Historique, structure, propriétés, réactions et utilisations du strontium

Il strontium C'est un métal alcalin dont le symbole chimique est le SR. Fraîchement coupé est blanc avec une luminosité en argent, mais lorsqu'elle est exposée à l'air, elle s'oxyde et acquiert une couleur jaunâtre. Pour cette raison, il doit être protégé de l'oxygène pendant le stockage.

Le strontium est extrait de ses veines sous forme de minéraux Celestite ou Celestina (SRSO₄) et la strontianite (SRCO₃). Cependant, Celestita est le principal moyen dont l'exploitation minière du strontium se produit, étant ses dépôts dans les terres sédimentaires et en association avec le soufre.

Échantillon de strontium métallique protégé par une atmosphère d'argon. Source: Strontium Unter Argon Schutzgas atmosphäre.JPG Matthias Zepperderivative Work: MaterialScientist [Pubsuin Domain]

Celestita est présentée sous forme de cristaux rhombiques, il est généralement incolore, vitreux et transparent. Bien que le strontium soit extrait de cette manière, il doit être transformé en son carbonate respectif, à partir de laquelle il est finalement réduit.

En 1790, Strontium a été identifié comme un nouvel élément pour Adair Crawford et William Cruickshank, dans un minéral d'une mine de tête, près de la ville de Strontion à Argyll, Escosia. Le strontium a été isolé en 1807 par Humphry Davy, grâce à l'utilisation de l'électrolyse.

Le strontium est un métal ductile malléable et un bon conducteur d'électricité; Mais il a peu d'usage industriel et commercial. L'une de ses applications est la formation d'alliages avec de l'aluminium et du magnésium, améliorant la gestion et la fluidité de ces métaux.

Dans le tableau périodique, le strontium est situé dans le groupe 2, entre le calcium et le baryum, constatant que certaines de ses propriétés physiques, telles que la densité, le point de fusion et la dureté, ont des valeurs intermédiaires par rapport à celles indiquées pour le calcium et le baryum.

Le strontium est présenté dans la nature comme quatre isotopes stables: le ⁸⁸SR avec, 82,6% d'abondance; il ⁸⁶SR, avec une abondance de 9,9%; il ⁸⁷SR, avec une abondance de 7,0%; et le ⁸⁴SR, avec une abondance de 0,56%.

⁹⁰SR est un isotope radioactif qui constitue la composante la plus nocive de la pluie radioactive, le produit des explosions nucléaires et des fuites de réacteurs nucléaires, car en raison de la similitude entre le calcium et le strontium, l'isotope est incorporé dans les os, produisant un cancer osseux et la leucémie.

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Histoire

Un minéral d'une mine de tête près de la ville de Stontian, à Argyll, en Écosse, a été étudié. À l'origine, il a été identifié comme un type de carbonate de baryum. Mais Adair Crawford et William Cruickshank, en 1789, ont remarqué que la substance étudiée était une autre en question.

Le chimiste Thomas Charles Hope a nommé le nouveau minéral en tant que cerf correspondant.

En 1790, Crawford et Cruickshank ont ​​apporté la substance étudiée et ont observé que la flamme était cramoisie rouge, différente des flammes observées jusqu'à présent dans les éléments connus. Ils ont conclu qu'ils étaient devant un nouvel élément.

En 1808, Sir William Humphry Davy, soumis à l'électrolyse à un mélange humide d'hydroxyde ou de chlorure d'étirement avec de l'oxyde de mercure, en utilisant une cathode de mercure. Ensuite, le mercure de l'amalgame formé a été évaporé, le strontium étant libre.

Davy a appelé le stontium élément isolé (strontium).

Structure et configuration électronique du strontium

Le strontium métallique cristallise à température ambiante dans une structure cubique centrée sur le visage (FCC).

Dans cette structure, les atomes SR sont situés dans les sommets et sur les faces du cube de cellule unitaire. Il est relativement plus dense que les autres structures (comme cubic ou BCC) pour avoir quatre atomes Sr au total.

Les atomes SR restent unis grâce au lien métallique, produit du chevauchement de leurs orbitales atomiques de Valence dans toutes les directions à l'intérieur du verre. Cette orbitale est 5S, qui a deux électrons selon la configuration électronique:

[Kr] 5s²

Et donc, un groupe 5s est originaire et un groupe de conduite 5P (théorie du groupe).

En ce qui concerne d'autres phases métalliques, il n'y a pas trop d'informations bibliographiques, bien qu'il soit certain que leurs cristaux subissent des transformations lorsqu'ils sont soumis à des pressions élevées.

