STRONTIUM: SEJARAH, STRUKTUR, SIFAT, REAKSI DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The Strontium adalah logam alkali tanah yang kimia simbol adalah Mr segar dipotong putih dengan kemilau keperakan, namun bila terkena mengoksidasi udara dan memperoleh warna kekuningan. Untuk alasan ini, harus dilindungi dari oksigen selama penyimpanan.

Strontium diekstraksi dari uratnya dalam bentuk mineral celestite atau celestine (SrSO ₄ ) dan strontianite (SrCO ₃ ). Namun, celestite adalah bentuk utama di mana penambangan strontium terjadi, endapannya berada di tanah sedimen dan terkait dengan belerang.

Sampel strontium logam dilindungi oleh atmosfer argon. Sumber: Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Karya Matthias Zepperderivatif: Materialscientist

Celestite terjadi dalam bentuk kristal belah ketupat, biasanya tidak berwarna, seperti kaca dan transparan. Meskipun strontium diekstraksi dengan cara ini, ia harus diubah menjadi karbonatnya masing-masing, yang akhirnya tereduksi.

Pada tahun 1790, strontium diidentifikasi sebagai elemen baru oleh Adair Crawford dan William Cruickshank, dalam mineral dari tambang timbal dekat kota Strontion di Argyll, Skotlandia. Strontium diisolasi pada tahun 1807 oleh Humphry Davy, melalui penggunaan elektrolisis.

Strontium adalah logam yang mudah dibentuk dan ulet dan merupakan konduktor listrik yang baik; tetapi hanya digunakan sedikit industri dan komersial. Salah satu aplikasinya adalah pembentukan paduan dengan aluminium dan magnesium, meningkatkan penanganan dan fluiditas logam ini.

Dalam tabel periodik, strontium terletak pada kelompok 2, antara kalsium dan barium, menemukan bahwa beberapa sifat fisiknya, seperti massa jenis, titik leleh dan kekerasan, memiliki nilai antara dalam hubungannya dengan yang ditunjukkan untuk kalsium dan barium.

Stronsium terjadi di alam sebagai empat isotop stabil: ⁸⁸ Sr dengan kelimpahan 0,82,6%; yang ⁸⁶ Sr, dengan 9,9% kelimpahan; yang ⁸⁷ Sr, dengan 7,0% kelimpahan; dan ⁸⁴ Sr, dengan kelimpahan 0,56%.

⁹⁰ Sr adalah isotop radioaktif yang merupakan komponen paling merusak dari kejatuhan radioaktif, produk dari ledakan nuklir dan kebocoran dari reaktor nuklir, karena karena kesamaan antara kalsium dan strontium, isotop tersebut dimasukkan ke dalam tulang. , memproduksi kanker tulang dan leukemia.

Sejarah

Sebuah mineral dari tambang timbal dekat desa Strontian di Argyll, Skotlandia, dipelajari. Ini awalnya diidentifikasi sebagai jenis barium karbonat. Tapi Adair Crawford dan William Cruickshank, pada 1789, mencatat bahwa substansi yang dipelajari adalah pertanyaan lain.

Ahli kimia Thomas Charles Hope menamai mineral strontite baru, dan “bumi” yang sesuai (strontium oxide, SrO) menamakannya strontia.

Pada tahun 1790, Crawford dan Cruickshank membakar zat yang dipelajari dan mengamati bahwa nyala api berwarna merah tua, berbeda dari api yang diamati hingga saat itu pada elemen yang diketahui. Mereka menyimpulkan bahwa mereka berada di depan elemen baru.

Pada tahun 1808, Sir William Humphry Davy, menjalani elektrolisis dengan campuran hidroksida atau klorida stronsium yang lembab dengan oksida merkuri, menggunakan katoda merkuri. Kemudian, merkuri dari amalgam yang terbentuk diuapkan, meninggalkan strontium bebas.

Davy menamakan elemen terisolasi strontium (strontium).

Struktur dan konfigurasi elektron strontium

Strontium logam mengkristal pada suhu kamar menjadi struktur kubik berpusat muka (fcc).

