Stroncium

chemický prvek s atomovým číslem 38

Stroncium (chemická značka Sr, latinsky Strontium) je 4. prvkem z řady kovů alkalických zemin, lehký, velmi reaktivní kov.

Stroncium
  [Kr] 5s2
88 Sr
38
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název, značka, číslo Stroncium, Sr, 38
Cizojazyčné názvy lat. Strontium
Skupina, perioda, blok 2. skupina, 5. perioda, blok s
Chemická skupina Kovy alkalických zemin
Koncentrace v zemské kůře 300 až 375 ppm
Koncentrace v mořské vodě 8,1 mg/l
Vzhled Stříbrolesklý bílý kov
Identifikace
Registrační číslo CAS
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost 87,62
Atomový poloměr 215 pm
Kovalentní poloměr 195 pm
Van der Waalsův poloměr 249 pm
Iontový poloměr 113 pm
Elektronová konfigurace [Kr] 5s2
Oxidační čísla I, II
Elektronegativita (Paulingova stupnice) 0,95
Ionizační energie
První 549,5 KJ/mol
Druhá 1064,2 KJ/mol
Třetí 4138 KJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava Krychlová, plošně centrovaná
Molární objem 33,94×10−6 m3/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota 2,64 g/cm3
Skupenství Pevné
Tvrdost 1,5
Tlak syté páry 100 Pa při 990K
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost 35,4 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání 776,85 °C (1 050 K)
Teplota varu 1381,85 °C (1 655 K)
Skupenské teplo tání 7,43 KJ/mol
Skupenské teplo varu 136,9 KJ/mol
Měrná tepelná kapacita 26,4 Jmol−1K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Elektrická vodivost 7,62×106 S/m
Měrný elektrický odpor 132 nΩ·m
Standardní elektrodový potenciál -2,89 V
Magnetické chování Paramagnetický
Bezpečnost
GHS02 – hořlavé látky
GHS02
GHS05 – korozivní a žíravé látky
GHS05
GHS07 – dráždivé látky
GHS07
[1]
Nebezpečí[1]
R-věty R15
S-věty S8, S24/25, S43
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P
82Sr umělý 25,36 dne ε - 82Rb
83Sr umělý 1,35 dne ε - 83Rb

β+ 1,23 83Rb
γ 0,76
0,36
-
84Sr 0,56% je stabilní s 46 neutrony
85Sr umělý 64,84 dne ε - 85Rb

γ 0,514 -
86Sr 9,86% je stabilní s 48 neutrony
87Sr 7,0% je stabilní s 49 neutrony
88Sr 82,58% je stabilní s 50 neutrony
89Sr umělý 50,52 dne ε 1,49 89Rb

β 0,909 89Y
90Sr stopy 28,90 let β 0,546 90Y
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Ca
Rubidium Sr Yttrium

Ba

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti editovat

 
Stroncium v petroleji

Poměrně měkký, lehký, reaktivní kov, který se svými vlastnostmi více podobá vlastnostem alkalických kovů. V kapalném amoniaku se rozpouští za vzniku černého roztoku. Stroncium patří k lepším vodičům elektrického proudu a tepla. Není tolik reaktivní jako alkalické kovy, ale přesto je jeho reaktivita natolik vysoká, že může být dlouhodobě uchováváno pouze pod vrstvou alifatických uhlovodíků (petrolej, nafta) s nimiž nereaguje. Soli stroncia barví plamen červeně.

Stroncium je velmi reaktivní a v přírodě vytváří pouze strontnaté sloučeniny Sr2+. V laboratoři lze připravit sloučeniny (tzv. superbáze), ve kterých může mít stroncium stroncidový anion Sr2−, takovéto sloučeniny jsou velmi nestabilní a patří mezi nejsilnější redukční činidla. Stroncium reaguje za pokojové teploty s vodou i kyslíkem. Na vzduchu se okamžitě pokrývá vrstvou nažloutlého oxidu, práškové stroncium je na vzduchu schopno samovolného vznícení. Při zahřátí se snadno slučuje s dusíkem na nitrid strontnatý Sr3N2 a s vodíkem na hydrid strontnatý SrH2 a i s velkým množstvím prvků tvoří za vyšších teplot sloučeniny.