Nombres d'oxydation

Le strontium, comme d'autres métaux, a une forte tendance à perdre ses électrons de valence; Ce sont, les deux électrons orbitaux 5s. Ainsi, les atomes Sr deviennent les cations divalents Sr²⁺ (M²⁺, Comme le reste des métaux alcalinotherres), l'iscède à noble Gas Kripton. On dit alors que Strontium a un numéro d'oxydation de +2.

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Quand au lieu de perdre deux électrons, il n'en perd qu'un, le cation est formé⁺; Et par conséquent, son numéro d'oxydation est +1. Le Mr⁺ Il est rare dans les composés dérivés de Strontium.

Propriétés

Apparence

Blanc trébuché d'une brillance métallique, avec une légère teinture jaune.

Masse molaire

87,62 g / mol.

Point de fusion

777 ºC.

Point d'ébullition

1.377 ºC.

Densité

-Température ambiante: 2,64 g / cm³

-État liquide (point de fusion): 2 375 g / cm³

Solubilité

Alcool et acide soluble. Ce n'est pas soluble dans l'eau, car il réagit fortement avec.

Chaleur de fusion

7,43 kJ / mol.

Chaleur de vaporisation

141 kJ / mol.

Capacité molaire thermique

26.4 J / (mol · k).

Électronégativité

0,95 sur l'échelle Pauling.

Énergie d'ionisation

Premier niveau d'ionisation: 549,5 kJ / mol.

Deuxième niveau d'ionisation: 1.064.2 kJ / mol.

Troisième niveau d'ionisation: 4.138 kJ / mol.

Radio atomique

Empirique 215 h.

Radio-covalent

195 ± 10 h.

Dilatation thermique

22,5 µm / (m · k) à 25 ° C.

Conductivité thermique

35,4 w / (m · k).

Résistivité électrique

132 nΩ · m à 20 ºC.

Dureté

1.5 sur l'échelle Mohs.

Potentiel d'incendie

Strontium lorsqu'il est finement divisé, brûle spontanément dans l'air. De plus, il est brûlé lorsqu'il est chauffé au-dessus du point de fusion et peut constituer un danger d'explosion lorsqu'il est exposé à la chaleur d'une flamme.

Stockage

Pour éviter l'oxydation du strontium, il est recommandé de le sauver immergé dans du kérosène ou de l'essence. Le strontium doit être stocké dans un endroit frais et bien ventilé, loin d'une matière organique et d'autres matériaux facilement oxydables.

Nomenclature

Comme le numéro d'oxydation +1 n'est pas si courant, il est supposé qu'il n'y a que +2 pour la simplification de la nomenclature autour des composés de strontium. C'est pourquoi dans la nomenclature des stocks, le (ii) est ignoré à la fin des noms; Et dans la nomenclature traditionnelle, ils se terminent toujours par le suffixe -ico.

Par exemple, le SRO est la tache ou l'oxyde d'oxyde, selon le stock et les nomenclatures traditionnelles, respectivement.

Formes

En raison de sa grande réactivité, le strontium métallique n'est pas de nature isolée. Cependant, il peut être trouvé dans son état élémentaire protégé de l'oxygène, par immersion dans le kérosène ou dans l'atmosphère des gaz inertes (comme les gaz nobles).

Il forme également des alliages avec de l'aluminium et du magnésium, ainsi qu'un agrégat d'une boîte et d'un alliage de tête. Le strontium est sous forme ionique (SR²⁺) dissous dans le sol ou dans l'eau de mer, etc.

Par conséquent, parler de Strontium fait référence aux cations SR²⁺ (Et à une degré inférieur, SR⁺).

Il peut également interagir sous forme ionique avec d'autres éléments pour former des sels ou d'autres composés chimiques; comme le chlorure, le carbonate, le sulfate, le sulfure de strontium, etc.

Strontium est fondamentalement présent dans deux minéraux: Celestita ou Celestina (SRSO₄) Et la Strontita (SRCO₃). Celestita est la principale source d'extraction d'extraction de Larice.

Le strontium a 4 isotopes naturels, dont celui en plus abondance est le ⁸⁸M. Il existe également de nombreux isotopes radioactifs, produits artificiellement dans des réacteurs nucléaires.

Papier biologique

Une fonction biologique du strontium chez les vertébrés n'est pas connue. En raison de sa similitude avec le calcium, il peut le remplacer dans les tissus osseux; c'est-à-dire le SR²⁺déplace CA²⁺. Mais la proportion trouvée dans l'os entre le strontium et le calcium est comprise entre 1/1.000 et 1/2.000; c'est-à-dire extrêmement bas.

Par conséquent, le strontium ne devrait pas remplir une fonction biologique naturelle dans les os.

