Stronsiyum fiyatı, oluşumu, çıkartılması ve kullanılması

Stronsiyum, Sr sembolü ve 38 atom numarasına sahip kimyasal bir elementtir. Periyodik tabloda 5 içerisindedir. 2'in yanı sıra dönem. Ana grup veya 2. IUPAC grubu ve dolayısıyla toprak alkali metallere aittir. Yumuşak (Mohs sertliği: 1,5) ve çok reaktif bir metaldir.

Eleman Adair Crawford 1790 tarafından keşfedildi ve İskoçya'daki ilk Strontian sitesi seçildi. Elemental, yabancı katkılarla kirlenmiş olsa da, 1808, Humphry Davy tarafından elektroliz ile temsil edilebilir. Robert Bunsen, 1855'in aynı zamanda saf stronsiyumun temsilini de başardı. Eleman sadece küçük miktarlarda, özellikle katod ışın tüpleri, piroteknik (kırmızı alev rengi), kalıcı mıknatıslar ve alüminyum eritme işlemlerinde kullanılır.

Stronsiyum insan vücudunda az miktarda bulunur, ancak bilinen hiçbir biyolojik önemi yoktur ve zorunlu değildir. Stronsiyum ranelat osteoporoz tedavisi için bir ilaçtır.

Tarih

Elementin varlığına ilişkin ilk kanıt, 1790 yılında Adair Crawford ve William Cruickshank tarafından, başlangıçta "havada taşınan barit" (baryum karbonat ile birlikte) olduğu düşünülen İskoçya mineralinden kaynaklanan bir Strontian'ı daha ayrıntılı olarak incelediklerinde bulundu. Klorürü hazırladılar ve daha sonra stronsiyum klorürün bazı özelliklerini baryum klorür özellikleri ile karşılaştırdılar. Diğer şeylerin yanı sıra, suda ve diğer kristal formlarında farklı çözünürlükler buldular. 1791, Friedrich Gabriel Sulzer (1749-1830) adlı yerini, Strontian Strontianite'den sonra mineral olarak adlandırdı. O ve Johann Friedrich Blumenbach, minerali daha yakından incelediler ve böylece farklı toksisite ve alev rengi gibi Witherit için daha fazla fark buldular. İlerleyen yıllarda Martin Heinrich Klaproth, Richard Kirwan, Thomas Charles Hope ve Johann Tobias Lowitz gibi kimyagerler, stronsiyaniti araştırdı ve ondan başka stronsiyum bileşikleri elde etti.

1808, Humphry Davy'yi, kırmızı civa oksit varlığında elektrolitik indirgeme, daha sonra damıtılarak arıtılmış ve böylece kirlenmiş - metal de olsa, stronsiyum amalgamın temsili olarak elektrolitik indirgemeyle başardı. Diğer alkalin toprak metaller stronsiyumuna benzer stronsiyanitten sonra adını verdi. Saf stronsiyum, bir stronsiyum klorür eriyiğinin elektrolizi ile Robert Bunsen 1855 tarafından kazanıldı. Ayrıca, elementin özgül ağırlığı gibi metalin özelliklerini de belirledi.

Bulunduğu

Stronsiyum 370 ppm'in Dünyadaki kıtasal kabuk üzerindeki payı ile nispeten bol miktarda bulunur, Dünya'nın kabuğundaki elementlerin bolluğu baryum, kükürt veya karbon ile karşılaştırılabilir. Ayrıca deniz suyunda daha fazla miktarda stronsiyum bulunur. Öğe katı görünmüyor, ancak her zaman farklı bağlantılarda. Düşük çözünürlük nedeniyle, en önemli stronsiyum mineralleri,% 47,7'e kadar stronsiyum içeriği olan stronsiyum sülfat veya celestindir. aynı zamanda% 59,4'e kadar stronsiyum içeriği olan stronsiyum karbonat veya strontianitin yanı sıra, 2011 stronsiyum içeren minerallerin çevresinde (toplamda: 200) bilinmektedir.