Dalam struktur ini, atom Sr terletak di simpul dan pada permukaan kubus dari sel satuan. Ini relatif lebih padat daripada struktur lain (seperti kubik atau bcc) karena memiliki total empat atom Mr.

Atom Sr tetap bersatu berkat ikatan logam, produk dari tumpang tindih orbital valensi atomnya ke segala arah di dalam kristal. Orbital ini adalah 5s, yang memiliki dua elektron menurut konfigurasi elektroniknya:

5 dtk ²

Dan dengan demikian, pita 5s penuh, dan pita konduksi 5p (teori pita) berasal.

Mengenai fase logam lainnya, tidak banyak informasi bibliografi, meskipun dapat dipastikan bahwa kristal mereka mengalami transformasi ketika mengalami tekanan tinggi.

Bilangan oksidasi

Strontium, seperti logam lain, memiliki kecenderungan tinggi untuk kehilangan elektron valensinya; Ini adalah dua elektron dari orbital 5s. Jadi, atom Sr diubah menjadi kation Sr ²⁺ divalen (M ²⁺ , seperti logam alkali tanah lainnya), isoelektronik menjadi kripton gas mulia. Stronsium kemudian dikatakan memiliki bilangan oksidasi +2.

Ketika alih-alih kehilangan dua elektron, ia hanya kehilangan satu, kation Sr ⁺ terbentuk ; dan oleh karena itu, bilangan oksidasinya +1. Sr ⁺ jarang ditemukan pada senyawa yang berasal dari strontium.

Properti

Penampilan

Putih keperakan dengan kilau metalik, dengan sedikit semburat kuning.

Masa molar

87,62 g / mol.

Titik lebur

777 ° C.

Titik didih

1.377 ° C.

Massa jenis

Suhu -Ambient: 2,64 g / cm ³

Negara -Liquid (titik lebur): 2,375 g / cm ³

Kelarutan

Larut dalam alkohol dan asam. Itu tidak larut dalam air, karena bereaksi kuat dengannya.

Panas fusi

7,43 kJ / mol.

Panas penguapan

141 kJ / mol.

Kapasitas molar termal

26,4 J / (mol · K).

Elektronegativitas

0,95 pada skala Pauling.

Energi ionisasi

Tingkat ionisasi pertama: 549,5 kJ / mol.

Tingkat ionisasi kedua: 1.064,2 kJ / mol.

Tingkat ionisasi ketiga: 4.138 kJ / mol.

Radio atom

Empiris 215 pm.

Jari-jari kovalen

195 ± 10 malam.

Ekspansi termal

22,5 µm / (m · K) pada 25 ° C.

Konduktivitas termal

35,4 W / (mK).

Resistivitas listrik

132 nΩ · m pada 20 ° C.

Kekerasan

1.5 pada skala Mohs.

Potensi kebakaran

Strontium, jika dibelah halus, terbakar secara spontan di udara. Selain itu, ia menyala saat dipanaskan di atas titik leleh, dan bisa menjadi bahaya ledakan saat terkena panas nyala api.

Penyimpanan

Untuk menghindari oksidasi strontium, disarankan untuk menyimpannya dalam minyak tanah atau nafta. Stronsium harus disimpan di tempat yang sejuk dan berventilasi baik, jauh dari bahan organik dan bahan lain yang mudah teroksidasi.

Tata nama

Karena bilangan oksidasi +1 tidak begitu umum, diasumsikan bahwa hanya ada +2 untuk penyederhanaan tata nama di sekitar senyawa strontium. Itulah mengapa dalam nomenklatur saham (II) di akhir nama diabaikan; dan dalam nomenklatur tradisional, mereka selalu diakhiri dengan sufiks -ico.

Misalnya, SrO adalah strontium oksida atau oksida timah, masing-masing menurut stok dan nomenklatur tradisional.

Bentuk

Karena reaktivitasnya yang besar, stronsium logam tidak tampak terisolasi di alam. Namun, dapat ditemukan dalam keadaan unsur terlindung dari oksigen, dengan perendaman dalam minyak tanah atau dalam atmosfer gas lembam (seperti gas mulia).

