STRONZIO: STORIA, STRUTTURA, PROPRIETÀ, REAZIONI E USI - CHIMICA - 2026

Lo stronzio è un metallo alcalino terroso il cui simbolo chimico è Mr. Freshly cut è bianco con una lucentezza argentea, ma quando esposto all'aria si ossida e acquista un colore giallastro. Per questo motivo deve essere protetto dall'ossigeno durante lo stoccaggio.

Lo stronzio viene estratto dalle sue vene sotto forma di minerali celestite o celestino (SrSO ₄ ) e strontianite (SrCO ₃ ). Tuttavia, la celestite è la forma principale in cui si verifica l'estrazione dello stronzio, i cui depositi si trovano in terreni sedimentari e in associazione con lo zolfo.

Campione di stronzio metallico protetto da un'atmosfera di argon. Fonte: Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Lavoro derivativo di Matthias Zepper: Scienziato dei materiali

La celestite si presenta sotto forma di cristalli rombici, di solito è incolore, vetrosa e trasparente. Sebbene lo stronzio venga estratto in questo modo, deve essere trasformato nel suo rispettivo carbonato, dal quale viene infine ridotto.

Nel 1790, lo stronzio fu identificato come un nuovo elemento da Adair Crawford e William Cruickshank, in un minerale proveniente da una miniera di piombo vicino alla città di Strontion ad Argyll, in Scozia. Lo stronzio fu isolato nel 1807 da Humphry Davy, mediante l'uso dell'elettrolisi.

Lo stronzio è un metallo malleabile, duttile e un buon conduttore di elettricità; ma ha poco uso industriale e commerciale. Una delle sue applicazioni è la formazione di leghe con alluminio e magnesio, migliorando la maneggevolezza e la fluidità di questi metalli.

Nella tavola periodica, lo stronzio si trova nel gruppo 2, tra calcio e bario, trovando che alcune delle sue proprietà fisiche, come densità, punto di fusione e durezza, hanno valori intermedi rispetto a quelli indicati per calcio e bario.

Lo stronzio si presenta in natura come quattro isotopi stabili: ⁸⁸ Sr con un'abbondanza dello 0,82,6%; l' ⁸⁶ Sr, con il 9,9% di abbondanza; l' ⁸⁷ Sr, con il 7,0% di abbondanza; e ⁸⁴ Sr, con 0,56% di abbondanza.

⁹⁰ Sr è un isotopo radioattivo che costituisce il componente più dannoso del fallout radioattivo, un prodotto di esplosioni nucleari e perdite dai reattori nucleari, poiché a causa della somiglianza tra calcio e stronzio, l'isotopo viene incorporato nelle ossa , producendo cancro alle ossa e leucemia.

Storia

È stato studiato un minerale proveniente da una miniera di piombo vicino al villaggio di Strontian ad Argyll, in Scozia. In origine era identificato come un tipo di carbonato di bario. Ma Adair Crawford e William Cruickshank, nel 1789, notarono che la sostanza studiata era un'altra in questione.

Il chimico Thomas Charles Hope ha chiamato il nuovo minerale strontite e la corrispondente "terra" (ossido di stronzio, SrO) l'ha chiamato strontia.

Nel 1790, Crawford e Cruickshank bruciarono la sostanza studiata e osservarono che la fiamma era di colore rosso cremisi, diverso dalle fiamme osservate fino a quel momento negli elementi noti. Hanno concluso che erano di fronte a un nuovo elemento.

Nel 1808, Sir William Humphry Davy, sottopose ad elettrolisi una miscela umida di idrossido o cloruro di stronzio con ossido di mercurio, utilizzando un catodo di mercurio. Quindi, il mercurio dall'amalgama formato è stato evaporato, lasciando libero lo stronzio.

Davy ha chiamato l'elemento isolato stronzio (stronzio).

Struttura e configurazione elettronica dello stronzio

Lo stronzio metallico cristallizza a temperatura ambiente in una struttura cubica centrata sulla faccia (fcc).

In questa struttura, gli atomi di Sr si trovano ai vertici e sulle facce del cubo della cella unitaria. È relativamente più denso di altre strutture (come cubico o bcc) per avere un totale di quattro atomi di Mr.

Gli atomi di Sr rimangono uniti grazie al legame metallico, prodotto della sovrapposizione dei loro orbitali di valenza atomica in tutte le direzioni all'interno del cristallo. Questo orbitale è il 5s, che ha due elettroni secondo la configurazione elettronica:

5s ²

E così, hanno origine una banda 5s completa e una banda di conduzione 5p (teoria delle bande).

Per quanto riguarda le altre fasi metalliche, non si hanno molte informazioni bibliografiche, anche se è certo che i loro cristalli subiscono trasformazioni quando sono sottoposti ad alte pressioni.

