Estrôncio (Sr) é um elemento químico, um metal alcalino-terroso do 2º grupo da tabela periódica. Usado em luzes de sinalização vermelhas e fósforos, representa um grande perigo para a saúde em contaminação radioativa.
Histórico de descobertas
Mineral de uma mina de chumbo perto da vila de Strontian na Escócia. Foi originalmente reconhecido como uma variedade de carbonato de bário, mas Adair Crawford e William Cruikshank sugeriram em 1789 que era uma substância diferente. O químico Thomas Charles Hope nomeou o novo mineral estrôncio em homenagem à vila, e o óxido de estrôncio correspondente SrO, estrôncio. O metal foi isolado em 1808 por Sir Humphry Davy, que eletrolisou uma mistura de hidróxido ou cloreto úmido com óxido de mercúrio usando um cátodo de mercúrio e depois evaporou o mercúrio do amálgama resultante. Ele nomeou o novo elemento usando a raiz da palavra "strôncio".
Estar na natureza
A abundância relativa de estrôncio, o trigésimo oitavo elemento da tabela periódica, no espaço é estimada em 18,9 átomos para cada 106 átomos de silício. É sobre0,04% da massa da crosta terrestre. A concentração média do elemento na água do mar é de 8 mg/L.
O elemento químico estrôncio é amplamente encontrado na natureza e estima-se que seja a 15ª substância mais abundante na Terra, atingindo concentrações de 360 partes por milhão. Dada a sua extrema reatividade, existe apenas na forma de compostos. Seus principais minerais são celestina (sulfato SrSO4) e estroncianita (carbonato SrCO3). Destas, a celestita ocorre em quantidade suficiente para uma mineração lucrativa, mais de 2/3 da oferta mundial vem da China, e a Espanha e o México fornecem a maior parte do restante. No entanto, é mais lucrativo extrair estroncianita, porque o estrôncio é mais frequentemente usado na forma de carbonato, mas há relativamente poucos depósitos conhecidos.
Propriedades
Estrôncio é um metal macio, semelhante ao chumbo, que brilha como prata quando cortado. No ar, reage rapidamente com o oxigênio e a umidade presentes na atmosfera, adquirindo uma tonalidade amarelada. Portanto, deve ser armazenado isolado das massas de ar. Na maioria das vezes é armazenado em querosene. Não ocorre no estado livre na natureza. Acompanhando o cálcio, o estrôncio está incluído em apenas 2 minérios principais: celestita (SrSO4) e estroncianita (SrCO3).
Na série de elementos químicos magnésio-cálcio-estrôncio (metais alcalino-terrosos) Sr está no grupo 2 (antigo 2A) da tabela periódica entre Ca e Ba. Além disso, está localizado no 5º período entre o rubídio e o ítrio. Como o raio atômico do estrônciosemelhante ao raio do cálcio, substitui facilmente este último em minerais. Mas é mais macio e mais reativo na água. Forma hidróxido e gás hidrogênio em contato. 3 alótropos de estrôncio são conhecidos com pontos de transição de 235°C e 540°C.
Metal alcalino terroso geralmente não reage com nitrogênio abaixo de 380°C e forma apenas um óxido à temperatura ambiente. No entanto, na forma de pó, o estrôncio inflama espontaneamente para formar óxido e nitreto.
Propriedades químicas e físicas
Caracterização do elemento químico estrôncio de acordo com o plano:
- Nome, símbolo, número atômico: estrôncio, Sr, 38.
- Grupo, ponto, bloco: 2, 5, s.
- massa atômica: 87,62 g/mol.
- E-config: [Kr]5s2.
- Distribuição de elétrons nas camadas: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensity: 2,64g/cm3.
- Pontos de fusão e ebulição: 777°C, 1382°C.
- Estado de oxidação: 2.