Itu juga ditemukan membentuk paduan dengan aluminium dan magnesium, serta agregat menjadi paduan timah dan timah. Stronsium ditemukan dalam bentuk ion (Sr ²⁺ ) yang terlarut dalam tanah atau air laut, dll.

Oleh karena itu, berbicara tentang strontium berarti merujuk pada kation Sr ²⁺ (dan pada tingkat yang lebih rendah, Sr ⁺ ).

Ia juga dapat berinteraksi dalam bentuk ionik dengan unsur-unsur lain untuk membentuk garam atau senyawa kimia lainnya; seperti strontium klorida, karbonat, sulfat, sulfida, dll.

Stronsium hadir terutama dalam dua mineral: celestite atau celestine (SrSO ₄ ) dan strontite (SrCO ₃ ). Celestite adalah sumber utama ekstraksi penambangan strontium.

Strontium memiliki 4 isotop alami, yang mana yang lebih banyak ditemukan adalah ⁸⁸ Tn. Demikian pula, terdapat banyak isotop radioaktif, yang diproduksi secara artifisial di reaktor nuklir.

Peran biologis

Tidak ada peran biologis yang diketahui untuk strontium pada vertebrata. Karena kemiripannya dengan kalsium, ia dapat menggantikannya di jaringan tulang; yaitu, Sr ²⁺ menggantikan Ca ²⁺ . Tetapi rasio yang ditemukan dalam tulang antara strontium dan kalsium adalah antara 1 / 1.000 dan 1 / 2.000; yaitu, sangat rendah.

Oleh karena itu, strontium tidak boleh memenuhi fungsi biologis alami tulang.

Strontium ranelate telah digunakan dalam pengobatan osteoporosis, karena menyebabkan pengerasan tulang; tetapi bagaimanapun juga, ini adalah tindakan terapeutik.

Salah satu dari sedikit contoh fungsi biologis strontium terjadi di Acantharea, protozoa radiolaria yang memiliki kerangka dengan adanya strontium.

Di mana menemukan dan produksi

Kristal Celestite, sumber mineralogi strontium. Sumber: Aram Dulyan (Pengguna: Aramgutang)

Stronsium ditemukan di sekitar 0,034% dari semua batuan beku. Namun, hanya dua mineral: celestite atau celestine, ditemukan dalam endapan dengan kandungan strontium yang signifikan.

Dari dua mineral penting strontium, hanya celestite yang ditemukan dalam jumlah yang cukup dalam endapan sedimen untuk memungkinkan terciptanya fasilitas untuk mengekstrak strontium.

Strationite lebih berguna daripada celestite, karena sebagian besar strontium diproduksi dalam bentuk strontium karbonat; tetapi hampir tidak ada endapan yang memungkinkan penambangan berkelanjutan.

Kandungan strontium dalam air laut berkisar antara 82 dan 90 µmol / L, konsentrasi yang jauh lebih rendah daripada kalsium, antara 9,6 dan 11 mmol / L.

Hampir semua penambangan didasarkan pada endapan selestit, karena urat strontianite langka dan tidak terlalu menguntungkan untuk ekstraksi strontium darinya. Meskipun demikian, sebagian besar stronsium diproduksi dalam bentuk stronsium karbonat.

Metode Pidgeon

Celestite dibakar dengan adanya batubara untuk mengubah strontium sulfat menjadi strontium sulfida. Tahap kedua, bahan gelap yang mengandung strontium sulfida dilarutkan dalam air dan disaring.

Kemudian, larutan strontium sulfida diolah dengan karbon dioksida, untuk menghasilkan pengendapan stronsium karbonat.

Strontium dapat diisolasi dengan varian metode Pidgeon. Reaksi strontium oksida dan aluminium terjadi dalam ruang hampa, di mana stronsium diubah menjadi gas dan diangkut melalui retort produksi ke kondensor, di mana ia mengendap sebagai padatan.

