STRONTI: LỊCH SỬ, CẤU TRÚC, ĐẶC TÍNH, PHẢN ỨNG VÀ SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các Strontium là một kim loại kiềm thổ có hóa biểu tượng là ông tươi cắt là màu trắng với một ánh bạc, nhưng khi tiếp xúc với oxy hóa không khí và có được một màu vàng. Vì lý do này, nó phải được bảo vệ khỏi oxy trong quá trình bảo quản.

Stronti được chiết xuất từ ​​các tĩnh mạch của nó dưới dạng khoáng chất celestite hoặc celestine (SrSO ₄ ) và strontianite (SrCO ₃ ). Tuy nhiên, celestite là hình thức chính để khai thác stronti, các mỏ của nó nằm trong đất trầm tích và kết hợp với lưu huỳnh.

Mẫu stronti kim loại được bảo vệ bởi khí argon. Nguồn: Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Matthias Zepper Công việc cải tiến: Nhà vật liệu học

Celestite xảy ra ở dạng tinh thể hình thoi, nó thường không màu, thủy tinh thể và trong suốt. Mặc dù stronti được chiết xuất theo cách này, nó phải được chuyển hóa thành cacbonat tương ứng, từ đó cuối cùng nó bị khử.

Năm 1790, stronti được Adair Crawford và William Cruickshank xác định là một nguyên tố mới, trong một khoáng chất từ ​​một mỏ chì gần thị trấn Strontion ở Argyll, Scotland. Stronti được phân lập vào năm 1807 bởi Humphry Davy, thông qua việc sử dụng điện phân.

Stronti là một kim loại dễ uốn, dễ uốn và dẫn điện tốt; nhưng nó ít được sử dụng trong công nghiệp và thương mại. Một trong những ứng dụng của nó là tạo hợp kim với nhôm và magiê, cải thiện khả năng xử lý và tính lưu động của các kim loại này.

Trong bảng tuần hoàn, stronti nằm ở nhóm 2, giữa canxi và bari, nhận thấy rằng một số tính chất vật lý của nó, chẳng hạn như mật độ, điểm nóng chảy và độ cứng, có giá trị trung gian liên quan đến canxi và bari.

Stronti xuất hiện trong tự nhiên dưới dạng bốn đồng vị ổn định: ⁸⁸ Sr với độ phong phú 0,82,6%; các ⁸⁶ Sr, với 9,9% phong phú; các ⁸⁷ Sr, với 7,0% phong phú; và ⁸⁴ Sr, với độ phong phú 0,56%.

⁹⁰ Sr là đồng vị phóng xạ tạo thành thành phần gây hại nhất của bụi phóng xạ, là sản phẩm của các vụ nổ hạt nhân và rò rỉ từ các lò phản ứng hạt nhân, vì do sự giống nhau giữa canxi và stronti, đồng vị này được kết hợp vào xương , tạo ra ung thư xương và bệnh bạch cầu.

Lịch sử

Một khoáng chất từ ​​mỏ chì gần làng Strontian ở Argyll, Scotland, đã được nghiên cứu. Ban đầu nó được xác định là một loại bari cacbonat. Nhưng Adair Crawford và William Cruickshank, vào năm 1789, lưu ý rằng chất được nghiên cứu là một vấn đề khác.

Nhà hóa học Thomas Charles Hope đặt tên cho khoáng chất mới là strontit, và “đất” tương ứng (oxit stronti, SrO) đặt tên cho nó là strontia.

Năm 1790, Crawford và Cruickshank đã đốt cháy chất được nghiên cứu và nhận thấy ngọn lửa có màu đỏ thẫm, khác với ngọn lửa được quan sát cho đến thời điểm đó ở các nguyên tố đã biết. Họ kết luận rằng họ đang đứng trước một nguyên tố mới.

Năm 1808, Ngài William Humphry Davy, đã bị điện phân hỗn hợp ẩm của hydroxit hoặc clorua stronti với oxit của thủy ngân, sử dụng một cực âm của thủy ngân. Sau đó, thủy ngân từ hỗn hống đã tạo thành được làm bay hơi, để lại stronti tự do.

Davy đặt tên cho nguyên tố cô lập là stronti (stronti).

Cấu trúc và cấu hình electron của stronti

Stronti kim loại kết tinh ở nhiệt độ phòng thành cấu trúc lập phương tâm diện (fcc).

