Стронций (Sr) е химичен елемент с атомен номер 38 и символ Sr. Той принадлежи към групата на алкалоземните метали, които се характеризират с висока реактивност и специфични физични и химични свойства.
| Стронций | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Стронций |
| Латинско / международно наименование | Strontium |
| Химичен символ | Sr |
| Пореден номер (атомно число) | 38 |
| Период и група в таблицата | 5-ти период, 2-ра група |
| Блок (s, p, d, f) | s-блок |
| Категория / тип елемент | Алкално-земен метал |
| Атомна маса | 87.62 u |
| Изотопи | ^84Sr, ^86Sr, ^87Sr, ^88Sr |
| Средна атомна маса | 87.62 |
| Плътност | 2.64 g/cm³ |
| Температура на топене | 777°C |
| Температура на кипене | 1382°C |
| Кристална структура | Кубична, центрирана по лице (FCC) |
| Цвят / външен вид | Сребристобял, мек метал |
| Агрегатно състояние при 20°C | Твърдо |
| Откривател / година на откриване | Аделф Крофорд, 1790 г. |
| Място на откриване | Стронциан, Шотландия |
| Етимология на името | От името на шотландското селище Strontian, където е открит минералът стронцианит |
| Химическа формула | Sr |
| Окислителни степени | +2 |
| Електронна конфигурация | [Kr] 5s² |
| Електроотрицателност (по Pauling) | 0.95 |
| Йонизационна енергия | 549.5 kJ/mol |
| Ковалентен радиус | 1.95 Å |
| Атомен радиус | 2.15 Å |
| Топлопроводимост | 35.4 W/(m·K) |
| Електрическа проводимост | Добра, типична за метал |
| Магнитни свойства | Диамагнитен |
| Състояние на електрони при възбуждане | Излъчва червена светлина |
| Спектрален цвят / линии | Интензивен червен спектрален цвят |
| Честота в земната кора | ~370 ppm |
| Наличие във Вселената | Среща се в звезди и космически прах |
| Основни минерали и съединения | Целестин (SrSO₄), стронцианит (SrCO₃) |
| Разпространение в природата | В седиментни и карбонатни скали |
| Начини за получаване / добив | Намаляване на стронциев карбонат с алуминий или електролиза |
| Основни производители в света | Китай, Испания, Мексико |
| Основни приложения | Производство на пиротехника, стъкло, магнитни материали, електроника |
| Участие в сплави / съединения | В специални алуминиеви и цинкови сплави |
| Биологично значение | Следи от стронций присъстват в костите, подобно на калция |
| Токсичност и безопасност | Нетоксичен в стабилна форма, но радиоактивният изотоп ^90Sr е силно опасен |
| Пределно допустима концентрация | < 0.1 mg/m³ за прахове |
| Влияние върху човешкия организъм | Приема се в малки количества чрез храни; радиоактивните форми са опасни |
| Роля в биохимичните процеси | Замества калция в костите в ограничена степен |
| Използване в индустрията | Производство на фойерверки, стъкло за телевизори, електроника |
| Използване в електрониката / енергетиката | В катодно-лъчеви екрани и бариеви сплави |
| Използване в медицината / фармацията | Изотопът ^89Sr се използва за лечение на костни метастази |
| Ядрени свойства | ^90Sr е продукт от ядрено делене; силно радиоактивен |
| Полуживот на радиоактивни изотопи | ^90Sr – 28.8 години |
| Тип радиоактивен разпад | Бета-разпад към итрий-90 |
| Енергия на връзката | ~8.6 eV |
| Наличие в атмосферата / океаните | Следи в морската вода |
| Влияние върху околната среда | Радиоактивните изотопи са екологично опасни |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | Отделяне от промишлени отпадъци и катоди |
| Глобално годишно производство | Над 300 000 тона (главно като SrCO₃ и SrSO₄) |
| Годишна консумация | Основно в пиротехническата и стъкларската индустрия |
| Основни вносители / износители | Китай, Испания, Мексико, Япония |
| Историческо значение | Един от първите алкално-земни метали, изолиран в чиста форма |
| Научна дисциплина | Химия, физика, геология, ядрен инжeнеринг |
| Интересни факти | При горене дава яркочервен пламък; радиоактивният му изотоп е използван в съветски RTG генератори |
| CAS номер | 7440-24-6 |
| PubChem CID | 5359327 |
| UN номер / код за транспортна безопасност | UN 3268 |
| Периодични тенденции | По-реактивен от калция, по-малко от бария |
| Спектър на излъчване | Червени линии около 460–690 nm |
| Енергийно ниво на външния електрон | 5s² |
| Промишлени рискове и мерки за безопасност | Да се съхранява под минерално масло; да се избягва контакт с влага |
| Състояние при стандартни условия (STP) | Твърдо |
| Класификация по IUPAC | Алкално-земен метал |
| Символика и културно значение | Символизира стабилност, здравина и червения цвят в пиротехниката |
Стронций е открит в края на 18-ти век и оттогава е обект на множество научни изследвания и практическо приложение.
