Nguyên tố Stronti: Khái niệm, tính chất và phản ứng

Strontium, biểu tượng hóa học Sr là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm kim loại kiềm thổ. Bài viết này, yeuhoahoc.edu.vn sẽ đưa ra cái nhìn tổng quan về Strontium, từ đặc điểm và tính chất đến vai trò và ứng dụng quan trọng của nó trong đời sống và công nghiệp.

Giới thiệu về nguyên tố Stronti 

Định nghĩa 

Nguyên tố Stronti là một nguyên tố hóa học có trong bảng tuần hoàn với ký hiệu Sr và số nguyên tử là 38. Stronti thường được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng muối trong đất đá, nước biển và khoáng sản khác. Nó có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, bao gồm sản xuất lửa đèn và phát quang trong các ống truyền hình cũng như trong y học cho việc chụp X-quang.

Lịch sử hình thành nguyên tố Stronti

• Stronti được khám phá vào năm 1790 bởi Adair Crawford, một nhà hóa học người Scotland.
• Crawford đã phân tích khoáng chất strontianit (SrCO3) và nhận thấy nó khác với các khoáng chất khác đã biết.
• Ông đặt tên cho nguyên tố mới theo tên ngôi làng Strontian ở Scotland, nơi ông tìm thấy khoáng chất này.

Một số mốc thời gian quan trọng trong lịch sử phát hiện:

• 1790: Adair Crawford khám phá ra stronti.
• 1808: Sir Humphry Davy cô lập stronti kim loại bằng phương pháp điện phân.
• 1886: Heinrich Hertz sử dụng stronti trong các thí nghiệm về sóng vô tuyến.
• 1937: Stronti-90 được phát hiện là một sản phẩm phân hạch hạt nhân.
• 1950: Stronti-90 được sử dụng trong y học để điều trị một số bệnh ung thư.

Tầm quan trọng của nguyên tố Stronti trong đời sống

• Stronti được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:
  • Sản xuất pháo hoa và pháo sáng
  • Chế tạo pin
  • Hỗ trợ điều trị loãng xương
  • Xác định niên đại các di vật khảo cổ
• Stronti-90 được sử dụng trong y học để điều trị một số bệnh ung thư.

Nguyên tố Stronti trong bảng tuần hoàn hóa học

• Stronti là một kim loại kiềm thổ nằm ở nhóm 2, chu kỳ 5 của bảng tuần hoàn hóa học.

Nhóm	Chu kỳ	Nguyên tử khối (u)	Khối lượng riêng g/cm3	Nhiệt độ nóng chảy (K9)	Nhiệt độ bay hơi K	Nhiệt dung riêng J/g.K	Độ âm điện	Tỷ lệ trong vỏ Trái Đất mg/kg
2	5	87,62(1)	2,64	1050	1655	0,301	0,95	370

Tính chất của nguyên tố Stronti

Tính chất vật lý

• Stronti là kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc, mềm dẻo và dễ dát mỏng.
• Nó có khối lượng riêng 2,63 g/cm³, cao hơn so với nước.
• Nhiệt độ nóng chảy của Stronti ở 769 °C và nhiệt độ sôi tại 1382 °C.
• Stronti có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt rất tốt.
• Nó phản ứng với nước tạo thành stronti hydroxit và khí hydro.
• Stronti cháy trong không khí tạo thành stronti oxit.

Tính chất hóa học

• Stronti là kim loại có tính khử mạnh.
• Nó dễ dàng phản ứng với các axit, halogen, oxy và nước.
• Stronti có hai trạng thái hóa trị +1 và +2.
• Hợp chất của Stronti thường có màu trắng.

Dưới đây là một số ví dụ về tính chất hóa học của Stronti:

• Phản ứng với axit:

Sr(s) + 2HCl(aq) → SrCl2(aq) + H2(g)

• Phản ứng với halogen:

Sr(s) + Cl2(g) → SrCl2(s)

• Phản ứng với oxy:

Sr(s) + O2(g) → SrO(s)

• Phản ứng với nước:

Sr(s) + 2H2O(l) → Sr(OH)2(aq) + H2(g)

Lưu ý:

• Stronti là kim loại hoạt động mạnh, do đó cần phải thật cẩn thận khi sử dụng và bảo quản.
• Stronti và các hợp chất của nó có thể gây hại cho sức khỏe nếu tiếp xúc trực tiếp.

Ứng dụng của nguyên tố Stronti

Stronti (Sr) là một kim loại kiềm thổ có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ:

Pháo hoa và pháo sáng

• Muối Stronti, đặc biệt là stronti nitrat (Sr(NO3)2), được sử dụng để tạo ra màu đỏ rực rỡ trong pháo hoa.
• Stronti cacbonat (SrCO3) cũng được sử dụng để tạo ra màu đỏ, cam và vàng trong pháo hoa.