En önemli stronsiyum mineralinin, celestinin birikintileri, az miktarda çözünen stronsiyum sülfatın deniz suyundan çökeltilmesiyle oluşmuştur. Aynı zamanda, mineralin bir hidrotermal oluşumu da mümkündür. Strontianite ayrıca hidrotermal olarak veya celestine'den ikincil bir mineral oluşturur. Ana stronsiyum yatakları ve madencilik tesisleri İspanya, Meksika, Türkiye, Çin ve İran'dır. Büyük Britanya aynı zamanda uzun zamandır önemli bir üretici devletti, ancak üretim 1992 ile sona erdi. Dünyada 2008'te stronsiyum minerallerinin çıkarılması, 496.000 tonu buldu.

Çıkarma ve sunum

Stronsiyum ve stronsiyum bileşiklerinin üretimi için başlangıç ​​materyali genellikle celestindir (stronsiyum sülfat). Stronsiyum karbonat genellikle ilk önce bundan elde edilir. Bu, metal ve diğer bileşiklerin çıkarılması için endüstriyel olarak en önemli stronsiyum bileşiği ve hammaddesidir.

Stronsiyum karbonat üretmek için, stronsiyum sülfat önce 1100-1200 ° C'de karbonla reaksiyona sokulur. Bu durumda, sülfat sülfata indirgenir ve stronsiyum sülfür ve karbondioksit vardır. Stronsiyum sülfit, sıcak suyla özü çıkarılarak saflaştırılır.

Daha sonra, ya karbon dioksit stronsiyum sülfit çözeltisinden geçirilir ya da stronsiyum sülfit sodyum karbonatla tepkimeye sokulur. Stronsiyum karbonata ek olarak, hidrojen sülfit veya sodyum sülfit oluşur. İki varyanttan hangisinin kullanıldığı, hammaddelerin mevcudiyetine ve yan ürünleri satma olasılığına bağlıdır.

İnce öğütülmüş stronsiyum sülfat, stronsiyum karbonat verecek şekilde doğrudan sodyum veya amonyum karbonat ile de reaksiyona sokulabilir. Ancak, ayrıntılı temizleme adımları gereklidir.

Stronsiyum metal elde etmek için stronsiyum oksit alüminyuma indirgenmiştir. Temel stronsiyumun yanı sıra, alüminyum ve stronsiyum oksit karışımı oluşur. Reaksiyon vakumda gerçekleşir, çünkü bu koşullar altında stronsiyum gaz halindedir, kolayca ayrılabilir ve bir yoğunlaştırıcıda toplanabilir.

Fiziksel özellikleri

Stronsiyum yüksek dereceli durum açık altın sarısı sarıdır, aksi takdirde gümüş-beyaz toprak alkali metaldir. Erime noktası 777 ° C ve kaynama noktası 1380 ° C olan, daha düşük erime noktasına ve baryum daha düşük bir erime noktasına sahip olan kalsiyum ile daha hafif kalsiyum ve daha ağır baryum arasındaki kaynama noktasında durur. Stronsiyum, magnezyum ve radyum sonrası tüm alkali toprak metallerin en düşük kaynama noktasına sahiptir. 2,6 g / cm3 yoğunluğunda hafif metallerden biridir. Stronsiyum, Mohs sertliği 1,5 ile çok yumuşaktır ve kolayca bükülebilir veya yuvarlanabilir.

Stronsiyum, kalsiyum gibi, oda sıcaklığında Fm3m uzay grubunda (yüzey grubu no. 225) (bakır tipi) kübik yüz merkezli bir kristal yapıda oda sıcaklığında kristalleşir ve a = 608,5 pm kafes parametresi ve birim hücre başına dört formül ünitesi bulunur. Ek olarak, diğer iki yüksek sıcaklık modifikasyonu bilinmektedir. 215 ° C'den daha yüksek sıcaklıklarda, yapı, kafes parametreleri a = 432 pm ve c = 706 pm ile altıgen yoğun küre paketine (magnezyum tipi) dönüşür. Son olarak, 605 ° C'nin üstünde, küp merkezli bir yapı (tungsten tipi) en kararlıdır.

Kimyasal özellikleri

Stronsiyum, baryum ve radyumdan sonra en reaktif alkali toprak metaldir. Halojenler, oksijen, azot ve kükürt ile doğrudan reaksiyona girer. Daima iki değerli bir katyon olarak mevcut olduğu bileşikleri oluşturur. Metal, havada ısıtıldığında, stronsiyum oksit ve stronsiyum nitrürde tipik koyu kırmızı alev renklendirmesiyle yanar.