Физични и химични свойства на стронция
Стронций е сребристобял метал, който е сравнително мек и може да бъде нарязан с нож. В чисто състояние, той е много реактивен и лесно се окислява на въздуха, образувайки тънък слой оксид, който го предпазва от по-нататъшна корозия.
Стронций е по-малко реактивен от калция и бария, но все пак реагира с вода, образувайки стронциеви хидроксиди и водород. При контакт с кислород, стронций образува стронциев оксид (SrO), който е бял, прахообразен материал.
Атомната маса на стронция е 87.62 u, а плътността му е 2.64 g/cm³. Температурата на топене на стронция е около 777°C, а температурата на кипене е 1382°C. В природата стронций не се среща в чисто състояние, а обикновено е свързан в минералите стронцит (SrCO₃) и целестин (SrSO₄). Тези минерали се добиват и обработват за получаване на стронций.
Когато става въпрос за химични свойства, стронций образува съединения с различни халогени, сулфати и карбонати. Той е известен със своите ярки цветове при горене, като произвежда червено-розов оттенък, което го прави важен компонент в пиротехниката и производството на фойерверки.
Исторически контекст и откритие
Стронций е открит през 1790 г. от шотландския химик Уилям Хейл, който извлича елемента от минерала стронцит. Откритията на Хейл не са били веднага признати, тъй като в същия период други учени също работят върху изолирането на нови елементи.
През 1808 г. английският химик Хенри Кавендиш успява да изолира стронция в по-чиста форма, като по този начин потвърждава откритията на Хейл и поставя основите за по-нататъшни изследвания на този елемент.
По време на 19-ти и 20-ти век, стронций започва да привлича вниманието на учените заради своите уникални физически свойства и потенциални приложения. Изследванията върху стронций също така допринасят за развитието на нови технологии и научни области, включително ядрена физика и медицинска диагностика.
Източници и добив на стронций
Стронций не се среща в свободно състояние в природата, а обикновено е свързан с минералите стронцит и целестин. Стронцит е карбонатен минерал, докато целестин е сулфатен минерал. Добивът на стронций се извършва предимно чрез минерални находища, разпространени в различни части на света, включително в САЩ, Испания и Мексико.
Процесът на извличане на стронций включва няколко стъпки, включително дробене и смилане на минералите, последвани от химични реакции, чрез които се отделят чистите стронциеви съединения. След това чистият стронций може да бъде получен чрез електролиза или редукция на съединенията му с помощта на метали, като алуминий.
Най-значимите находища на стронций са в региони, където геоложките условия са благоприятни за образуването на карбонатни и сулфатни минерали. Освен основните минерали, стронций може да бъде намерен и в малки количества в други минерали, но добивът от тях е икономически нецелесъобразен.
Приложения на стронций
Стронций притежава редица приложения в различни индустрии, благодарение на своите уникални свойства. Едно от най-известните приложения е в производството на фойерверки, където стронциевите съединения се използват за създаване на ярки червени цветове.
В пиротехническите изделия, стронций играе важна роля за осигуряване на желаните визуални ефекти. В допълнение, стронций се използва в производството на магнити, стъкло и керамика. Например, стронциевият карбонат е важен компонент в производството на стъклени изделия, които изискват висока прозрачност и издръжливост.
Стронциевите съединения се използват и в производството на специални видове керамика, които имат висока термична и химическа устойчивост.
Медицинските приложения на стронций също са значителни. Стронций-89, радиоизотоп на стронция, се използва в радиотерапията за лечение на рак, особено при метастатични кости. Този изотоп има способността да се натрупва в костната тъкан, което го прави ефективен за целенасочено лечение на тумори.
В допълнение към медицинските приложения, стронций се използва и в научните изследвания и експерименти. Технологията за ядрени реактори и атомни електрически станции също разчита на стронций в различни аспекти, като се използва за детектиране на радиация и мониторинг на ядрени реакции.
Влияние на стронция върху околната среда и здравето
Съществуват и важни въпроси, свързани със влиянието на стронция върху околната среда и човешкото здраве. Въпреки че стронций е важен елемент с множество приложения, неговите радиоактивни изотопи, като стронций-90, могат да представляват риск за здравето.
Стронций-90 е продукт на ядрени реакции и може да бъде освободен в околната среда по време на ядрени инциденти. Излагането на стронций-90 може да доведе до сериозни здравословни проблеми, включително рак на костите и заболявания на кръвта.
Поради тази причина безопасността при работа с радиоактивни изотопи на стронций и контролът върху тяхното освобождаване в околната среда са от изключителна важност.