Stronsium
Sebuah logam alkali tanah, strontium adalah unsur logam lunak perak-putih atau kekuningan yang sangat reaktif kimia. logam membentuk lapisan oksida gelap bila terkena udara. Strontium memiliki sifat fisik dan kimia mirip dengan dua tetangga vertikal dalam tabel periodik, kalsium dan barium. Hal ini terjadi secara alami dalam mineral Celestine, strontianite, dan putnisite, dan ditambang sebagian besar dari dua pertama ini. Sementara strontium alami stabil, sintetis 90Sr isotop radioaktif dan merupakan salah satu komponen yang paling berbahaya dari kejatuhan nuklir, seperti strontium diserap oleh tubuh dalam cara yang mirip dengan kalsium. Natural strontium stabil, di sisi lain, tidak berbahaya bagi kesehatan.
Kedua strontium dan strontianite dinamai Strontian, sebuah desa di Skotlandia dekat yang mineral itu ditemukan pada tahun 1790 oleh Adair Crawford dan William Cruickshank; itu diidentifikasi sebagai elemen baru pada tahun depan dari warna uji nyala merah-merah. Strontium pertama kali diisolasi sebagai logam pada tahun 1808 oleh Humphry Davy menggunakan proses kemudian baru ditemukan elektrolisis. Produksi gula dari gula bit pada abad ke-19 aplikasi terbesar strontium (lihat proses Strontian). Pada puncak produksi tabung sinar katoda televisi, sebanyak 75 persen dari konsumsi strontium di Amerika Serikat digunakan untuk kaca faceplate. [5] Dengan perpindahan dari tabung sinar katoda dengan metode display lainnya, konsumsi strontium telah menurun drastis. [5]
KARAKTERISTIK
Strontium adalah logam keperakan divalen dengan warna kuning pucat yang sifat sebagian besar peralihan antara dan mirip dengan kalsium tetangga kelompok dan barium. [6] Hal ini lebih lembut dari kalsium dan lebih sulit daripada barium. Its leleh (777 °C) dan titik didih (1655 °C) poin lebih rendah daripada kalsium (842 °C dan 1757 °C masing-masing); barium terus tren ini penurunan titik leleh (727 °C), tapi tidak di titik didih (2170 °C). Kepadatan strontium (2,64 g / cm3) adalah sama antara antara kalsium (1,54 g / cm3) dan barium (3,594 g / cm3). [7] Tiga alotrop strontium logam ada, dengan titik transisi pada 235 dan 540 °C. [8]
Potensial elektroda standar untuk Sr2 + / pasangan Sr adalah -2,89 V, sekitar tengah-tengah antara orang-orang dari Ca2 + / Ca (-2,84 V) dan Ba2 + / Ba (-2,92 V) pasangan, dan dekat dengan orang-orang dari logam alkali tetangga. [9] Strontium adalah penengah antara kalsium dan barium reaktivitas ke arah air, dengan yang bereaksi pada kontak untuk menghasilkan strontium hidroksida dan gas hidrogen. Strontium logam terbakar di udara untuk menghasilkan baik oksida strontium dan strontium nitrida, tetapi karena tidak bereaksi dengan nitrogen di bawah 380 °C, pada suhu kamar, membentuk hanya oksida secara spontan. [7] Selain SrO oksida sederhana, SrO2 peroksida dapat dibuat dengan oksidasi langsung dari logam strontium di bawah tekanan tinggi oksigen, dan ada beberapa bukti untuk Sr superoksida kuning (O2) 2. [10] Strontium hidroksida, Sr (OH) 2, merupakan dasar yang kuat, meskipun tidak sekuat hidroksida barium atau logam alkali. [11]
Karena ukuran besar dari elemen-elemen blok berat, termasuk strontium, berbagai macam bilangan koordinasi diketahui, dari 2, 3, atau 4 sampai ke 22 atau 24 di SrCd11 dan SrZn13. [12] Ukuran besar strontium dan barium memainkan peran penting dalam menstabilkan kompleks strontium dengan ligan makrosiklik polidentat seperti eter mahkota: misalnya, sementara 18-crown-6 bentuk kompleks relatif lemah dengan kalsium dan logam alkali, strontium dan barium yang kompleks yang jauh lebih kuat. [13]