Çok bazik bir metal olarak stronsiyum, hidrojen ve hidroksit oluşturmak için suyla reaksiyona girer. Stronsiyum hidroksit ayrıca metalin nemli hava ile temasında da oluşur. Stronsiyum ayrıca mavi-siyah amonatlar oluşturan amonyakta çözünür.

Yeraltı sularında, stronsiyum genellikle kalsiyum ile aynıdır. Stronsiyum bileşikleri, bazik koşullara zayıf asidik olarak çözünmez. Sadece düşük pH değerlerinde stronsiyum çözünmüş halde görünür. Karbondioksitin (CO2) ayrışması, ayrışma işlemlerinin veya benzerlerinin bir sonucu olarak meydana gelirse, stronsiyumun çökeltilmesi kalsiyum ile birlikte yoğunlaştırılır (stronsiyum veya kalsiyum karbonat olarak). Ek olarak, toprağın yüksek bir katyon değişim kapasitesi stronsiyumun bağlanmasını destekleyebilir.

izotop

Toplam 34 izotopu ve bilinen diğer dokuz nükleer izomer vardır. Bunlardan, elbette dört, 84Sr, 86Sr, 87Sr ve 88Sr vardır. Doğal izotopik bileşimde, izotop 88Sr,% 82,58 oranında hakimdir. % 86 ile 9,86Sr ve% 87 ile 7,0Sr ve% 84 ile 0,56Sr daha nadirdir.

90Sr, 0,546 MeV'in çürüme enerjisine sahip bir beta yayıcıdır ve 28,78 yılının yarılanma ömrünü 90Y'ye düşürür ve bu sayede hızlı bir şekilde azalır (t1 / 2 = 64,1, 2,282, 90, 90, XVUMUMA ve XVUM) , Çoğunlukla ikincil bir bölünme ürünü olarak ortaya çıkar. Nükleer santrallerde ve atom bombası patlamasında 5,7U kütlesinin tüm nükleer fisyonlarının% 235'inde meydana gelen 90 kütlesinin birincil fisyon ürünlerinden çoklu beta bozunması ile birkaç dakika içinde oluşur. Bu, XNUMXSr'i şimdiye kadarki en yaygın fisyon ürünlerinden biri yapar.

Tüm nükleer felaketlerde daha büyük miktarlarda 90Sr çevreye salınır. 90Sr'yi içeren kazalar, 0,07 TBq 90Sr'yi serbest bırakan Windscale yangını ve 90Sr 800 TBq'deki serbest bırakılan aktivitenin olduğu Çernobil felaketiydi. Yerüstü nükleer silah testlerinden sonra, özellikle 1955-58 ve 1961-63 yıllarında, 90Sr ile atmosferdeki yük kuvvetli bir şekilde arttı. Bu, 137C'nin 1963'i üzerindeki yükün yanı sıra, imzacı devletlerde böyle bir testi yasaklayan, Uzay ve Sualtı Nükleer Test Yasağı Anlaşması'nın kabul edilmesine yol açtı. Sonuç olarak, önümüzdeki yıllarda atmosfer kirliliği yine önemli ölçüde azaldı. 90Sr'deki toplam nükleer silah serbest bırakma aktivitesi yaklaşık olarak 6 · 1017 Bq (600 PBq) idi.

Kirlenmiş sütle vücuda girebilen 90Sr'nin alınması tehlikelidir. İzotopun yüksek enerjili beta radyasyonu nedeniyle, kemik veya kemik iliğindeki hücreler değişebilir ve böylece kemik tümörleri veya lösemi tetiklenebilir. Kemik stronsiyumunu şelatlayıcı ajanlarla süslemek imkansızdır, çünkü bunlar tercihen kalsiyumları karmaşık hale getirir ve stronsiyum kemikte kalır. Baryum sülfat dekorporasyonu ancak kemiğe yerleştirmeden önce hızlıca yapılırsa mümkündür. Biyolojik işlemlerle bozulma da çok yavaştır, biyolojik yarı ömür 49 yıllarında kemik, 90 yıllarında 18,1Sr'nin etkin yarı ömrü. 90Sr paratiroid hücrelere bağlanabilir. Bu, Çernobil reaktörünün tasfiyecileri arasında hiperparatiroidizm vakalarının birikimini açıklar.

90Sr ve 90Y'nin beta radyasyonu, eski Sovyetler Birliği'ndeki uzak fenerler ve fenerler gibi radyonüklid pillerde, uzun ömürlü izotop işaretlemesi için, malzemelerin kalınlığını ölçmek veya Geiger sayaçlarını kalibre etmek için kullanılabilir.