Elektrolisa

Stronsium dapat diperoleh dalam bentuk batang dengan metode elektrolisis katoda kontak. Dalam prosedur ini, batang besi dingin yang bertindak sebagai katoda bersentuhan dengan permukaan campuran cair kalium klorida dan stronsium klorida.

Saat strontium mengeras pada katoda (batang besi), batang tersebut naik.

Reaksi

Dengan chalcogens dan halogen

Strontium adalah logam pereduksi aktif dan bereaksi dengan halogen, oksigen, dan sulfur untuk menghasilkan halida, oksida, dan sulfur. Stronsium adalah logam keperakan, tetapi teroksidasi menjadi strontium oksida saat terkena udara:

Sr (s) + 1 / 2O ₂ (g) => SrO (s)

Oksida membentuk lapisan gelap pada permukaan logam. Sedangkan reaksinya dengan klorin dan belerang adalah sebagai berikut:

Sr (s) + Cl ₂ (g) => SrCl ₂ (s)

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

Stronsium bereaksi dengan belerang cair.

Dengan udara

Ia dapat bergabung dengan oksigen untuk membentuk strontium peroksida; tetapi membutuhkan oksigen bertekanan tinggi untuk pembentukannya. Ia juga dapat bereaksi dengan nitrogen untuk menghasilkan strontium nitrida:

3Sr (s) + N ₂ (g) => Sr ₃ N ₂ (s)

Namun, suhu harus di atas 380 ° C agar reaksi dapat terjadi.

Dengan air

Stronsium dapat bereaksi hebat dengan air membentuk strontium hidroksida, Sr (OH) _2, dan gas hidrogen. Reaksi antara strontium dan air tidak memiliki kekerasan seperti yang diamati pada reaksi antara logam alkali dan air, seperti yang diamati pada kasus barium.

Dengan asam dan hidrogen

Stronsium dapat bereaksi dengan asam sulfat dan asam nitrat untuk membentuk stronsium sulfat dan nitrat. Ini juga menggabungkan panas dengan hidrogen untuk membentuk strontium hidrida.

Strontium, seperti unsur berat lainnya di blok s pada tabel periodik, memiliki bilangan koordinasi yang luas; seperti 2, 3, 4, 22 dan 24, terlihat pada senyawa seperti SrCd ₁₁ dan SrZn ₁₃ , misalnya.

Aplikasi

- Elemental Strontium

Paduan

Ini digunakan sebagai pengubah eutektik untuk meningkatkan kekuatan dan keuletan paduan Al-Ag. Ini digunakan sebagai inokulan dalam pengecoran besi ulet untuk mengontrol pembentukan grafit. Itu juga ditambahkan ke paduan timah dan timbal untuk menambah ketangguhan dan keuletan.

Selain itu, digunakan sebagai deoxidizer untuk tembaga dan perunggu. Sejumlah kecil strontium ditambahkan ke aluminium cair untuk mengoptimalkan kemampuan leleh logam, sehingga lebih cocok untuk membuat objek yang secara tradisional terbuat dari baja.

Ini adalah agen paduan untuk aluminium atau magnesium yang digunakan dalam pengecoran blok mesin dan roda. Strontium meningkatkan penanganan dan fluiditas logam yang di-alloy.

Isotop

Meskipun tindakannya merusak, ⁹⁰ Sr digunakan sebagai generator termoelektrik, menggunakan energi panas dari radiasinya untuk menghasilkan listrik yang tahan lama, dengan aplikasi pada kendaraan luar angkasa, stasiun penelitian jarak jauh, dan pelampung navigasi.

The ⁸⁹ Sr telah digunakan dalam pengobatan kanker tulang, menggunakan jenis emisi radioaktif β untuk menghancurkan sel-sel tumor.

Atom strontium telah digunakan untuk membangun sistem pengukuran waktu, yang hampir tidak tertinggal satu detik setiap 200 juta tahun. Yang menjadikannya jam tangan paling akurat.

- Senyawa

Karbonat

Ferit dan magnet

Stronsium karbonat (SrCO ₃ ) bereaksi dengan besi oksida (Fe ₂ O ₃ ) pada temperatur antara 1.000 dan 1.300 ºC, membentuk stronsium ferit. Keluarga ferit ini memiliki rumus umum SrFe _x O ₄ .