Senyawa Organostrontium mengandung satu atau lebih ikatan strontium-karbon. Mereka telah dilaporkan sebagai perantara dalam reaksi Barbier-jenis. [14] [15] [16] Meskipun strontium berada di kelompok yang sama seperti magnesium, dan senyawa organomagnesium sangat umum digunakan di seluruh kimia, senyawa organostrontium tidak sama luas karena mereka lebih sulit untuk membuat dan lebih reaktif. senyawa Organostrontium cenderung lebih mirip dengan organoeuropium atau senyawa organosamarium karena jari-jari ion yang sama dari unsur-unsur (Sr2 + 118 pm; EU2 + 117 pm; SM2 + 122 pm). Sebagian besar senyawa ini hanya dapat disiapkan pada suhu rendah; ligan besar cenderung mendukung stabilitas. Misalnya, strontium dicyclopentadienyl, Sr (C5H5) 2, harus dilakukan dengan langsung bereaksi logam strontium dengan mercurocene atau cyclopentadiene sendiri; menggantikan ligan C5H5 dengan bulkier C5 (CH3) 5 ligan di sisi lain meningkatkan kelarutan, volatilitas senyawa ini, dan stabilitas kinetik. [17]
Karena reaktivitas ekstrim dengan oksigen dan air, unsur ini terjadi secara alami hanya dalam senyawa dengan unsur-unsur lain, seperti di strontianite mineral dan Celestine. Hal ini disimpan di bawah hidrokarbon cair seperti minyak mineral atau minyak tanah untuk mencegah oksidasi; baru terkena logam strontium cepat berubah warna kekuningan dengan pembentukan oksida. Halus logam strontium bubuk adalah piroforik, yang berarti bahwa itu akan menyala secara spontan di udara pada suhu kamar. garam strontium Volatile memberi warna merah terang untuk api, dan garam-garam ini digunakan dalam kembang api dan dalam produksi flare. [7] Seperti kalsium dan barium, strontium logam larut langsung di amonia cair untuk memberikan solusi biru gelap. [6]
ISOTOP
strontium alami adalah campuran dari empat isotop yang stabil. 84Sr, 86Sr, 87Sr, dan 88Sr [7] Mereka meningkat kelimpahan dengan meningkatnya jumlah massa dan berat, 88Sr, membuat naik sekitar 82,6% dari semua strontium alami, meskipun kelimpahan bervariasi karena produksi radiogenik 87Sr sebagai putri 87Rb beta-aktif. [18] Isotop stabil, modus peluruhan utama isotop lebih ringan dari 85Sr adalah penangkapan elektron atau positron emission untuk isotop dari rubidium, dan bahwa isotop lebih berat dari 88Sr adalah emisi elektron untuk isotop dari yttrium. Dari catatan khusus adalah 89Sr dan 90Sr. Mantan memiliki paruh 50,6 hari dan digunakan untuk mengobati kanker tulang karena kesamaan kimia strontium dan karenanya kemampuan untuk menggantikan kalsium. [19] [20] Sementara 90Sr (paruh 28,90 tahun) telah digunakan sama, juga merupakan isotop dari keprihatinan di kejatuhan dari senjata nuklir dan kecelakaan nuklir karena produksinya sebagai produk fisi. Keberadaannya di tulang dapat menyebabkan kanker tulang, kanker jaringan di sekitarnya, dan leukemia. [21] Chernobyl 1986 kecelakaan nuklir yang terkontaminasi sekitar 30.000 km2 dengan lebih dari 10 kBq / m2 dengan 90Sr, yang menyumbang 5% dari persediaan inti 90Sr. [22]
SEJARAH
Strontium dinamai desa Skotlandia Strontian (Gaelic SRON sebuah t-Sithein), di mana ia ditemukan dalam bijih dari tambang timah. [23] Pada tahun 1790, Adair Crawford, seorang dokter yang terlibat dalam penyusunan barium, dan rekannya William Cruickshank, mengakui bahwa bijih Strontian dipamerkan sifat yang berbeda dari orang-orang di "spar berat" lainnya sumber. [24] Hal ini memungkinkan Adair untuk menyimpulkan pada halaman 355 "... besar kemungkinan memang, bahwa mineral scotch adalah spesies baru bumi yang belum sampai sekarang diperiksa cukup." Dokter dan mineral kolektor Friedrich Gabriel Sulzer dianalisis bersama-sama dengan Johann Friedrich Blumenbach mineral dari Strontian dan menamakannya strontianite. Dia juga sampai pada kesimpulan bahwa itu berbeda dari witherite dan terkandung bumi yang baru (neue Grunderde). [25] Pada 1793 Thomas