Isótopos
Estrôncio natural é uma mistura de 4 isótopos estáveis: 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7,0%) e 84Sr (0,56%). Destes, apenas 87Sr é radiogênico - é formado pelo decaimento do isótopo radioativo do rubídio 87Rb com meia-vida de 4,88 × 10 10 anos. Acredita-se que 87Sr foi produzido durante a "nucleossíntese primordial" (um estágio inicial do Big Bang) junto com os isótopos 84Sr,86 Sr e 88Sr. Dependendo dolocais, a proporção de 87Sr e 86Sr pode diferir em mais de 5 vezes. Isso é usado na datação de amostras geológicas e na determinação da origem de esqueletos e artefatos de argila.
Como resultado de reações nucleares, foram obtidos cerca de 16 isótopos radioativos sintéticos de estrôncio, dos quais o mais durável é 90Sr (meia-vida de 28,9 anos). Este isótopo, produzido em uma explosão nuclear, é considerado o produto de decaimento mais perigoso. Devido à sua semelhança química com o cálcio, ele é absorvido pelos ossos e dentes, onde continua a expelir elétrons, causando danos por radiação, danos à medula óssea, interrompendo a formação de novas células sanguíneas e causando câncer.
No entanto, sob condições medicamente controladas, o estrôncio é usado para tratar certas malignidades superficiais e cânceres ósseos. Também é usado na forma de fluoreto de estrôncio em fontes de corrente química e em geradores termoelétricos de radioisótopos, que convertem o calor de seu decaimento radioativo em eletricidade, servindo como fontes de energia leves e de longa duração em bóias de navegação, estações meteorológicas remotas e naves espaciais.
89Sr é usado para tratar o câncer porque ataca o tecido ósseo, produz radiação beta e decai após alguns meses (meia-vida de 51 dias).
O elemento químico estrôncio não é essencial para as formas de vida superiores, seus sais geralmente não são tóxicos. O que faz o90Sr perigoso, usado para aumentar a densidade e o crescimento ósseo.
Conexões
As propriedades do elemento químico estrôncio são muito semelhantes às do cálcio. Em compostos, Sr tem o estado de oxidação exclusivo +2 como o íon Sr2+. O metal é um agente redutor ativo e reage facilmente com halogênios, oxigênio e enxofre para produzir haletos, óxidos e sulfetos.
Os compostos de estrôncio têm um valor comercial bastante limitado, pois os compostos correspondentes de cálcio e bário geralmente fazem o mesmo, mas são mais baratos. No entanto, alguns deles encontraram aplicação na indústria. Ainda não foi descoberto com quais substâncias obter uma cor carmesim em fogos de artifício e luzes de sinalização. Atualmente apenas sais de estrôncio como Sr(NO3)2 e Sr(ClO) clorato são usados para obter esta cor. 3)2 . Cerca de 5-10% da produção total deste elemento químico é consumido por pirotecnia. O hidróxido de estrôncio Sr(OH)2 às vezes é usado para extrair açúcar do melaço porque forma um sacarídeo solúvel a partir do qual o açúcar pode ser facilmente regenerado pela ação do dióxido de carbono. O monossulfeto SrS é usado como agente depilatório e ingrediente nos fósforos de dispositivos eletroluminescentes e tintas luminosas.
As ferritas de estrôncio formam uma família de compostos com a fórmula geral SrFexOy, obtido como resultado de uma alta temperatura (1000-1300°C) reação SrCO3 eFe2O3. Eles são usados para fazer ímãs de cerâmica, que são amplamente utilizados em alto-falantes, motores de limpador de pára-brisa de carro e brinquedos infantis.
