019). Strontium. PubChem Database. CID = 5.359.327. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Traci Pedersen. (20 de maig de 2013). Facts about Strontium. Recuperat de: livescience.com
- Dr. Doug Stewart. (2019). Strontium element facts. Recuperat de: chemicool.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 juliol 2019). Strontium Facts (Atomic Number 38 or Sr). Recuperat de: thoughtco.com
- Lenntech BV (2019). Strontium. Recuperat de: lenntech.com