Chế tạo pin

• Stronti được sử dụng làm chất anot trong pin lithium-ion.
• Pin lithium-ion có dung lượng cao và tuổi thọ dài hơn so với các loại pin khác.

Hỗ trợ điều trị loãng xương

• Stronti ranelate (Sr(C6H5O7)2) là một loại thuốc được sử dụng để điều trị loãng xương ở phụ nữ sau mãn kinh.
• Stronti ranelate giúp tăng mật độ xương và giảm nguy cơ gãy xương.

Xác định niên đại các di vật khảo cổ

• Stronti-87 (87Sr) là một đồng vị tự nhiên của stronti được sử dụng để xác định niên đại các di vật khảo cổ.
• Tỷ lệ 87Sr/86Sr trong các di vật khảo cổ có thể được sử dụng để xác định niên đại của chúng.

Các ứng dụng khác

• Stronti được sử dụng trong các ứng dụng y tế khác, chẳng hạn như điều trị ung thư và giảm đau.
• Stronti được sử dụng trong sản xuất kính và sứ.
• Stronti được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp khác, chẳng hạn như trong sản xuất kim loại và hợp kim.

Lưu ý:

• Stronti là kim loại hoạt động mạnh, do đó cần cẩn thận khi sử dụng và bảo quản.
• Stronti và các hợp chất của nó có thể gây hại cho sức khỏe nếu tiếp xúc trực tiếp.

Điều chế và sản xuất nguyên tố Stronti

Điều chế Stronti

Điều chế trong phòng thí nghiệm: 

Trong phòng thí nghiệm, Stronti thường được điều chế thông qua phản ứng với axit sulfuric và nhôm sulfate, sau đó tinh chế bằng cách sử dụng phương pháp trung hòa và kết tinh.
Phương trình điều chế:

• Sr(OH)2+H2SO4→SrSO4+2H2O

Phương pháp điện phân

Phương pháp này sử dụng dòng điện để phân hủy stronti chloride (SrCl2) nóng chảy, tạo thành stronti kim loại và khí clo.

Phương trình phản ứng:

SrCl2(l) → Sr(s) + Cl2(g)

Phương pháp khử

Phương pháp này sử dụng kim loại mạnh hơn stronti, chẳng hạn như nhôm, để khử stronti oxit (SrO) hoặc stronti cacbonat (SrCO3) thành stronti kim loại.

Phương trình phản ứng:

3SrO(s) + 2Al(s) → 3Sr(s) + Al2O3(s)

SrCO3(s) + 2Al(s) → Sr(s) + Al2O3(s) + CO2(g)

Điều chế trong công nghiệp: Trong quy trình công nghiệp, Stronti thường được sản xuất từ khoáng quặng Celestine (SrSO4) thông qua quá trình lọc và điều chế hóa học.
Phương trình điều chế:

SrSO4+2C→Sr+2CO2

Sản xuất Stronti

Stronti được sản xuất chủ yếu từ khoáng chất strontianit (SrCO3). Strontianit được khai thác và nghiền thành bột mịn. Sau đó, bột strontianit được nung nóng để tạo thành stronti oxit (SrO). Stronti oxit được khử bằng kim loại mạnh để tạo thành stronti kim loại.

Stronti cũng có thể được sản xuất từ quặng celestite (SrSO4). Quặng celestite được khai thác và nghiền thành bột mịn. Sau đó, bột celestite được chuyển đổi thành stronti chloride (SrCl2) bằng cách phản ứng với axit hydrochloric (HCl). Stronti chloride được điện phân để tạo thành stronti kim loại và khí clo.

Phản ứng của nguyên tố Stronti (Sr)

Stronti là một kim loại kiềm thổ có tính hoạt động hóa học cao

Phản ứng với nước

Stronti tác dụng mạnh với nước, tạo thành dung dịch bazơ mạnh và khí hydro:

Sr + 2H2O → Sr(OH)2 + H2

Ví dụ: Khi cho một viên Stronti vào nước, ta sẽ quan sát thấy:

• Viên Stronti tan nhanh, sủi bọt khí.
• Khí hydro thoát ra dung dịch có màu hồng nhạt 
• Dung dịch kiềm có màu hồng nhạt làm quỳ tím chuyển sang màu xanh.

Phản ứng với axit

Stronti tác dụng với axit tạo thành muối Stronti:

Sr + 2HCl → SrCl2 + H2

Ví dụ: Cho Stronti tác dụng với dung dịch axit clohydric:

• Stronti tan, dung dịch sủi bọt khí.
• Khí thoát ra là khí hydro.
• Muối Stronti clorua được tạo thành trong dung dịch.