Trong cấu trúc này, các nguyên tử Sr nằm ở các đỉnh và trên các mặt lập phương của ô đơn vị. Nó tương đối dày đặc hơn các cấu trúc khác (chẳng hạn như khối hoặc bcc) vì có tổng cộng bốn nguyên tử Mr.

Các nguyên tử Sr vẫn liên kết với nhau nhờ liên kết kim loại, sản phẩm của sự xen phủ các obitan hóa trị nguyên tử của chúng theo mọi hướng trong tinh thể. Quỹ đạo này là 5, có hai điện tử theo cấu hình điện tử:

5 giây ²

Và do đó, một dải 5 đầy đủ và một dải dẫn 5p (lý thuyết dải) bắt nguồn.

Về các pha kim loại khác, không có nhiều thông tin thư mục, mặc dù chắc chắn rằng các tinh thể của chúng trải qua sự biến đổi khi chúng chịu áp suất cao.

Số oxi hóa

Stronti, giống như các kim loại khác, có xu hướng mất điện tử hóa trị cao; Đây là hai electron của quỹ đạo 5s. Do đó, các nguyên tử Sr được chuyển thành các cation Sr ²⁺ hóa trị hai (M ²⁺ , giống như phần còn lại của các kim loại kiềm thổ), đẳng điện tử thành krypton khí quý. Stronti sau đó được cho là có số oxi hóa +2.

Khi thay vì mất hai electron, nó chỉ mất một, cation Sr ⁺ được hình thành ; và do đó, số oxi hóa của nó là +1. Sr ⁺ rất hiếm trong các hợp chất có nguồn gốc từ stronti.

Tính chất

Xuất hiện

Màu trắng bạc với ánh kim loại, với một chút màu vàng.

Khối lượng phân tử

87,62 g / mol.

Độ nóng chảy

777 ° C.

Điểm sôi

1.377 ° C.

Tỉ trọng

-Nhiệt độ môi trường: 2,64 g / cm ³

-Trạng thái lỏng (điểm nóng chảy): 2.375 g / cm ³

Độ hòa tan

Hòa tan trong rượu và axit. Nó không hòa tan trong nước, vì nó phản ứng mạnh với nó.

Nhiệt của nhiệt hạch

7,43 kJ / mol.

Nhiệt hóa hơi

141 kJ / mol.

Công suất phân tử nhiệt

26,4 J / (mol · K).

Độ âm điện

0,95 trên thang điểm Pauling.

Năng lượng ion hóa

Mức độ ion hóa thứ nhất: 549,5 kJ / mol.

Mức ion hóa thứ hai: 1.064,2 kJ / mol.

Mức độ ion hóa thứ ba: 4,138 kJ / mol.

Đài nguyên tử

Theo kinh nghiệm 215 giờ tối.

Bán kính cộng hóa trị

195 ± 10 giờ tối.

Sự giãn nở nhiệt

22,5 µm / (m · K) ở 25 ° C.

Dẫn nhiệt

35,4 W / (mK).

Điện trở suất

132 nΩ · m ở 20 ° C.

Độ cứng

1,5 trên thang Mohs.

Tiềm năng cháy

Stronti, khi được phân chia mịn, tự bốc cháy trong không khí. Ngoài ra, nó bốc cháy khi bị nung nóng trên nhiệt độ nóng chảy và có thể gây nổ khi tiếp xúc với sức nóng của ngọn lửa.

Lưu trữ

Để tránh quá trình oxy hóa stronti, nên bảo quản nó trong dầu hỏa hoặc naphtha. Stronti nên được bảo quản ở nơi mát mẻ, thông gió tốt, tránh xa các chất hữu cơ và các vật liệu dễ bị oxy hóa khác.

Danh pháp

Vì số oxi hóa +1 không phổ biến nên người ta cho rằng chỉ tồn tại +2 để đơn giản hóa danh pháp xung quanh các hợp chất stronti. Đó là lý do tại sao trong danh pháp cổ phiếu, (II) ở cuối tên bị bỏ qua; và trong danh pháp truyền thống, chúng luôn kết thúc bằng hậu tố -ico.

Ví dụ, SrO là oxit stronti hoặc oxit thiếc, theo danh pháp cổ phiếu và truyền thống, tương ứng.

Hình dạng

Do khả năng phản ứng lớn, stronti kim loại không bị cô lập trong tự nhiên. Tuy nhiên, nó có thể được tìm thấy ở trạng thái nguyên tố được bảo vệ khỏi oxy, bằng cách ngâm trong dầu hỏa hoặc trong môi trường khí trơ (chẳng hạn như khí quý).

