El estroncio (Sr) es un elemento químico, un metal alcalinotérreo del segundo grupo de la tabla periódica. Utilizado en luces de señalización rojas y fósforos, representa un peligro importante para la salud debido a la contaminación radiactiva.
Historial de descubrimientos
Mineral de una mina de plomo cerca del pueblo de Strontian en Escocia. Originalmente se reconoció como una variedad de carbonato de bario, pero Adair Crawford y William Cruikshank sugirieron en 1789 que era una sustancia diferente. El químico Thomas Charles Hope nombró al nuevo mineral estrontita en honor a la aldea, y al correspondiente óxido de estroncio SrO, estroncio. El metal fue aislado en 1808 por Sir Humphry Davy, quien electrolizó una mezcla de hidróxido húmedo o cloruro con óxido de mercurio usando un cátodo de mercurio y luego evaporó el mercurio de la amalgama resultante. Llamó al nuevo elemento usando la raíz de la palabra "estroncio".
Estar en la naturaleza
La abundancia relativa de estroncio, el trigésimo octavo elemento de la tabla periódica, en el espacio se estima en 18,9 átomos por cada 106 átomos de silicio. Se trata0,04% de la masa de la corteza terrestre. La concentración promedio del elemento en el agua de mar es de 8 mg/L.
El elemento químico estroncio se encuentra ampliamente en la naturaleza y se estima que es la decimoquinta sustancia más abundante en la Tierra, alcanzando concentraciones de 360 partes por millón. Dada su extrema reactividad, sólo existe en forma de compuestos. Sus principales minerales son la celestina (sulfato SrSO4) y la estroncianita (carbonato SrCO3). De estos, la celestita se encuentra en cantidades suficientes para una minería rentable, más de 2/3 del suministro mundial proviene de China, y España y México suministran la mayor parte del resto. Sin embargo, es más rentable extraer estrontianita, porque el estroncio se usa más a menudo en forma de carbonato, pero hay relativamente pocos depósitos conocidos.
Propiedades
El estroncio es un metal blando, similar al plomo, que brilla como la plata cuando se corta. En el aire, reacciona rápidamente con el oxígeno y la humedad presentes en la atmósfera, adquiriendo un tinte amarillento. Por lo tanto, debe almacenarse aislado de las masas de aire. La mayoría de las veces se almacena en queroseno. No ocurre en estado libre en la naturaleza. Junto con el calcio, el estroncio se incluye solo en 2 minerales principales: celestita (SrSO4) y estroncianita (SrCO3).
En la serie de elementos químicos magnesio-calcio-estroncio (metales alcalinotérreos) Sr está en el grupo 2 (antiguo 2A) de la tabla periódica entre Ca y Ba. Además, se encuentra en el 5º período entre el rubidio y el itrio. Dado que el radio atómico del estronciosimilar al radio del calcio, reemplaza fácilmente a este último en minerales. Pero es más suave y más reactivo en agua. Forma hidróxido e hidrógeno gaseoso al contacto. Se conocen 3 alótropos de estroncio con puntos de transición de 235°C y 540°C.
El metal alcalinotérreo generalmente no reacciona con el nitrógeno por debajo de los 380 °C y forma solo un óxido a temperatura ambiente. Sin embargo, en forma de polvo, el estroncio se enciende espontáneamente para formar óxido y nitruro.
Propiedades químicas y físicas
Caracterización del elemento químico estroncio según el plan:
- Nombre, símbolo, número atómico: estroncio, Sr, 38.
- Grupo, punto, bloque: 2, 5, s.
- Masa atómica: 87,62 g/mol.
- Configuración electrónica: [Kr]5s2.
- Distribución de electrones en capas: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensidad: 2,64 g/cm3.
- Puntos de fusión y ebullición: 777 °C, 1382°C.
- Estado de oxidación: 2.