Stroncium je zásadotvorný prvek a rozpouští se v běžných kyselinách za tvorby strontnatých solí. Nerozpouští se v roztocích hydroxidů.

Historický vývoj editovat

Nedlouho po objevení rudy barya witheritu, byl ve Skotsku u vesnice Strontianu, poblíž olověných dolů, objeven roku 1790 Adairem Crawfordem minerál podobný witheritustroncianit. Klaproth roku 1793 dokázal, že obsahuje novou, dosud neobjevenou zeminu – strontnatou zeminu a o pět let později to potvrdil Thomas Charles Hope, který rozlišoval baryum, stroncium a vápník podle barvy plamene.

Stroncium poprvé připravil sir Humphry Davy roku 1808 elektrolýzou strontnatého amalgámu, který si připravil elektrolýzou slabě zvlhčeného hydroxidu strontnatého za použití rtuťové katody.

Výskyt v přírodě editovat

Díky své velké reaktivitě se stroncium v přírodě vyskytuje prakticky pouze ve sloučeninách. Ve všech svých sloučeninách se vyskytuje pouze v mocenství Sr+2.

Stroncium se v zemské kůře vyskytuje v množství 0,03–0,04 %, čímž se řadí na 15. místo ve výskytu na zemi. Jeho procentuální obsah odpovídá 384 ppm (parts per milion = počet částic na 1 milion částic) a ve výskytu se řadí za baryum. V mořské vodě je jeho koncentrace pouze 8 mg Sr/l a ve vesmíru připadá na jeden atom stroncia přibližně jeden a půl miliardy atomů vodíku.

Nejznámějšími minerály na bázi stroncia jsou celestin SrSO4 chemicky síran strontnatý a stroncianit SrCO3 chemicky uhličitan strontnatý.

K dalším ale méně významným rudám stroncia patří akuminit Sr[AlF4(OH)(H2O)], fluorkapit (Ca,Sr,Ce,Na)5(PO4)3F a weloganit Na2(Sr,Ca)3Zr(CO3)6·3H2O

Stroncium se v přírodě vyskytuje v podobě čtyř izotopů, které mají zastoupení 84Sr (0,56 %), 86Sr (9,86 %), 87Sr (7,0 %) a 88Sr (82,58 %). Izotop 87Sr v přírodě vzniká beta rozpadem izotopu rubidia 87Rb, proto se mu říká radiogenní. Pomocí poměrů množství izotopů 87Sr, 86Sr a 87Rb se dá odhadnout i stáří Vesmíru.[2]

V laboratoři se při jaderných rozpadech podařilo připravit dalších 31 nestabilních izotopů stroncia, z nichž jsou významné 89Sr a zejména 90Sr.

Výroba editovat

Stroncium se průmyslově vyrábí redukcí oxidu strontnatého hliníkem.

3 SrO + 2 Al → 3 Sr + Al2O3

Kovové stroncium lze také vyrobit, ale ve velmi čistém stavu, elektrolýzou taveniny chloridu strontnatého ve směsi s chloridem draselným. Dalším produktem této reakce je elementární chlor, který je ihned dále zpracováván v chemické výrobě. K elektrolýze se používá grafitové anody, na které se vylučuje chlor a železné katody, na které se vylučuje stroncium.

K malé přípravě stroncia lze také využít termický rozklad azidu strontnatého na dusík a stroncium.

Využití editovat

 
RTG ze sovětských majáků

Sloučenin stroncia se využívá při výrobě pyrotechnických produktů pro jejich výraznou barevnou reakci v plameni. Další uplatnění mají sloučeniny stroncia ve speciálních aplikacích sklářského průmyslu, příkladem mohou být katodové trubice pro výrobu obrazovek barevných televizních přijímačů.

Vysokého indexu odrazivosti titaničitanu strontnatého SrTiO3 se využívá v různých optických aplikacích, např. měření barevnosti látek nebo analýze spekter odražených paprsků z barevných povrchů. Ze stejného důvodu používá často šperkařský průmysl titaničitan strontnatý jako levnější náhradu diamantu.