Le ranélate de strontium a été utilisé dans le traitement de l'ostéoporose, car il produit un durcissement des os; Mais en tout cas, c'est une action thérapeutique.

L'un des rares exemples d'une fonction biologique de stroncium est présenté dans l'Acantharea, un protozoaire radio-collaire qui a un squelette en présence de strontium.

Où est et la production

Crystal Celestita, une police minéralogique de Strontium. Source: Aram Dishan (utilisateur: aramgutang) [Domaine public]

Le strontium représente environ 0,034% de toutes les roches ignées. Cependant, seuls deux minéraux: Celestita ou Celestina, se trouvent dans des dépôts avec un contenu de strontium important.

Parmi les deux minéraux de stroncium importants, seul le céleste est en quantité suffisante dans les dépôts sédimentaires qui permet à la création d'installations d'extraire le strontium.

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La stration est plus utile que Celestita, car la majeure partie du strontium est produite sous forme de carbonate de strontium; Mais juste quelques dépôts ont été trouvés qui permettent une exploitation minière durable.

La teneur en strontium dans l'eau de mer varie entre 82 et 90 µmol / L, une concentration beaucoup plus faible que le calcium, entre 9,6 et 11 mmol / L.

Presque toutes les exploitations minières sont basées sur les champs de la céleste, car les veines strontianite sont rares et non rentables pour leur extraction. Malgré cela, le strontium est principalement produit sous forme de carbonate de strontium.

Méthode Pidgeon

Celestita est incinérée en présence de charbon pour transformer le sulfate de strontium en sulfure de strontium. Dans la deuxième étape, le matériau sombre qui contient du sulfure de strontium, se dissout dans l'eau et filtres.

Ensuite, la solution de sulfure de strontium est traitée avec du dioxyde de carbone, pour produire des précipitations de carbonate de strontium.

Le strontium peut être isolé par une variante de la méthode Pidgeon. La réaction de l'oxyde de strontium et de l'aluminium est produite dans le vide, où le strontium est converti en gaz et transporté à travers le turbure de production en condensateurs, où il précipite comme solide.

Électrolyse

Le strontium peut être obtenu sous forme de barres au moyen de la méthode d'électrolyse de la cathode de contact. Dans cette procédure, une barre de fer refroidie qui agit comme une cathode, entre en contact avec la surface d'un mélange fondu de chlorure de potassium et de chlorure de strontium.

Alors que le strontium se solidifie sur la cathode (barre de fer), la barre monte.

Réactions

Avec des calcogens et des halogènes

Le strontium est un métal réducteur actif et réagit avec les halogènes, l'oxygène et le soufre pour produire des halogénures, des oxydes et du sulfure, respectivement. Le strontium est un métal argenté, mais oxydé formant l'oxyde de strontium lorsqu'il est exposé à l'air:

Mr (s) +1/2₂(g) => sro (s)

L'oxyde forme une couche sombre à la surface du métal. Tandis que sa réaction avec le chlore et le soufre est la suivante:

Mr (s) + cl₂(g) => srcl₂(S)

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

Le strontium réagit avec le soufre fondu.

Avec l'air

Peut être combiné avec de l'oxygène pour former du peroxyde de strontium; Mais cela nécessite pour sa formation de pression d'oxygène élevée. Il peut également réagir avec l'azote pour produire du nitrure de stronny:

3sr (s) + n₂(g) => sr₃N₂(S)

Cependant, la température doit être supérieure à 380 ° C pour que la réaction se produise.

Avec de l'eau

Le strontium peut réagir violemment avec de l'eau pour former l'hydroxyde de strontium, SR (OH)₂ et hydrogène gazeux. La réaction entre le strontium et l'eau n'a pas la violence observée dans la réaction entre les métaux alcalins et l'eau, ainsi que celui observé dans le cas du baryum.

Avec des acides et de l'hydrogène

Le strontium peut réagir avec l'acide sulfurique et l'acide nitrique pour provenir respectivement du sulfate et du nitrate de strontium. Il combine également chaud avec l'hydrogène pour provoquer un hydrure de strontium.

Le strontium, comme d'autres éléments lourds du bloc S du tableau périodique, a un large éventail de nombres de coordination; comme 2, 3, 4, 22 et 24, observés dans des composés tels que SRCD_onze et srzn₁₃, par exemple.

Applications

- Strontium élémentaire

Alliages

Il est utilisé comme modificateur eutectique pour améliorer la résistance et la ductilité de l'alliage Al-Ag. Il est utilisé comme inoculant dans la fusion du fer ductile pour contrôler la formation de graphite. Il est également ajouté aux alliages d'étain et de conduite pour ajouter de la dureté et de la ductilité.