Nó cũng được tìm thấy tạo thành hợp kim với nhôm và magiê, cũng như tổng hợp thành hợp kim của thiếc và chì. Stronti được tìm thấy ở dạng ion (Sr ²⁺ ) hòa tan trong đất hoặc nước biển, v.v.

Do đó, nói đến stronti là nói đến các cation Sr ²⁺ (và ở mức độ thấp hơn, Sr ⁺ ).

Nó cũng có thể tương tác ở dạng ion với các nguyên tố khác để tạo thành muối hoặc các hợp chất hóa học khác; chẳng hạn như stronti clorua, cacbonat, sunfat, sunfua, v.v.

Stronti hiện diện chủ yếu trong hai khoáng chất: celestite hoặc celestine (SrSO ₄ ) và strontite (SrCO ₃ ). Celestite là nguồn khai thác mỏ stronti chính.

Stronti có 4 đồng vị tự nhiên, trong đó đồng vị được tìm thấy nhiều hơn là ⁸⁸ Ông Tương tự như vậy, có rất nhiều đồng vị phóng xạ, được sản xuất nhân tạo trong các lò phản ứng hạt nhân.

Vai trò sinh học

Không có vai trò sinh học nào được biết đến đối với stronti ở động vật có xương sống. Do tương tự như canxi, nó có thể thay thế nó trong các mô xương; nghĩa là, Sr ²⁺ thay thế Ca ²⁺ . Nhưng tỷ lệ được tìm thấy trong xương giữa stronti và canxi là từ 1 / 1.000 đến 1 / 2.000; nghĩa là, cực kỳ thấp.

Do đó, stronti không được thực hiện chức năng sinh học tự nhiên trong xương.

Strontium ranelate đã được sử dụng trong điều trị loãng xương, vì nó gây ra cứng xương; nhưng trong mọi trường hợp, đây là một hành động trị liệu.

Một trong số ít ví dụ về chức năng sinh học của stronti xuất hiện ở Acantharea, một sinh vật đơn bào phóng xạ có bộ xương với sự hiện diện của stronti.

Nơi tìm và sản xuất

Tinh thể Celestite, một nguồn khoáng chất của stronti. Nguồn: Aram Dulyan (Người dùng: Aramgutang)

Stronti được tìm thấy trong khoảng 0,034% của tất cả các loại đá mácma. Tuy nhiên, chỉ có hai khoáng chất: celestite hoặc celestine, được tìm thấy trong các mỏ có hàm lượng stronti đáng kể.

Trong số hai khoáng chất stronti quan trọng, chỉ có celestite được tìm thấy với số lượng đủ lớn trong trầm tích để cho phép tạo ra các cơ sở để chiết xuất stronti.

Strationit hữu ích hơn celestite, vì hầu hết stronti được tạo ra ở dạng stronti cacbonat; nhưng hầu như không tìm thấy bất kỳ mỏ nào cho phép khai thác bền vững.

Hàm lượng stronti trong nước biển nằm trong khoảng từ 82 đến 90 µmol / L, một nồng độ thấp hơn nhiều so với hàm lượng canxi, từ 9,6 đến 11 mmol / L.

Hầu hết tất cả việc khai thác đều dựa trên mỏ celestite, vì các mạch strontianite rất khan hiếm và không mang lại nhiều lợi nhuận cho việc khai thác stronti từ chúng. Mặc dù vậy, hầu hết stronti được sản xuất dưới dạng stronti cacbonat.

Phương pháp Pidgeon

Celestite được đốt trong sự có mặt của than để biến stronti sulfat thành stronti sulfua. Trong giai đoạn thứ hai, vật liệu sẫm màu có chứa stronti sulfua được hòa tan trong nước và lọc.

Sau đó, dung dịch stronti sulfide được xử lý với carbon dioxide, để tạo ra kết tủa stronti cacbonat.

Stronti có thể được phân lập bằng một biến thể của phương pháp Pidgeon. Phản ứng của oxit stronti và nhôm xảy ra trong chân không, ở đó stronti được chuyển hóa thành khí và được vận chuyển qua quá trình chưng cất sản xuất đến các thiết bị ngưng tụ, nơi nó kết tủa dưới dạng chất rắn.