Charles Hope, seorang profesor kimia di University of Glasgow mengusulkan strontites nama. [26] [27] [28] [29] Dia menegaskan karya sebelumnya Crawford dan menceritakan: "... Mengingat bumi aneh saya pikir perlu untuk memberikan nama saya menyebutnya Strontites, dari tempat itu ditemukan, modus dari derivasi menurut saya. sepenuhnya sepantasnya setiap kualitas itu mungkin memiliki, yang merupakan mode ini. " Unsur itu akhirnya diisolasi oleh Sir Humphry Davy pada tahun 1808 oleh elektrolisis dari campuran yang mengandung strontium klorida dan oksida merkuri, dan diumumkan oleh dia dalam kuliah ke Royal Society pada 30 Juni 1808. [30] Sesuai dengan penamaan alkali tanah lainnya, ia mengubah nama untuk strontium. [31] [32] [33] [34] [35]
aplikasi skala besar pertama dari strontium adalah dalam produksi gula dari gula bit. Meskipun proses kristalisasi menggunakan strontium hidroksida telah dipatenkan oleh Augustin-Pierre Dubrunfaut pada tahun 1849 [36] pengenalan skala besar datang dengan perbaikan proses pada 1870-an awal. Industri gula Jerman digunakan proses baik ke abad ke-20. Sebelum Perang Dunia I industri gula bit digunakan 100.000 menjadi 150.000 ton dari strontium hidroksida untuk proses ini per tahun. [37] Strontium hidroksida didaur ulang dalam proses, tetapi permintaan untuk kerugian pengganti selama produksi cukup tinggi untuk menciptakan permintaan yang signifikan memulai penambangan strontianite di Münsterland. Pertambangan strontianite di Jerman berakhir ketika pertambangan deposito Celestine di Gloucestershire mulai. [38] Tambang ini disediakan sebagian besar pasokan strontium dunia dari tahun 1884 sampai 1941. Meskipun deposito Celestine di cekungan Granada dikenal untuk beberapa waktu pertambangan skala besar tidak dimulai sebelum tahun 1950-an. [39]
Selama pengujian senjata nuklir atmosfer, ia mengamati bahwa strontium-90 adalah salah satu produk fisi nuklir dengan hasil yang relatif tinggi. Kesamaan kalsium dan kesempatan bahwa strontium-90 mungkin menjadi diperkaya dalam tulang membuat penelitian tentang metabolisme strontium topik penting. [40] [41]
PERISTIWA
Strontium umum terjadi di alam, menjadi unsur yang paling berlimpah 15 di Bumi (barium congener lebih berat menjadi 14 orang), diperkirakan rata-rata sekitar 360 bagian per juta pada kerak bumi [42] dan ditemukan terutama sebagai Celestine sulfat mineral (SrSO4 ) dan karbonat strontianite (SrCO3). Dari dua, Celestine lebih sering terjadi pada deposito dari ukuran yang cukup untuk pertambangan. Karena strontium yang paling sering digunakan dalam bentuk karbonat, strontianite akan menjadi lebih berguna dari dua mineral yang umum, namun beberapa deposito telah ditemukan yang cocok untuk pengembangan. [43]
Di tanah strontium berperilaku kimia seperti kalsium. Pada menengah untuk asam pH Sr2 + adalah spesies strontium dominan. Di hadapan ion kalsium, strontium umumnya membentuk coprecipitates dengan mineral kalsium seperti kalsit dan anhidrit pada pH meningkat. Pada menengah untuk pH asam, strontium terlarut terikat untuk partikel tanah dengan pertukaran kation. [44]
Isi strontium rata air laut adalah 8 mg / l. [45] [46] Pada konsentrasi antara 82 dan 90 umol / l dari strontium, konsentrasi jauh lebih rendah dari konsentrasi kalsium, yang biasanya antara 9,6 dan 11,6 mmol / l. [47] [48] Hal ini tetap jauh lebih tinggi dari barium, 13 ug / l. [7]
TAMBANG DUNIA
Tiga produsen utama dari strontium sebagai Celestine pada 2015 adalah Cina (150.000 t), Spanyol (90.000 t), dan Meksiko (70.000 t); Argentina (10.000 t) dan Maroko (2.500 t) adalah produsen kecil. Meskipun deposito strontium terjadi secara luas di Amerika Serikat, mereka belum ditambang sejak tahun 1959. [49]