Numeri di ossidazione

Lo stronzio, come altri metalli, ha un'alta tendenza a perdere i suoi elettroni di valenza; Questi sono i due elettroni dell'orbitale 5s. Pertanto, gli atomi di Sr vengono convertiti nei cationi bivalenti Sr ²⁺ (M ²⁺ , come il resto dei metalli alcalino terrosi), isoelettronici al gas nobile krypton. Si dice quindi che lo stronzio abbia un numero di ossidazione di +2.

Quando invece di perdere due elettroni ne perde solo uno, si forma il catione Sr ⁺ ; e quindi il suo numero di ossidazione è +1. Sr ⁺ è raro nei composti derivati ​​dallo stronzio.

Proprietà

Aspetto

Bianco argenteo con riflessi metallici, con una leggera sfumatura gialla.

Massa molare

87,62 g / mol.

Punto di fusione

777 ° C.

Punto di ebollizione

1.377 ° C.

Densità

-Temperatura ambiente: 2,64 g / cm ³

-Stato liquido (punto di fusione): 2,375 g / cm ³

solubilità

Solubile in alcool e acidi. Non è solubile in acqua, poiché reagisce fortemente con essa.

Calore di fusione

7,43 kJ / mol.

Calore di vaporizzazione

141 kJ / mol.

Capacità molare termica

26,4 J / (mol · K).

elettronegatività

0,95 della scala Pauling.

Energia ionizzata

Primo livello di ionizzazione: 549,5 kJ / mol.

Secondo livello di ionizzazione: 1.064,2 kJ / mol.

Terzo livello di ionizzazione: 4.138 kJ / mol.

Radio atomica

Empirico 215 pm.

Raggio covalente

195 ± 10 pm.

Dilatazione termica

22,5 µm / (m · K) a 25 ° C.

Conduttività termica

35,4 W / (m · K).

Resistività elettrica

132 nΩ · ma 20 ° C.

Durezza

1.5 sulla scala di Mohs.

Potenziale di fuoco

Lo stronzio, quando finemente diviso, brucia spontaneamente all'aria. Inoltre, si accende se riscaldato al di sopra del punto di fusione e può rappresentare un pericolo di esplosione se esposto al calore di una fiamma.

Conservazione

Per evitare l'ossidazione dello stronzio, si consiglia di conservarlo immerso in cherosene o nafta. Lo stronzio deve essere conservato in un luogo fresco e ben ventilato, lontano da materiali organici e altri materiali facilmente ossidabili.

Nomenclatura

Poiché il numero di ossidazione +1 non è così comune, si presume che esista solo +2 per semplificare la nomenclatura intorno ai composti di stronzio. Ecco perché nella nomenclatura azionaria la (II) alla fine dei nomi viene ignorata; e nella nomenclatura tradizionale terminano sempre con il suffisso -ico.

Ad esempio, SrO è ossido di stronzio o ossido di stagno, secondo le nomenclature tradizionali e di riserva, rispettivamente.

forme

A causa della sua grande reattività, lo stronzio metallico non appare isolato in natura. Tuttavia, può essere trovato nel suo stato elementare protetto dall'ossigeno, per immersione in cherosene o in un'atmosfera di gas inerti (come i gas nobili).

Si trova anche a formare leghe con alluminio e magnesio, nonché un aggregato in una lega di stagno e piombo. Lo stronzio si trova in forma ionica (Sr ²⁺ ) disciolto nel suolo o nell'acqua di mare, ecc.

Pertanto, parlare di stronzio significa riferirsi ai cationi Sr ²⁺ (e in misura minore, Sr ⁺ ).

Può anche interagire in forma ionica con altri elementi per formare sali o altri composti chimici; come cloruro di stronzio, carbonato, solfato, solfuro, ecc.

Lo stronzio è presente principalmente in due minerali: celestite o celestino (SrSO ₄ ) e strontite (SrCO ₃ ). La celestite è la principale fonte di estrazione mineraria dello stronzio.

Lo stronzio ha 4 isotopi naturali, di cui quello che si trova in maggiore abbondanza è ⁸⁸ m. Allo stesso modo, sono numerosi gli isotopi radioattivi, prodotti artificialmente nei reattori nucleari.

Ruolo biologico

Non è noto un ruolo biologico dello stronzio nei vertebrati. A causa della sua somiglianza con il calcio, può sostituirlo nei tessuti ossei; cioè, Sr ²⁺ sostituisce Ca ²⁺ . Ma il rapporto riscontrato nell'osso tra stronzio e calcio è compreso tra 1 / 1.000 e 1 / 2.000; cioè estremamente basso.

Pertanto, lo stronzio non deve svolgere una funzione biologica naturale nelle ossa.

Il ranelato di stronzio è stato utilizzato nel trattamento dell'osteoporosi, poiché provoca un indurimento delle ossa; ma in ogni caso, questa è un'azione terapeutica.