Điện phân

Stronti có thể thu được ở dạng thanh bằng phương pháp điện phân tiếp xúc với catốt. Trong quy trình này, một thanh sắt nguội đóng vai trò là cực âm tiếp xúc với bề mặt của hỗn hợp nóng chảy của kali clorua và stronti clorua.

Khi stronti đông đặc trên catốt (thanh sắt), thanh tăng lên.

Phản ứng

Với chalcogens và halogen

Stronti là một kim loại có tính khử hoạt động và phản ứng với halogen, oxy và lưu huỳnh để tạo ra halogen, oxit và lưu huỳnh, tương ứng. Stronti là một kim loại bạc, nhưng nó bị oxy hóa thành oxit stronti khi tiếp xúc với không khí:

Sr (s) + 1 / 2O ₂ (g) => SrO (s)

Ôxít tạo thành một lớp tối trên bề mặt kim loại. Trong khi phản ứng của nó với clo và lưu huỳnh như sau:

Sr (s) + Cl ₂ (g) => SrCl ₂ (s)

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

Stronti phản ứng với lưu huỳnh nóng chảy.

Với không khí

Nó có thể kết hợp với oxy để tạo thành stronti peroxide; nhưng nó cần một áp suất oxy cao để hình thành. Nó cũng có thể phản ứng với nitơ để tạo ra stronti nitride:

3Sr (s) + N ₂ (g) => Sr ₃ N ₂ (s)

Tuy nhiên, nhiệt độ phải trên 380 ° C để phản ứng xảy ra.

Với nước

Stronti có thể phản ứng mạnh với nước để tạo thành stronti hydroxit, Sr (OH) ₂ và khí hydro. Phản ứng giữa stronti và nước không có bạo lực được quan sát thấy trong phản ứng giữa kim loại kiềm và nước, cũng như phản ứng được quan sát trong trường hợp của bari.

Với axit và hydro

Stronti có thể phản ứng với axit sulfuric và axit nitric để tạo thành stronti sulfat và nitrat tương ứng. Nó cũng kết hợp nóng với hydro để tạo thành hyđrua stronti.

Stronti, giống như các nguyên tố nặng khác trong khối s của bảng tuần hoàn, có một loạt các số phối trí; chẳng hạn như 2, 3, 4, 22 và 24, được thấy trong các hợp chất như SrCd ₁₁ và SrZn ₁₃ , chẳng hạn.

Các ứng dụng

- Stronti nguyên tố

Hợp kim

Nó được sử dụng như một chất điều chỉnh eutectic để cải thiện độ bền và độ dẻo của hợp kim Al-Ag. Nó được sử dụng như một chế phẩm trong nhà máy đúc gang dẻo để kiểm soát sự hình thành của than chì. Nó cũng được thêm vào hợp kim thiếc và chì để thêm độ dẻo dai và độ dẻo.

Ngoài ra, nó được sử dụng như một chất khử oxy cho đồng và đồ đồng. Một lượng nhỏ stronti được thêm vào nhôm nóng chảy để tối ưu hóa khả năng nóng chảy của kim loại, làm cho nó phù hợp hơn để chế tạo các vật thể truyền thống được làm bằng thép.

Nó là một chất tạo hợp kim cho nhôm hoặc magiê được sử dụng để đúc khối động cơ và bánh xe. Stronti cải thiện khả năng xử lý và tính lưu động của kim loại mà nó được hợp kim hóa.

Đồng vị

Bất chấp hành động có hại của nó, ⁹⁰ Sr được sử dụng như một máy phát nhiệt điện, sử dụng nhiệt năng của bức xạ để tạo ra điện năng lâu dài, được ứng dụng trong các phương tiện vũ trụ, trạm nghiên cứu từ xa và phao điều hướng.

Các ⁸⁹ Sr đã được sử dụng trong điều trị ung thư xương, sử dụng loại khí thải phóng xạ β cho sự phá hủy của các tế bào khối u.

Nguyên tử stronti đã được sử dụng để thiết lập một hệ thống đo thời gian, hệ thống này hầu như không chậm một giây sau mỗi 200 triệu năm. Điều này làm cho nó trở thành chiếc đồng hồ chính xác nhất.

- Các hợp chất

Cacbonat

Ferrit và nam châm

Stronti cacbonat (SrCO ₃ ) phản ứng với oxit sắt (Fe ₂ O ₃ ) ở nhiệt độ từ 1.000 đến 1.300 ºC, để tạo thành ferit stronti. Họ sắt này có công thức chung là SrFe _x O ₄ .