Sebagian besar Celestine ditambang (SrSO4) dikonversi menjadi karbonat dengan dua proses. Entah Celestine secara langsung tercuci dengan larutan natrium karbonat atau Celestine yang dipanggang dengan batubara untuk membentuk sulfida. Tahap kedua menghasilkan bahan berwarna gelap yang mengandung sulfida sebagian besar strontium. Ini disebut "abu hitam" dilarutkan dalam air dan disaring. Strontium karbonat diendapkan dari larutan strontium sulfida oleh pengenalan karbon dioksida. [50] sulfat berkurang dengan sulfida dengan pengurangan carbothermic:
Sekitar 300.000 ton diproses dengan cara ini setiap tahunnya. [51]
Logam ini diproduksi secara komersial dengan mengurangi strontium oksida dengan aluminium. strontium yang disuling dari campuran. [51] logam strontium juga dapat dibuat dalam skala kecil dengan elektrolisis larutan strontium chloride di cair kalium klorida: [9]
2 Cl- → Cl2 + 2 e-
PENGGUNAAN
Mengkonsumsi 75% dari produksi, penggunaan utama untuk strontium di kaca untuk tabung sinar televisi berwarna katoda, [51] di mana ia mencegah emisi sinar-X. [52] [53] Aplikasi ini untuk strontium menurun karena CRT digantikan oleh metode display lainnya. Penurunan ini memiliki pengaruh yang signifikan terhadap pertambangan dan pemurnian strontium. [43] Semua bagian dari CRT harus menyerap sinar-X. Di leher dan corong tabung, kaca timbal digunakan untuk tujuan ini, tetapi ini jenis kaca menunjukkan efek browning karena interaksi sinar-X dengan kaca. Oleh karena itu, panel depan terbuat dari campuran kaca yang berbeda dengan strontium dan barium untuk menyerap sinar-X. Nilai rata-rata untuk campuran kaca ditentukan untuk studi daur ulang pada tahun 2005 adalah 8,5% strontium oksida dan 10% barium oksida. [54]
Karena strontium sangat mirip dengan kalsium, yang tergabung dalam tulang. Semua empat isotop stabil digabungkan, di sekitar proporsi yang sama mereka ditemukan di alam. Namun, distribusi sebenarnya dari isotop cenderung sangat bervariasi dari satu lokasi geografis yang lain. Dengan demikian, menganalisis tulang dari seorang individu dapat membantu menentukan daerah asalnya. [55] [56] Pendekatan ini membantu untuk mengidentifikasi pola migrasi kuno dan asal-usul manusia commingle tetap di situs medan perang pemakaman. [57]
rasio 87Sr / 86Sr biasanya digunakan untuk menentukan daerah asalnya mungkin dari sedimen di sistem alam, terutama di laut dan lingkungan fluvial. Dasch (1969) menunjukkan bahwa sedimen permukaan Atlantic ditampilkan rasio 87Sr / 86Sr yang dapat dianggap sebagai rata-rata sebagian besar rasio 87Sr / 86Sr dari terranes geologi dari daratan yang berdekatan. [58] Sebuah contoh yang baik dari sistem fluvial-laut yang studi asal Sr isotop telah berhasil digunakan adalah sistem Sungai Nil-Mediterania. [59] Karena usia yang berbeda dari batu-batu yang merupakan mayoritas Biru dan Nil Putih, daerah resapan dari asalnya mengubah sedimen mencapai delta Sungai Nil dan Timur Laut Mediterania dapat dilihat melalui strontium studi isotop. perubahan tersebut climatically dikendalikan di Akhir Kuarter. [59]
Baru-baru ini, rasio 87Sr / 86Sr juga telah digunakan untuk menentukan sumber bahan arkeologi kuno seperti kayu dan jagung di Chaco Canyon, New Mexico. [60] [61] rasio 87Sr / 86Sr di gigi juga dapat digunakan untuk melacak migrasi. [62] [63]
Strontium karbonat dan garam strontium lain yang ditambahkan ke kembang api untuk memberikan warna merah tua. [64] Efek yang sama ini mengidentifikasi kation strontium di uji nyala. Fireworks mengkonsumsi sekitar 5% dari produksi dunia. [51] Strontium karbonat digunakan dalam pembuatan magnet ferit keras. [65] [66]