Uno dei pochi esempi di una funzione biologica dello stronzio si verifica in Acantharea, un protozoo radiolare che ha uno scheletro con presenza di stronzio.

Dove trovare e produzione

Cristallo di celestite, una fonte mineralogica di stronzio. Fonte: Aram Dulyan (Utente: Aramgutang)

Lo stronzio si trova in circa lo 0,034% di tutte le rocce ignee. Tuttavia, solo due minerali: celestite o celestino, si trovano in depositi con un contenuto di stronzio significativo.

Dei due importanti minerali, lo stronzio, solo la celestite si trova in quantità sufficiente nei depositi sedimentari per consentire la creazione di strutture per l'estrazione dello stronzio.

La stronite è più utile della celestite, poiché la maggior parte dello stronzio è prodotto sotto forma di carbonato di stronzio; ma non sono stati trovati quasi depositi che consentano l'estrazione sostenibile.

Il contenuto di stronzio nell'acqua di mare varia tra 82 e 90 µmol / L, una concentrazione molto inferiore a quella del calcio, tra 9,6 e 11 mmol / L.

Quasi tutte le attività estrattive si basano su depositi di celestite, poiché le vene di strontianite sono scarse e poco redditizie per l'estrazione dello stronzio da esse. Nonostante ciò, la maggior parte dello stronzio viene prodotto sotto forma di carbonato di stronzio.

Metodo Pidgeon

La celestite viene incenerita in presenza di carbone per trasformare il solfato di stronzio in solfuro di stronzio. Nella seconda fase, il materiale scuro contenente solfuro di stronzio viene sciolto in acqua e filtrato.

Quindi, la soluzione di solfuro di stronzio viene trattata con anidride carbonica, per produrre la precipitazione del carbonato di stronzio.

Lo stronzio può essere isolato con una variante del metodo Pidgeon. La reazione dell'ossido di stronzio e dell'alluminio avviene sotto vuoto, dove lo stronzio viene convertito in gas e trasportato attraverso la storta di produzione ai condensatori, dove precipita come solido.

Elettrolisi

Lo stronzio può essere ottenuto sotto forma di bacchette mediante il metodo dell'elettrolisi del catodo di contatto. In questa procedura, un'asta di ferro raffreddata che funge da catodo entra in contatto con la superficie di una miscela fusa di cloruro di potassio e cloruro di stronzio.

Quando lo stronzio si solidifica sul catodo (barra di ferro), l'asta si solleva.

reazioni

Con calcogeni e alogeni

Lo stronzio è un metallo riducente attivo e reagisce con alogeni, ossigeno e zolfo per produrre rispettivamente alogenuri, ossidi e zolfo. Lo stronzio è un metallo argenteo, ma si ossida in ossido di stronzio se esposto all'aria:

Sr (s) + 1 / 2O ₂ (g) => SrO (s)

L'ossido forma uno strato scuro sulla superficie del metallo. Mentre le sue reazioni con cloro e zolfo sono le seguenti:

Sr (s) + Cl ₂ (g) => SrCl ₂ (s)

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

Lo stronzio reagisce con lo zolfo fuso.

Con l'aria

Può combinarsi con l'ossigeno per formare il perossido di stronzio; ma richiede un'alta pressione di ossigeno per la sua formazione. Può anche reagire con l'azoto per produrre nitruro di stronzio:

3Sr (s) + N ₂ (g) => Sr ₃ N ₂ (s)

Tuttavia, la temperatura deve essere superiore a 380 ° C affinché la reazione avvenga.

Con l'acqua

Lo stronzio può reagire violentemente con l'acqua per formare idrossido di stronzio, Sr (OH) ₂ e idrogeno gassoso. La reazione tra stronzio e acqua non ha la violenza osservata nella reazione tra metalli alcalini e acqua, così come quella osservata nel caso del bario.

Con acidi e idrogeno

Lo stronzio può reagire con l'acido solforico e l'acido nitrico per formare, rispettivamente, solfato di stronzio e nitrato. Combina anche il caldo con l'idrogeno per formare l'idruro di stronzio.

Lo stronzio, come altri elementi pesanti nel blocco s della tavola periodica, ha una vasta gamma di numeri di coordinazione; come 2, 3, 4, 22 e 24, visti in composti come SrCd ₁₁ e SrZn ₁₃ , per esempio.

applicazioni

- Stronzio elementare

leghe

È usato come modificatore eutettico per migliorare la resistenza e la duttilità della lega Al-Ag. È usato come inoculante nella fonderia di ghisa sferoidale per controllare la formazione di grafite. Viene anche aggiunto a leghe di stagno e piombo per aggiungere tenacità e duttilità.