Magnet keramik terbuat dari ferit dan digunakan dalam berbagai aplikasi. Diantaranya: pembuatan speaker, motor untuk wiper kaca depan mobil dan mainan untuk anak-anak.

Strontium karbonat juga digunakan dalam produksi kaca untuk layar televisi dan unit tampilan.

Kacamata

Selain meningkatkan properti kaca untuk tampilan kristal cair (LCD), kaca juga digunakan dalam peralatan keramik kaca, memperkuat ketahanannya terhadap goresan dan pembentukan gelembung selama pembakaran.

Ini digunakan dalam produksi kaca yang dapat digunakan dalam optik, peralatan gelas dan pencahayaan. Ini juga merupakan bagian dari fiberglass dan gelas laboratorium dan farmasi, karena meningkatkan kekerasan dan ketahanan terhadap goresan, serta kecerahannya.

Produksi logam dan garam

Ini digunakan untuk mendapatkan seng dengan kemurnian tinggi, karena berkontribusi pada penghapusan pengotor timbal. Ini membantu dalam produksi strontium kromat, senyawa yang digunakan sebagai penghambat korosi dalam cat cetak.

Air limbah dan lampu berpendar

Ini digunakan dalam pengolahan air limbah untuk menghilangkan sulfat. Selain itu, digunakan dalam produksi asam ortofosfat, digunakan dalam pembuatan lampu fluoresen.

Kembang api

Stronsium karbonat, seperti garam stronsium lainnya, digunakan dalam kembang api untuk memberikan warna merah merah. Pewarnaan yang juga digunakan dalam pengujian strontium.

Hidroksida

Ini digunakan dalam ekstraksi gula dari bit, karena strontium hidroksida bergabung dengan gula untuk menghasilkan sakarida yang kompleks. Kompleks dapat dipisahkan oleh aksi karbon dioksida, meninggalkan gula bebas. Ini juga digunakan dalam stabilisasi plastik.

Oksida

Ini hadir dalam kaca yang digunakan dalam pembuatan tabung gambar televisi, mulai aplikasi ini pada tahun 1970. Televisi berwarna, serta perangkat lain yang mengandung sinar katoda, harus menggunakan strontium di pelat depan untuk berhenti Sinar X.

Televisi ini tidak lagi digunakan, karena tabung katoda telah diganti dengan perangkat lain, oleh karena itu penggunaan senyawa strontium tidak diperlukan.

Di sisi lain, strontium oksida digunakan untuk meningkatkan kualitas glasir keramik.

Khlorida

Strontium klorida digunakan dalam beberapa pasta gigi untuk gigi sensitif dan dalam pembuatan kembang api. Selain itu, digunakan dengan cara terbatas untuk menghilangkan gas yang tidak diinginkan dalam bejana vakum.

Ranelate

Ini digunakan dalam pengobatan osteoporosis, karena meningkatkan kepadatan tulang dan mengurangi kejadian patah tulang. Dioleskan secara topikal, ini menghambat iritasi sensorik. Namun, penggunaannya telah menurun karena terbukti meningkatkan kejadian penyakit kardiovaskular.

Aluminate

Ini digunakan sebagai dopan dalam industri elektronik. Ini juga sering digunakan untuk membuat mainan tertentu bersinar dalam gelap, karena merupakan senyawa inert secara kimiawi dan biologis.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Stronsium. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Timothy P. Hanusa. (2019). Stronsium. Encyclopædia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com
4. Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi. (2019). Stronsium. Database PubChem. CID = 5359327. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Traci Pedersen. (20 Mei 2013). Fakta tentang strontium. Diperoleh dari: LiveScience.com
6. Dr Doug Stewart. (2019). Fakta elemen stronsium. Diperoleh dari: chemicool.com
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (03 Juli 2019). Fakta Stronsium (Nomor Atom 38 atau Sr). Diperoleh dari: thinkco.com
8. Lenntech BV (2019). Stronsium. Diperoleh dari: lenntech.com