87Sr, yarı ömrü 48 milyar yıl olan 87Rb rubidium izotopunun çürüme ürünüdür. Farklı stronsiyum izotoplarının oranından, granit gibi rubidyum ve stronsiyum içeren kayaların yaşı, bu nedenle stronsiyum izotop analizi çerçevesinde belirlenebilir.

Stronsiyum farklı koşullar altında değişik miktarlarda kemiklerde ve dişlerde depolanır. Aynı zamanda, 86Sr ve 87Sr izotop oranı çevrenin kayalarına bağlıdır. Bu nedenle, stronsiyumun izotop oranlarından bazen tarih öncesi insanların göç hareketlerine dair sonuçlar çıkarılabilir.

Operatöre göre, Jülich'teki araştırma merkezinin yanındaki AVR adlı küçük Alman çakıl yatağı reaktörü, dünya çapında en çok 90Sr ile kirlenmiş nükleer tesis olarak kabul ediliyor. Ayrıca reaktörün altındaki toprakta stronsiyum vardır. Bu reaktörü 2017'e [eski] sökerken tüketen çıkarılmalıdır.

Kullanım

Stronsiyum yalnızca küçük miktarlarda üretilir ve kullanılır. Üretilen stronsiyum karbonatın büyük kısmı katod ışın tüpleri, kalıcı mıknatıslar ve piroteknik için kullanılır.

Metalik stronsiyum esas olarak alüminyum endüstrisinde (alüminyum primer ve sekonder eriticiler ve aynı zamanda dökümhaneler) yanı sıra 7-12% silikonlu aluminyum-silikon alaşımlarında bir arayüzey maddesi olarak kullanılır. Küçük stronsiyum ilaveleri, silikon-alüminyum alaşımlarındaki ötektiği değiştirir ve böylece alaşımın mekanik özelliklerini iyileştirir. Bunun nedeni, ötektik çökeltide stronsiyum olmayan alüminyum-silikon alaşımlarının, stronsiyum tarafından önlenen iri, asik, mekanik olarak kararsız tanecikleri çökeltmesidir. "Rafinaj" etkisi dökülebilir eriyiklerde (döküm ve tutma fırınları) sodyumdan daha uzun sürer, çünkü daha az kolay okside olur. Yavaş yavaş katılaşan eriyikler (kum dökümü) alanında, on yıllardır yalnızca kullanılmış olan, kısmen yer değiştirmiş sodyum var. Metalik kalıcı kalıpta özellikle katı dökümde hızlı katılaştırmada, stronsiyum kullanımı her zaman zorunlu değildir, istenen ince, "rafine" yapının oluşturulması hızlı katılaştırma tarafından zaten tercih edilmektedir.

Strorosiyum ferrosilisyuma eklenir, karbonun yapısını düzenler ve döküm sırasında eşitsiz katılaşmayı önler.

Ayrıca, stronsiyum elektron tüplerinde bir alıcı madde olarak, sülfür ve fosforun çelikten çıkarılması ve kurşun asit akü plakalarının sertleştirilmesi için kullanılabilir.

Biyolojik önemi

Biyolojik işlemlerde az sayıda canlı stronsiyum kullanır. Bunlar arasında Acarria, telsizlere ait tek hücreli ökaryotik yaratıklar ve denizdeki zooplanktonun ortak bir bileşenidir. Bunlar, stronsiyum sülfatın iskelet için bir yapı malzemesi olarak kullandığı tek protistler. Böylece, ayrı ayrı deniz katmanlarında stronsiyum içeriğinde değişikliklere neden olurlar, ilk önce stronsiyum alırlar ve öldükten sonra çözündükleri daha derin tabakalara batarlar.

Fizyolojik ve terapötik önemi

Stronsiyum zorunlu değildir, elementin sadece birkaç biyolojik etkisi bilinmektedir. Böylece, stronsiyumun diş çürümesi üzerinde inhibe edici bir etkiye sahip olması mümkündür.

Domuzlarda yapılan hayvan çalışmaları, stronsiyum açısından zengin ve kalsiyum bakımından düşük bir diyet nedeniyle koordinasyon eksikliği, zayıflık ve felç belirtileri gibi semptomlar göstermiştir.