Isótopos
El estroncio natural es una mezcla de 4 isótopos estables: 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7,0%) y 84Sr (0,56%). De estos, solo 87Sr es radiogénico: se forma por la desintegración del isótopo radiactivo de rubidio 87Rb con una vida media de 4,88 × 10 10 años. Se cree que 87Sr se produjo durante la "nucleosíntesis primordial" (una etapa temprana del Big Bang) junto con los isótopos 84Sr,86 Sr y 88Sr. Dependiendo deubicaciones, la proporción de 87Sr y 86Sr puede diferir en más de 5 veces. Se utiliza para fechar muestras geológicas y determinar el origen de esqueletos y artefactos de arcilla.
Como resultado de reacciones nucleares, se obtuvieron unos 16 isótopos radiactivos sintéticos de estroncio, de los cuales el más duradero es 90Sr (vida media 28,9 años). Este isótopo, producido en una explosión nuclear, se considera el producto de descomposición más peligroso. Debido a su similitud química con el calcio, se absorbe en los huesos y los dientes, donde continúa expulsando electrones, causando daño por radiación, daño a la médula ósea, interrumpiendo la formación de nuevas células sanguíneas y causando cáncer.
Sin embargo, bajo condiciones médicamente controladas, el estroncio se usa para tratar ciertas neoplasias malignas superficiales y cánceres de huesos. También se utiliza en forma de fluoruro de estroncio en fuentes de corriente química y en generadores termoeléctricos de radioisótopos, que convierten el calor de su desintegración radiactiva en electricidad, sirviendo como fuentes de energía ligeras y de larga duración en boyas de navegación, estaciones meteorológicas remotas y naves espaciales.
89Sr se usa para tratar el cáncer porque ataca el tejido óseo, produce radiación beta y decae después de algunos meses (vida media 51 días).
El elemento químico estroncio no es esencial para las formas de vida superiores, sus sales generalmente no son tóxicas. que hace90Sr peligroso, utilizado para aumentar la densidad ósea y el crecimiento.
Conexiones
Las propiedades del elemento químico estroncio son muy similares a las del calcio. En los compuestos, Sr tiene el estado de oxidación exclusivo +2 como el ion Sr2+. El metal es un agente reductor activo y reacciona fácilmente con halógenos, oxígeno y azufre para producir haluros, óxidos y sulfuros.
Los compuestos de estroncio tienen un valor comercial bastante limitado, ya que los correspondientes compuestos de calcio y bario generalmente hacen lo mismo pero son más baratos. Sin embargo, algunos de ellos han encontrado aplicación en la industria. Todavía no se ha descubierto con qué sustancias lograr un color carmesí en fuegos artificiales y luces de señalización. Actualmente, solo se utilizan sales de estroncio como el clorato de Sr(NO3)2 y Sr(ClO) para lograr este color.3)2 . Alrededor del 5-10% de la producción total de este elemento químico se consume en pirotecnia. El hidróxido de estroncio Sr(OH)2 se usa a veces para extraer azúcar de la melaza porque forma un sacárido soluble a partir del cual el azúcar puede regenerarse fácilmente por la acción del dióxido de carbono. El monosulfuro de SrS se utiliza como agente depilatorio y como ingrediente en los fósforos de los dispositivos electroluminiscentes y las pinturas luminosas.
Las ferritas de estroncio forman una familia de compuestos de fórmula general SrFexOy, obtenidos como resultado de una temperatura elevada (1000-1300 °C) reacción SrCO3 yFe2O3. Se utilizan para fabricar imanes cerámicos, muy utilizados en altavoces, motores de limpiaparabrisas de automóviles y juguetes para niños.