Phản ứng với oxy

Stronti tác dụng với oxy khi nung nóng, tạo thành oxit Stronti:

2Sr + O2 → 2SrO

Ví dụ: Nung Stronti trong không khí, ta sẽ thấy:

• Stronti cháy sáng, có màu đỏ cam.
• Chất rắn thu được sau khi nung là oxit Stronti.

Phản ứng với halogen

Stronti tác dụng với halogen (như Cl2, Br2) khi nung nóng, tạo thành muối halogenua:

Sr + Cl2 → SrCl2

Phản ứng với kim loại khác

Stronti có thể khử một số kim loại khác từ dung dịch muối của chúng:

Sr + CuSO4 → SrSO4 + Cu

Ngoài ra, Stronti còn có một số phản ứng khác như:

• Phản ứng với CO2: Sr + CO2 → SrCO3
• Phản ứng với SO2: Sr + SO2 → SrSO3

Tồn tại và khai thác nguyên tố Stronti

Tồn tại

• Stronti là nguyên tố phổ biến thứ 15 trong vỏ Trái đất, chiếm khoảng 0,034%.
• Nó được tìm thấy trong khoáng chất strontianit (SrCO3) và celestite (SrSO4).
• Stronti cũng có thể được tìm thấy trong nước biển và nước ngọt.

Khai thác

• Stronti được khai thác từ các mỏ khoáng chất strontianit và celestite.
• Các mỏ stronti lớn nhất nằm ở Trung Quốc, Tây Ban Nha, Mexico và Thổ Nhĩ Kỳ.
• Stronti được khai thác bằng phương pháp khai thác lộ thiên hoặc khai thác ngầm.

Vấn đề an toàn khi sử dụng nguyên tố Stronti

• Stronti là kim loại hoạt động mạnh, do đó cần cẩn thận khi sử dụng và bảo quản.
• Stronti và các hợp chất của nó có thể gây hại cho sức khỏe nếu tiếp xúc trực tiếp.

Dưới đây là một số vấn đề an toàn khi sử dụng nguyên tố Stronti:

• Ngộ độc:

Stronti có thể gây ngộ độc nếu hít phải hoặc nuốt phải. Các triệu chứng ngộ độc stronti bao gồm buồn nôn, nôn mửa, tiêu chảy, yếu cơ và co giật.

• Kích ứng da và mắt:

Stronti và các hợp chất của nó có thể gây kích ứng da và mắt. Các triệu chứng kích ứng da bao gồm mẩn đỏ, sưng tấy và ngứa. Các triệu chứng kích ứng mắt bao gồm chảy nước mắt, đỏ mắt và đau rát.

• Nguy cơ cháy nổ:

Stronti có thể bốc cháy trong không khí. Do đó, cần cẩn thận khi sử dụng stronti trong môi trường có nguy cơ cháy nổ.

Biện pháp an toàn:

• Khi sử dụng stronti, cần phải đeo găng tay, khẩu trang và kính bảo hộ.
• Cần phải làm việc trong khu vực thông gió tốt.
• Cần phải bảo quản stronti trong hộp kín và tránh xa nguồn nhiệt.

Chất lượng và phương thức cung cấp nguyên tố Stronti

Chất lượng

Stronti được cung cấp ở nhiều cấp độ chất lượng khác nhau, tùy thuộc vào ứng dụng. Dưới đây là một số cấp độ chất lượng phổ biến:

• Cấp độ thương mại: Đây là cấp độ chất lượng phổ biến nhất cho Stronti. Nó được sử dụng cho hầu hết các ứng dụng, bao gồm chiếu sáng, laser và y học.
• Cấp độ cao tinh khiết: Stronti cao tinh khiết được sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như sản xuất bóng bán dẫn và nghiên cứu khoa học.
• Cấp độ đồng vị: Stronti đồng vị được sử dụng cho các ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như y học hạt nhân và nghiên cứu khoa học.

Phương thức cung cấp

Stronti được cung cấp dưới dạng khí nén trong các bình thép. Kích thước của bình thép có thể khác nhau, từ bình nhỏ vài lít đến bình lớn hàng chục mét khối.

Trên đây là toàn bộ những kiến thức cơ bản về nguyên tố Stronti mà chúng tôi đã tổng hợp. Hãy cùng đọc và khám phá thêm về chủ đề này!

Chúng tôi hy vọng rằng bài viết đã cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan và sâu sắc về nguyên tố Stronti. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc muốn tìm hiểu thêm, đừng ngần ngại để lại comment dưới đây nhé!