Stronsiyum, kalsiyum özelliklerine çok benzer. Bununla birlikte, kalsiyumun aksine, sadece bağırsak yoluyla küçük miktarlarda emilir. Bu, elemanın daha büyük iyonik yarıçapı nedeniyle olabilir. Ortalama olarak, bir 70 kilogram erkekte stronsiyum içeriği, vücuttaki 0,32 g kalsiyum ile karşılaştırıldığında, sadece 1000 g'dir. Absorbe edilen stronsiyum, kalsiyum gibidir - esas olarak osteoporoz için bir tedavi seçeneği olan kemiklerde depolanır. Ranelik asit veya malonik asit gibi organik asitlerle tuz oluşumu ile karşılık gelen yüksek biyoyararlanım elde edilir.

89Sr, kemik metastazlarının radyonüklid tedavisi için klorit ("Metastron" ticari ismi altında) olarak kullanılır.

emniyet

Diğer alkalin toprak metalleri gibi stronsiyum da yanıcıdır. Su veya karbondioksit ile reaksiyona girerek söndürme maddesi olarak kullanılamaz. Söndürme için metal yangın söndürücüler (D sınıfı) kullanılmalı ve kuru kum, tuz ve söndürme tozu kullanılması da mümkündür. Ayrıca, patlayıcı olan su ile temasında hidrojen oluşur. Küçük miktarların giderilmesi için stronsiyum izopropanol, tert-bütanol veya oktanol ile reaksiyona sokulabilir.

Bağlantıları

Tüm alkalin toprak metalleri gibi, stronsiyum da sadece + 2 oksidasyon durumunda stabil bileşiklerde bulunur. Bunlar genellikle renksizdir, genellikle suda çözünür tuzlardır.

halidler

Halojenler ile flor, klor, brom ve iyot stronsiyum her durumda genel formül SrX2 ile bir halojenür oluşturur. Tipik, renksizdir ve stronsiyum florür hariç, kolayca suda çözünür tuzlardır. Stronsiyum karbonatın hidroflorik asit veya hidroklorik asit gibi hidrohalik asitlerle reaksiyonuyla hazırlanabilirler. Stronsiyum klorür, diğer stronsiyum bileşiklerinin üretimi için ve ayrıca ağrıya duyarlı dişlere karşı etkili olması gereken diş macununda bir ara madde olarak kullanılır.

Oksijen asitlerinin tuzları

Hepsinden öte, stronsiyum karbonat, stronsiyum nitrat, stronsiyum sülfat ya da stronsiyum kromat gibi oksijen asitlerinin stronsiyum tuzları endüstriyel olarak önemlidir. Stronsiyum karbonat, en önemli ticari stronsiyum bileşikleridir, bozulmuş selestinin çoğu, stronsiyum karbonata dönüştürülür. Esas olarak katod ışını tüpleri için X-ışını emici cam üretimi için, aynı zamanda daimi mıknatıslar veya elektrokramiler için stronsiyum ferrit üretimi için kullanılır. Stronsiyum nitrat esas olarak stronsiyum-tipik kırmızı alev renklendirmesi için piroteknikte kullanılır, sarı stronsiyum kromat alüminyum veya uçak yapımında alüminyum korozyonuna karşı bir astar görevi görür.

Diğer stronsiyum bileşikleri

Stronsiyum (I) bileşikleri sıcak alevlerde dengesiz ara ürünler olarak tespit edildi. Burada stronsiyum (I) hidroksit, stronsiyum (I) klorid ile aynı şekilde SrCl olan SrOH, kırmızı spektral bölgede güçlü bir yayıcıdır ve yüksek yoğunluklu ve derin doymuş kırmızı piroteknik işaret fişeklerinde tek renklendirici olarak işlev görür.

Organik stronsiyum bileşikleri

Organik stronsiyum bileşikleri çok az bilinir ve incelenir çünkü çok reaktifdirler ve eterler gibi birçok çözücüyle de reaksiyona girebilirler. Ancak polar olmayan solventlerde, bunlar çözünmezdir. Diğerlerinin yanı sıra, ferrosen gibi diğer metalosenlerin aksine gaz fazında açılı olan pentametilsiklopentadienil anyonları (Cp *) olan bir metalosen gösterilmiştir.

Stronsiyum fiyatları

Stronsiyum fiyatı -> stratejik metal fiyatları