Některých strontnatých solí, například dusičnanu strontnatého, se využívá v pyrotechnice k barvení plamene na červeno.

Uhličitan strontnatý SrCO3 je sloučenina s nejvyšším využitím Sr, využívá se při výrobě barevných televizních obrazovek. Je také vhodný na odcukerňování melasy v pivovarech. A vyrábí se z něho jiné strontnaté sloučeniny, např. dusičnan strontnatý Sr(NO3)2.

Z umělých radioizotopů se využívá stroncium-89 v lékařství a zejména stroncium-90 jako výkonný zářič v radioizotopových termoelektrických generátorech (RTG)

Sloučeniny editovat

Anorganické sloučeniny editovat

Soli editovat

 
Chlorid strontnatý

Větší část strontnatých solí se ve vodě rozpuští, ale část se rozpouští hůře nebo vůbec, všechny soli mají bílou barvu (nebo jsou bezbarvé), pokud není anion soli barevný (manganistany, chromany). Strontnaté soli jsou lépe rozpustné než soli hořečnaté a vápenaté. Strontnaté soli vytváří snadno podvojné soli a dnes jsou známy i komplexy, které ale nejsou pro stroncium a i další kovy alkalických zemin typické.

  • Dusičnan strontnatý Sr(NO3)2 je bílá krystalická látka, která je velmi dobře rozpustná ve vodě. Dříve se používal jako hnojivo. Vyrábí se reakcí hydroxidu strontnatého nebo uhličitanu strontnatého s kyselinou dusičnou.
  • Uhličitan strontnatý SrCO3 je bílá práškovitá, ve vodě velmi málo rozpustná látka. Jeho roztok reaguje zásaditě. V přírodě se vyskytuje jako nerost stroncianit. Připravuje se srážením strontnatých iontů uhličitanovými anionty, reakcí hydroxidu strontnatého s roztokem obsahujícím oxid uhličitý nebo pohlcením vzdušného oxidu uhličitého hydroxidem strontnatým.
  • Síran strontnatý SrSO4 je bílá práškovitá látka, která je špatně rozpustná ve vodě. Rozpustnost se s větší teplotou zvyšuje. V přírodě se vyskytuje jako nerost celestin. Vyrábí se reakcí hydroxidu nebo uhličitanu strontnatého s kyselinou sírovou.

Organické sloučeniny editovat

Mezi organické sloučeniny stroncia patří zejména strontnaté soli organických kyselin a strontnaté alkoholáty. K dalším strontnatým sloučeninám patří organické komplexy. Zcela zvláštní skupinu organických strontnatých sloučenin tvoří organokovové sloučeniny.

Zdravotní aspekty stroncia editovat

Běžné izotopy stroncia se v živých organizmech chovají podobně jako atomy vápníku a jsou tedy naprosto neškodné.

Zdravotní rizika spojená se stronciem jsou spojena s radioaktivním izotopem 90Sr, který vzniká při radioaktivním rozpadu uranu, tedy při výbuchu atomové bomby i v jaderných reaktorech (riziko havárie). Izotop 90Sr je poměrně silný beta zářič s poločasem rozpadu 29,1 let. Pokud se dostane do živého organizmu, může se zabudovat do kostní tkáně a je potenciálním zdrojem vzniku rakovinného bujení. Při objektivním hodnocení jeho skutečné rizikovosti je nutno posoudit poměr výskytu uvedeného izotopu k ostatním podobným atomům (vápník, baryum, neškodné izotopy stroncia) a pravděpodobností vyzáření beta částice (elektron) a následným spuštěním rakovinného bujení právě sledovaným izotopem 90Sr.

Odkazy editovat

Reference editovat

  1. a b Strontium. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-24]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. Ned Wright's Cosmology Tutorial [online]. Los Angeles, USA: University of California, Division of Astronomy and Astrophysics, 1997, rev. 2005-07-07 [cit. 2007-12-11]. Dostupné online. (anglicky) 

Literatura editovat

Externí odkazy editovat