Producción
La mayor parte de la celestita mineralizada SrSO4 se convierte en carbonato de dos maneras: directamente lixiviada con solución de carbonato de sodio o calentada con carbón para formar sulfuro. En la segunda etapa se obtiene una sustancia de color oscuro que contiene principalmente sulfuro de estroncio. Esta "ceniza negra" se disuelve en agua y se filtra. El carbonato de estroncio precipita de la solución de sulfuro al introducir dióxido de carbono. El sulfato se reduce a sulfuro por reducción carbotérmica SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. La celda se puede producir por contacto electroquímico catódico, en el que una barra de hierro enfriada, que actúa como cátodo, toca la superficie de una mezcla de cloruros de potasio y estroncio, y se eleva cuando el estroncio se solidifica sobre ella. Las reacciones en los electrodos se pueden representar de la siguiente manera: Sr2+ + 2e- → Sr (cátodo); 2Cl- → Cl2 + 2e- (ánodo).
Metallic Sr también se puede recuperar de su óxido con aluminio. Es maleable y dúctil, buen conductor de electricidad, pero se usa relativamente poco. Uno de sus usos es como agente de aleación de aluminio o magnesio en la fundición de bloques de cilindros. El estroncio mejora la maquinabilidad y la resistencia a la fluenciametal. Una forma alternativa de obtener estroncio es reducir su óxido con aluminio en vacío a una temperatura de destilación.
Uso comercial
El elemento químico estroncio se usa ampliamente en el vidrio de los tubos de rayos catódicos de TV en color para evitar la penetración de rayos X. También se puede utilizar en pinturas en aerosol. Esta parece ser una de las fuentes más probables de exposición pública al estroncio. Además, el elemento se utiliza para producir imanes de ferrita y refinar zinc.
Las sales de estroncio se utilizan en pirotecnia porque tiñen de rojo la llama cuando se queman. Y una aleación de sales de estroncio con magnesio se usa como parte de mezclas incendiarias y de señales.
El titanato tiene un índice de refracción y una dispersión óptica extremadamente altos, lo que lo hace útil en óptica. Se puede usar como sustituto de los diamantes, pero rara vez se usa para este propósito debido a su extrema suavidad y vulnerabilidad a los rayones.
El aluminato de estroncio es un fósforo brillante con una estabilidad de fosforescencia de larga duración. El óxido se utiliza a veces para mejorar la calidad de los esm altes cerámicos. El isótopo 90Sr es uno de los mejores emisores beta de alta energía de larga duración. Se utiliza como fuente de energía para generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG), que convierten el calor liberado durante la descomposición de los elementos radiactivos en electricidad. Estos dispositivos se utilizan ennaves espaciales, estaciones meteorológicas remotas, boyas de navegación, etc., donde se requiere una fuente de energía nuclear-eléctrica ligera y de larga duración.
Uso médico del estroncio: caracterización de propiedades, tratamiento con fármacos
Isótopo 89Sr es el ingrediente activo del fármaco radiactivo Metastron, que se utiliza para tratar el dolor óseo causado por el cáncer de próstata metastásico. El elemento químico estroncio actúa como el calcio, se incluye principalmente en el hueso en lugares con mayor osteogénesis. Esta localización enfoca el efecto de la radiación sobre la lesión cancerosa.
El radioisótopo 90Sr también se utiliza en la terapia contra el cáncer. Su radiación beta y su larga vida media son ideales para la radioterapia de superficie.
Un fármaco experimental elaborado mediante la combinación de estroncio con ácido ranélico promueve el crecimiento óseo, aumenta la densidad ósea y reduce las fracturas. El ranelato de estronio está registrado en Europa como tratamiento para la osteoporosis.
El cloruro de estroncio a veces se usa en pastas dentales para dientes sensibles. Su contenido alcanza el 10%.
Precauciones
El estroncio puro tiene una alta actividad química y, en estado triturado, el metal se enciende espontáneamente. Por lo tanto, este elemento químico se considera un riesgo de incendio.
Efecto en el cuerpo humano
El cuerpo humano absorbe el estroncio de la misma manera que el calcio. Estos dosLos elementos son tan similares químicamente que las formas estables de Sr no representan un riesgo significativo para la salud. Por el contrario, el isótopo radiactivo 90Sr puede provocar diversos trastornos y enfermedades de los huesos, incluido el cáncer de huesos. La unidad de estroncio se utiliza para medir la radiación de absorbida 90Sr.