Nam châm gốm được làm bằng sắt và được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Trong đó: sản xuất loa, mô tơ gạt nước kính chắn gió ô tô và đồ chơi trẻ em.

Stronti cacbonat cũng được sử dụng trong sản xuất kính cho màn hình tivi và các đơn vị hiển thị.

Kính

Ngoài việc cải thiện tính chất của kính cho màn hình tinh thể lỏng (LCD), nó còn được sử dụng trong đồ gốm tráng men, tăng cường khả năng chống trầy xước và hình thành bong bóng trong quá trình nung.

Nó được sử dụng trong sản xuất thủy tinh có thể sử dụng trong quang học, đồ thủy tinh và chiếu sáng. Nó cũng là một phần của sợi thủy tinh và kính phòng thí nghiệm và dược phẩm, vì nó làm tăng độ cứng và khả năng chống trầy xước, cũng như độ sáng của nó.

Sản xuất kim loại và muối

Nó được sử dụng để thu được kẽm có độ tinh khiết cao, vì nó góp phần loại bỏ tạp chất chì. Nó giúp sản xuất stronti cromat, một hợp chất được sử dụng làm chất ức chế ăn mòn trong sơn in.

Nước thải và đèn phát quang

Nó được sử dụng trong xử lý nước thải để loại bỏ sunfat. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong sản xuất axit orthophosphoric, dùng trong sản xuất đèn huỳnh quang.

Pháo hoa

Stronti cacbonat, giống như các muối stronti khác, được sử dụng trong pháo hoa để làm cho nó có màu đỏ thẫm. Một vết bẩn cũng được sử dụng trong thử nghiệm stronti.

Hydroxit

Nó được sử dụng để chiết xuất đường từ củ cải đường, vì stronti hydroxit kết hợp với đường để tạo ra một saccharide phức tạp. Phức hợp có thể bị phân ly bởi tác dụng của carbon dioxide, để lại đường không có. Nó cũng được sử dụng trong việc ổn định nhựa.

Ôxít

Nó có mặt trong thủy tinh được sử dụng trong sản xuất ống hình tivi, bắt đầu ứng dụng này vào năm 1970. Ti vi màu, cũng như các thiết bị khác có chứa tia âm cực, bắt buộc phải sử dụng stronti ở tấm phía trước để ngăn Chụp X-quang.

Những chiếc ti vi này không còn được sử dụng nữa, vì các ống âm cực đã được thay thế bằng các thiết bị khác, và do đó việc sử dụng các hợp chất stronti là không cần thiết.

Mặt khác, oxit stronti được sử dụng để cải thiện chất lượng của men gốm.

Clorua

Stronti clorua được sử dụng trong một số loại kem đánh răng cho răng nhạy cảm và làm pháo hoa. Ngoài ra, nó được sử dụng một cách hạn chế để loại bỏ các khí không mong muốn trong bình chân không.

Ranelate

Nó được sử dụng trong điều trị loãng xương, vì nó làm tăng mật độ xương và giảm tỷ lệ gãy xương. Áp dụng tại chỗ, nó ức chế kích ứng cảm giác. Tuy nhiên, việc sử dụng nó đã giảm do bằng chứng cho thấy nó làm tăng tỷ lệ mắc các bệnh tim mạch.

Aluminat

Nó được sử dụng như một chất pha tạp trong ngành công nghiệp điện tử. Nó cũng thường được sử dụng để làm cho một số đồ chơi phát sáng trong bóng tối, vì nó là một hợp chất trơ về mặt hóa học và sinh học.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Wikipedia. (2019). Stronti. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
3. Timothy P. Hanusa. (2019). Stronti. Encyclopædia Britannica. Phục hồi từ: britannica.com
4. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Stronti. Cơ sở dữ liệu PubChem. CID = 5359327. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Traci Pedersen. (Ngày 20 tháng 5 năm 2013). Sự thật về stronti. Phục hồi từ: livescience.com
6. Tiến sĩ Doug Stewart. (2019). Sự thật về nguyên tố Strontium. Phục hồi từ: chemicool.com
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 03 tháng 7 năm 2019). Sự kiện Stronti (Số nguyên tử 38 hoặc Sr). Phục hồi từ: thinkco.com
8. Lenntech BV (2019). Stronti. Khôi phục từ: lenntech.com