Inoltre, viene utilizzato come disossidante per rame e bronzo. Una piccola quantità di stronzio viene aggiunta all'alluminio fuso per ottimizzare la fondibilità del metallo, rendendolo più adatto per la realizzazione di oggetti tradizionalmente in acciaio.

È un agente legante per alluminio o magnesio che viene utilizzato nella fusione di blocchi motore e ruote. Lo stronzio migliora la maneggevolezza e la fluidità del metallo a cui è legato.

isotopi

Nonostante la sua azione dannosa, ⁹⁰ Sr è utilizzato come generatore termoelettrico, utilizzando l'energia termica della sua radiazione per produrre elettricità a lunga durata, con applicazione in veicoli spaziali, stazioni di ricerca remote e boe di navigazione.

L' ⁸⁹ Sr è stato utilizzato nel trattamento del cancro alle ossa, utilizzando l'emissione radioattiva di tipo β per la distruzione delle cellule tumorali.

L'atomo di stronzio è stato utilizzato per stabilire un sistema di misurazione del tempo, che a malapena è in ritardo di un secondo ogni 200 milioni di anni. Il che lo rende l'orologio più preciso.

- Composti

Carbonato

Ferriti e magneti

Il carbonato di stronzio (SrCO ₃ ) reagisce con l'ossido ferrico (Fe ₂ O ₃ ) a una temperatura compresa tra 1.000 e 1.300 ºC, formando una ferrite di stronzio. Questa famiglia di ferriti ha una formula generale SrFe _x O ₄ .

I magneti in ceramica sono fatti di ferriti e vengono utilizzati in varie applicazioni. Tra questi: produzione di altoparlanti, motori per tergicristalli di automobili e giocattoli per bambini.

Il carbonato di stronzio viene utilizzato anche nella produzione di vetri per schermi televisivi e espositori.

Bicchieri

Oltre a migliorare le proprietà del vetro per display a cristalli liquidi (LCD), viene utilizzato anche nella smaltatura di ceramiche, rafforzandone la resistenza ai graffi e alla formazione di bolle durante la cottura.

Viene utilizzato nella produzione di vetri utilizzabili in ottica, cristalleria e illuminazione. Fa inoltre parte di vetroresina e vetri da laboratorio e farmaceutici, poiché aumenta la durezza e la resistenza al graffio, oltre che la sua brillantezza.

Produzione di metalli e sali

Viene utilizzato per ottenere zinco di elevata purezza, poiché contribuisce all'eliminazione delle impurità del piombo. Aiuta nella produzione di cromato di stronzio, un composto che viene utilizzato come inibitore della corrosione nelle vernici da stampa.

Acque reflue e lampade fosforescenti

Viene utilizzato nel trattamento delle acque reflue per la rimozione dei solfati. Inoltre, è utilizzato nella produzione di acido ortofosforico, utilizzato nella fabbricazione di lampade fluorescenti.

pirotecnica

Il carbonato di stronzio, come altri sali di stronzio, viene utilizzato nei fuochi d'artificio per conferirgli un colore rosso cremisi. Una macchia che viene utilizzata anche nei test dello stronzio.

Idrossido

Viene utilizzato nell'estrazione dello zucchero dalle barbabietole, poiché l'idrossido di stronzio si combina con lo zucchero per produrre un saccaride complesso. Il complesso può essere dissociato dall'azione dell'anidride carbonica, lasciando lo zucchero libero. Viene anche utilizzato nella stabilizzazione della plastica.

Ossido

È presente nel vetro utilizzato nella fabbricazione di un cinescopio televisivo, iniziando questa applicazione nel 1970. I televisori a colori, così come altri dispositivi che contengono raggi catodici, devono usare lo stronzio nella piastra frontale per fermare radiografie.

Questi televisori non sono più in uso, perché i tubi catodici sono stati sostituiti da altri dispositivi, e quindi non è richiesto l'uso di composti di stronzio.

D'altra parte, l'ossido di stronzio viene utilizzato per migliorare la qualità degli smalti ceramici.

Cloruro

Il cloruro di stronzio viene utilizzato in alcuni dentifrici per denti sensibili e per realizzare fuochi d'artificio. Inoltre, è utilizzato in modo limitato per la rimozione di gas indesiderati in serbatoi sottoposti a vuoto.

ranelato

Viene utilizzato nel trattamento dell'osteoporosi, poiché aumenta la densità ossea e riduce l'incidenza di fratture. Applicato localmente, inibisce l'irritazione sensoriale. Tuttavia, il suo utilizzo è diminuito a causa dell'evidenza che aumenta l'incidenza delle malattie cardiovascolari.

alluminato

È usato come drogante nell'industria elettronica. È anche spesso usato per far brillare alcuni giocattoli al buio, poiché è un composto chimicamente e biologicamente inerte.

Riferimenti

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