Stronzio

Stronzio
38 Sr                                                                                                                                                                                                                                                                                   rubidio ← stronzio → ittrio
Aspetto
bianco-grigio argenteo
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	stronzio, Sr, 38
Serie	metalli alcalino terrosi
Gruppo, periodo, blocco	2(IIA), 5, s
Densità, durezza	2630 kg/m³, 1,5
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico	87,62 amu
Raggio atomico (calc.)	215,1 pm
Raggio covalente	192 pm
Configurazione elettronica	[Kr]5s2
e− per livello energetico	2, 8, 18, 8, 2
Stati di ossidazione	2 (base forte)
Struttura cristallina	Cubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato della materia	solido (paramagnetico)
Punto di fusione	1050 K (777 °C)
Punto di ebollizione	1655 K (1382 °C)
Volume molare	33,94 · 10-6  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione	144 kJ/mol
Calore di fusione	8,3 kJ/mol
Tensione di vapore	1,56 · 10-4  Pa
Altre proprietà
Numero CAS	7440-24-6
Elettronegatività	0,95 (Scala di Pauling)
Calore specifico	300 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica	7,62 · 106 /m·ohm
Conducibilità termica	35,3 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione	549,5 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione	1064,2 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione	4138 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 84Sr 0,56 % Sr è stabile con 46 neutroni 86Sr 9,86 % Sr è stabile con 48 neutroni 87Sr 7,0 % Sr è stabile con 49 neutroni 88Sr 82,58 % Sr è stabile con 50 neutroni 90Sr sintetico 28,78 anni β- 0,546 90Y
iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

Lo stronzio è l'elemento chimico di numero atomico 38. Il suo simbolo è Sr. Appartiene al gruppo dei metalli alcalino-terrosi e si presenta come un metallo tenero, argenteo, bianco o leggermente giallo. Come gli altri elementi del suo gruppo, è estremamente reattivo. Si trova nella celestite e nella stronzianite.

Lo ⁹⁰Sr, radioattivo con un'emivita di 28 anni, è presente nel fallout nucleare.

Caratteristiche

A causa della sua estrema reattività all'aria, questo elemento in natura è sempre combinato con altri. Isolato si presenta come un metallo piuttosto malleabile. Il suo composto più usato è il nitrato – Sr(NO₃)₂ - impiegato nella fabbricazione di fuochi artificiali, alla cui luce impartisce un colore rosso brillante.

Lo stronzio è un metallo argenteo, più tenero del calcio ed anche più reattivo di esso nei confronti dell'acqua, che reagisce con lo stronzio metallico formando idrossido di stronzio e idrogeno gassoso. Lo stronzio brucia all'aria convertendosi nel suo ossido e nel suo nitruro, tuttavia non si infiamma spontaneamente all'aria – a meno che non sia in forma di polvere fine. Esposto all'aria ingiallisce, coprendosi di una patina di ossido, per questo viene normalmente conservato immerso in cherosene o olio minerale.

In natura lo stronzio è una miscela di quattro isotopi stabili.

Applicazioni

Il principale impiego dell'ossido di stronzio è nella fabbricazione di vetri per i tubi catodici dei televisori a colori.

Tra gli altri usi industriali e commerciali si hanno:

• la produzione di magneti di ferrite e la raffinazione dello zinco;
• il titanato di stronzio, con il suo indice di rifrazione estremamente elevato ed il suo potere disperdente superiore a quello del diamante, viene usato in applicazioni ottiche; viene usato anche come gemma, benché raramente perché fragile e facilmente soggetto ad abrasioni;
• i sali di stronzio vengono impiegati per produrre fuochi d'artificio di colore rosso;
• il cloruro di stronzio è a volte usato nella formula di dentifrici per denti sensibili;
• la produzione di materiali termoplastici come la plastoferrite.

Storia

Fu Adair Crawford nel 1790 a capire che la stronzianite, un minerale battezzato in onore della città scozzese di Strontian, era diverso dagli altri minerali di bario. Ma furono Klaproth e Hope, nel 1798, a capire che lo stronzio era un elemento, e lo stronzio metallico fu ottenuto poi nel 1808 da Sir Humphry Davy, con l'elettrolisi.