Produção
A celestita mais mineralizada SrSO4 é convertida em carbonato de duas maneiras: lixiviada diretamente com solução de carbonato de sódio ou aquecida com carvão para formar sulfeto. Na segunda etapa, é obtida uma substância de cor escura, contendo principalmente sulfeto de estrôncio. Esta "cinza negra" se dissolve na água e é filtrada. O carbonato de estrôncio precipita da solução de sulfeto pela introdução de dióxido de carbono. O sulfato é reduzido a sulfeto por redução carbotérmica SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. A célula pode ser produzida por contato eletroquímico catódico, no qual uma barra de ferro resfriada, atuando como cátodo, toca a superfície de uma mistura de cloretos de potássio e estrôncio, e sobe quando o estrôncio se solidifica sobre ela. As reações nos eletrodos podem ser representadas da seguinte forma: Sr2+ + 2e- → Sr (cátodo); 2Cl- → Cl2 + 2e- (ânodo).
Metallic Sr também pode ser recuperado de seu óxido com alumínio. É maleável e dúctil, bom condutor de eletricidade, mas é usado relativamente pouco. Um de seus usos é como agente de liga para alumínio ou magnésio na fundição de blocos de cilindros. O estrôncio melhora a usinabilidade e a resistência à fluênciametal. Uma forma alternativa de obter estrôncio é reduzir seu óxido com alumínio no vácuo a uma temperatura de destilação.
Uso comercial
O elemento químico estrôncio é amplamente utilizado no vidro de tubos de raios catódicos de TV a cores para evitar a penetração de raios X. Também pode ser usado em tintas spray. Esta parece ser uma das fontes mais prováveis de exposição pública ao estrôncio. Além disso, o elemento é usado para produzir ímãs de ferrite e refinar zinco.
Sais de estrôncio são usados em pirotecnia porque colorem a chama de vermelho quando queimados. E uma liga de sais de estrôncio com magnésio é usada como parte de misturas incendiárias e de sinal.
Titanato tem um índice de refração e dispersão óptica extremamente altos, tornando-o útil em óptica. Pode ser usado como substituto de diamantes, mas raramente é usado para esse fim devido à sua extrema suavidade e vulnerabilidade a arranhões.
Aluminato de estrôncio é um fósforo brilhante com estabilidade de fosforescência de longa duração. O óxido às vezes é usado para melhorar a qualidade dos esm altes cerâmicos. O isótopo 90Sr é um dos melhores emissores beta de alta energia de longa duração. É usado como fonte de energia para geradores termoelétricos de radioisótopos (RTGs), que convertem o calor liberado durante o decaimento de elementos radioativos em eletricidade. Esses dispositivos são usados emnaves espaciais, estações meteorológicas remotas, bóias de navegação, etc. - onde é necessária uma fonte de energia nuclear-elétrica leve e de longa duração.
Uso médico do estrôncio: caracterização das propriedades, tratamento com medicamentos
Isótopo 89Sr é o ingrediente ativo do medicamento radioativo Metastron, usado para tratar a dor óssea causada pelo câncer de próstata metastático. O elemento químico estrôncio atua como o cálcio, é incluído principalmente no osso em locais com maior osteogênese. Esta localização foca o efeito da radiação na lesão cancerosa.
O radioisótopo 90Sr também é usado na terapia do câncer. Sua radiação beta e meia-vida longa são ideais para radioterapia de superfície.
Uma droga experimental feita pela combinação de estrôncio com ácido ranélico promove o crescimento ósseo, aumenta a densidade óssea e reduz fraturas. O ranelato de estrônio está registrado na Europa como tratamento para osteoporose.
O cloreto de estrôncio às vezes é usado em cremes dentais para dentes sensíveis. Seu conteúdo chega a 10%.
Precauções
O estrôncio puro tem alta atividade química e, no estado esmagado, o metal se inflama espontaneamente. Portanto, este elemento químico é considerado um risco de incêndio.
Efeito no corpo humano
O corpo humano absorve o estrôncio da mesma forma que o cálcio. Estes doisOs elementos são tão semelhantes quimicamente que as formas estáveis de Sr não representam um risco significativo para a saúde. Em contraste, o isótopo radioativo 90Sr pode levar a vários distúrbios e doenças ósseas, incluindo câncer ósseo. A unidade de estrôncio é usada para medir a radiação absorvida 90Sr.