De plus, il est utilisé comme désoxydant du cuivre et du bronze. Une petite quantité strontium est ajoutée à l'aluminium fondu pour optimiser le mel moulé métallique.

C'est un agent en alliage pour l'aluminium ou le magnésium utilisé dans la fonderie des blocs de moteur et des roues. Strontium améliore la gestion et la fluidité du métal auquel il est lié à l'alliage.

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Isotopes

Malgré son action nuisible, le ⁹⁰SR est utilisé comme générateur thermoélectrique, en utilisant l'énergie calorique de son rayonnement pour produire de l'électricité à long terme, avec une application dans les véhicules spatiaux, les stations de recherche à distance et les bouées de navigation.

Il ⁸⁹SR a été utilisé dans le traitement du cancer des os, en utilisant son émission radioactive de type β pour la destruction des cellules tumorales.

Strontium Atom a été utilisé pour établir un système de mesure du temps, qui retarde à peine une seconde tous les 200 millions d'années. Ce qui en fait l'horloge la plus précis.

- Composés

Carbonate

Ferritas et aimants

Carbonate de strontium (SRCO₃) réagir avec l'oxyde ferrique (foi₂SOIT₃) À une température entre 1.000 et 1.300 ºC, pour former une ferrite de strontium. Cette famille Ferritas a une formule générale SRFE_XSOIT₄.

Les aimants en céramique sont faits de ferritas et sont utilisés dans plusieurs applications. Parmi eux: élaboration des orateurs, moteurs de nettoyants de pare-brise et jouets pour enfants.

Le carbonate de strontium est également utilisé dans la production de verre pour les écrans de télévision et les unités de visualisation.

Verre

En plus d'améliorer la propriété du verre pour les écrans de cristal liquide (LCD), il est également utilisé dans l'émail de la céramique pour la vaisselle, renforçant sa résistance à la rayure et la formation de bulles pendant la cuisson.

Il est utilisé dans la production de verre utilisable en optique, verrerie et éclairage. Il fait également partie du verre en fibre de verre et en laboratoire et pharmaceutique, car il augmente la dureté et la résistance aux rayures, ainsi que sa luminosité.

Production de métaux et de sels

Il est utilisé pour obtenir un zinc de haute pureté, car il contribue à l'élimination de l'impureté de plomb. Aide à la production de chromate de strontium, composé qui est utilisé comme inhibiteur de la corrosion dans les peintures d'impression.

Les lampes des eaux usées et phosphorescentes

Il est utilisé dans le traitement des eaux usées pour l'élimination du sulfate. De plus, il est utilisé dans la production d'acide orthophosphorique, utilisé dans l'élaboration des lampes fluorescentes.

Pyrotechnie

Le carbonate de strontium, comme d'autres sels de strontium, est utilisé dans des feux d'artifice pour fournir une couleur rouge cramoisi. Coloration qui est également utilisée dans les tests de détection du strontium.

Hydroxyde

Il est utilisé dans l'extraction du sucre de betterave, car l'hydroxyde de strontium est combiné avec du sucre pour provoquer un saccharide complexe. Le complexe peut être dissocié par l'action du dioxyde de carbone, laissant le sucre libre. Il est également utilisé dans la stabilisation du plastique.

Oxyde

Il est présent dans le verre qu'ils utilisent dans la fabrication du tube d'image d'un téléviseur, cette application commence en 1970. Les téléviseurs en couleur, ainsi que d'autres appareils qui contiennent des rayons de cathode, sont obligés d'utiliser le strontium sur la plaque avant pour arrêter les rayons X.

Ces téléviseurs sont déjà en désusson.

D'un autre côté, l'oxyde de strontium est utilisé pour améliorer la qualité des émaux en céramique.

Chlorure

Le chlorure de strontium est utilisé dans certaines pâtes dentaires pour les dents sensibles et dans l'élaboration des feux d'artifice. De plus, il est utilisé de manière limitée pour l'élimination des gaz indésirables dans les conteneurs à vide.

Randeato

Il est utilisé dans le traitement de l'ostéoporose, car il augmente la densité osseuse et réduit l'incidence des fractures. Appliqué par voie topique, inhibe l'irritation sensorielle. Cependant, son utilisation a diminué car il existe des preuves que l'incidence des maladies cardiovasculaires augmente.

Aluminate

Il est utilisé comme doponte dans l'industrie de l'électronique. Il est également fréquemment utilisé pour briller certains jouets dans l'obscurité, car il s'agit d'un composé chimiquement et biologiquement inerte.

Les références

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