Disponibilità

Lo stronzio è molto comune in natura, costituisce mediamente lo 0.034 % di tutte le rocce ignee ed è presente di solito sotto forma di celestina, un solfato (SrSO₄), o di stronzianite, un carbonato (SrCO₃). Di questi due minerali, la celestite è molto più frequente nei depositi sedimentari di grandi dimensioni, mentre la stronzianite, più interessante minerariamente poiché lo stronzio è spesso usato come carbonato, è molto più rara. Lo stronzio metallico si può ottenere per elettrolisi di una miscela di cloruro di stronzio e cloruro di potassio fusa:

Sr²⁺ + 2 e^- → Sr
2 Cl^- → Cl_{2 (g)} + 2 e^-

In alternativa si può ottenere riducendo l'ossido di stronzio con alluminio nel vuoto, a temperature al di sopra di quella di evaporazione dello stronzio, che viene così distillato. Lo stronzio metallico ha tre forme allotropiche, i cui punti di transizione di fase sono a 235 °C e a 540 °C. Il costo industriale dello stronzio metallico (puro al 98 %) era di circa 5 dollari l'oncia nel gennaio 1990; i giacimenti di stronzio più grandi al mondo sono situati in Inghilterra.

Isotopi

In natura, lo stronzio presenta quattro isotopi: ⁸⁴Sr (0,56 %), ⁸⁶Sr (9,86 %), ⁸⁷Sr (7,0 %) e ⁸⁸Sr (82,58 %). Solo l'isotopo 87 proviene da un decadimento radioattivo, è infatti il prodotto di decadimento di ⁸⁷Rb che ha un'emivita di 48 milioni e 800 000 anni. Vi sono quindi due fonti di ⁸⁷Sr: quello prodotto durante la nucleosintesi primordiale insieme agli altri isotopi (84, 86, 88) e quello formato dal decadimento di ⁸⁷Rb. I rapporti tra le concentrazioni dei diversi isotopi ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (il cui valore oscilla tra 0,7 e 4,0) e ⁸⁷Rb/⁸⁷Sr consentono pertanto di datare le rocce.
Sr si trova in concentrazioni sufficientemente elevate nei minerali perché avendo un raggio atomico simile a quello del calcio, vi si sostituisce facilmente.

Sono inoltre noti 16 isotopi meno stabili, tra i quali il più importante è ⁹⁰Sr, con la sua emivita di 29 anni. ⁹⁰Sr è un sotto-prodotto delle esplosioni nucleari ed è presente nel fallout (le polveri che ricadono sulla superficie dopo un'esplosione). È pericoloso per la salute perché tende a sostituirsi al calcio delle ossa e quindi a permanervi per lungo tempo, provocando tramite la sua radioattività l'insorgere di forme tumorali.
⁹⁰Sr è uno dei più longevi emettitori noti di raggi beta ad alta energia ed è allo studio per poter essere impiegato in sistemi ausiliari di produzione di energia elettrica (Systems for Nuclear Auxiliary Power, SNAP) utilizzabili dove è richiesta una fonte di energia elettrica leggera, compatta e durevole.

Precauzioni

Fluorescenza di stronzianite con calcite

Nella sua forma pura, lo stronzio è estremamente reattivo verso l'aria, alla cui esposizione si infiamma spontaneamente.

L'organismo umano assorbe lo stronzio in maniera simile al calcio; questo non è un problema per quanto riguarda gli isotopi non radioattivi, ma l'isotopo radioattivo ⁹⁰Sr può provocare gravi danni alle ossa, incluso il cancro.

Bibliografia

• Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993. ISBN 88-7975-077-1
• R. Barbucci, A. Sabatini, P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998. ISBN 88-1020-000-0

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• (EN) Los Alamos National Laboratory – Strontium
• (EN) WebElements.com – Strontium
• (EN) EnvironmentalChemistry.com –Strontium

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