Strontium chloride kadang-kadang digunakan dalam pasta gigi untuk gigi sensitif. Salah satu merek yang populer meliputi 10% dari total strontium chloride hexahydrate berat. [67] jumlah kecil yang digunakan dalam penyulingan seng untuk menghapus sejumlah kecil kotoran memimpin. [7] Logam itu sendiri memiliki penggunaan yang terbatas sebagai getter, untuk menghilangkan gas yang tidak diinginkan di Vacuums dengan mereaksikan dengan mereka, meskipun barium juga dapat digunakan untuk tujuan ini. [9]
Jam terbaik di dunia adalah jam atom dibuat dengan atom strontium dalam kisi optik. [68]
RADIASI RADIOAKTIVE
89Sr adalah bahan aktif dalam Metastron, [69] radiofarmaka yang digunakan untuk nyeri tulang sekunder untuk kanker tulang metastatik. strontium diproses seperti kalsium oleh tubuh, istimewa memasukkan ke tulang pada situs meningkat osteogenesis. lokalisasi ini berfokus paparan radiasi pada lesi kanker. [20]
90Sr telah digunakan sebagai sumber listrik untuk generator termoelektrik radioisotop (RTG). 90Sr memproduksi sekitar 0,93 watt panas per gram (lebih rendah untuk bentuk 90Sr digunakan dalam RTGS, yang strontium fluoride). [70] Namun, 90Sr memiliki sepertiga hidup dan kepadatan rendah dari 238Pu, bahan bakar RTG lain. Keuntungan utama dari 90Sr adalah bahwa hal itu lebih murah daripada 238Pu dan ditemukan dalam limbah nuklir. Uni Soviet dikerahkan hampir 1000 dari RTGS ini di pantai utara sebagai sumber daya untuk mercusuar dan stasiun meteorologi. [71] [72]
"DALAM BIOLOGY"
Acantharea, kelompok yang relatif besar protozoa radiolaria laut, menghasilkan kerangka mineral yang rumit terdiri dari strontium sulfat. [73] Dalam sistem biologis, kalsium diganti di sebagian kecil oleh strontium. [74] Dalam tubuh manusia, sebagian besar strontium diserap disimpan dalam tulang. Rasio strontium untuk kalsium dalam tulang manusia adalah antara 1: 1000 dan 1:. 2000 kira-kira di kisaran yang sama seperti dalam serum darah [75]
DAMPAK PADA MANUSIA
Tubuh manusia menyerap strontium seolah-olah itu kalsium. Karena unsur-unsur secara kimiawi serupa, isotop strontium stabil tidak menimbulkan ancaman kesehatan yang signifikan. Rata-rata manusia memiliki asupan sekitar dua miligram strontium hari. [76] Pada orang dewasa, strontium dikonsumsi cenderung untuk melampirkan hanya pada permukaan tulang, tetapi pada anak-anak, strontium dapat menggantikan kalsium dalam mineral dari tulang yang tumbuh dan dengan demikian menyebabkan masalah pertumbuhan tulang. [77]
Biologis paruh strontium pada manusia telah berbagai dilaporkan sebagai 14-600 hari, [78] [79] 1000 hari, [80] 18 tahun, [81] 30 tahun [82] dan, pada batas atas, 49 tahun. [83] Angka-angka kehidupan setengah biologis luas diterbitkan dijelaskan oleh metabolisme yang kompleks strontium ini di dalam tubuh. Namun, dengan rata-rata semua jalur ekskresi, babak kehidupan biologis keseluruhan diperkirakan sekitar 18 tahun. [84] Tingkat penghapusan strontium sangat dipengaruhi oleh usia dan jenis kelamin, karena perbedaan dalam metabolisme tulang. [85]
Strontium obat ranelate pertumbuhan tulang bantu, meningkatkan kepadatan tulang, dan mengurangi kejadian vertebralis, perifer, dan patah tulang pinggul. [86] [87] Namun, strontium ranelate juga meningkatkan risiko tromboemboli vena, emboli paru dan gangguan kardiovaskular serius, termasuk infark miokard. Penggunaannya Oleh karena itu sekarang dibatasi. [88] efek yang menguntungkan juga dipertanyakan, karena kepadatan tulang meningkat sebagian disebabkan oleh peningkatan kepadatan strontium atas kalsium yang menggantikan. Strontium juga bioaccumulates dalam tubuh. [89]
Strontium telah terbukti menghambat iritasi sensorik ketika dioleskan pada kulit. [90] [91] Diaplikasikan secara topikal, strontium telah terbukti mempercepat laju pemulihan epidermal permeabilitas barrier (penghalang kulit). [92]