Strontium

Eigenschaften
[Kr] 5s2 38Sr Periodensystem
Allgemein
Name,Symbol,Ordnungszahl	Strontium, Sr, 38
Elementkategorie	Erdalkalimetalle
Gruppe,Periode,Block	2,5,s
Aussehen	silbrig weiß metallisch
CAS-Nummer	7440-24-6
EG-Nummer	231-133-4
ECHA-InfoCard	100.028.303
Massenanteil an derErdhülle	0,014 % (23. Rang)
Atomar
Atommasse	87,62(1)u
Atomradius(berechnet)	200 (219)pm
Kovalenter Radius	195 pm
Van-der-Waals-Radius	249pm
Elektronenkonfiguration	[Kr] 5s2
1.Ionisierungsenergie	5.69486740(13)eV≈549.47kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	11.0302764(25) eV≈1064.26 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	42.88353(19) eV≈4137.63 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie	56.280(3) eV≈5430.2 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie	70.7(6) eV≈6822 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	kubisch flächenzentriert
Dichte	2,63 g/cm3(20°C)
Mohshärte	1,5
Magnetismus	paramagnetisch(χm= 3,5 · 10−5)
Schmelzpunkt	1050K(777 °C)
Siedepunkt	1653 K(1380 °C)
Molares Volumen	33,94 · 10−6m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	141 kJ/mol
Schmelzenthalpie	8 kJ·mol−1
Austrittsarbeit	2,59eV
Elektrische Leitfähigkeit	7,41 · 106S·m−1
Wärmeleitfähigkeit	35W·m−1·K−1
Chemisch
Oxidationszustände	+2
Normalpotential	−2,89V(Sr2++ 2 e−→ Sr)
Elektronegativität	0,95 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE(MeV) ZP 82Sr {syn.} 25,55d ε 0,180 82Rb 83Sr {syn.} 32,41h ε 2,276 83Rb 84Sr 0,56 % Stabil 85Sr {syn.} 64,84d ε 1,065 85Rb 86Sr 9,86 % Stabil 87Sr 7,00 % Stabil 88Sr 82,58% Stabil 89Sr {syn.} 50,53d β− 1,497 89Y 90Sr {syn.} 28,78a β− 0,546 90Y
Weitere Isotope sieheListe der Isotope
NMR-Eigenschaften
Spin- Quanten- zahlI γin rad·T−1·s−1 Er(1H) fLbei B= 4,7T inMHz 87Sr −9/2 1,159 · 107 0,00269 8,67
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung Gefahr H- und P-Sätze H:260​‐​315 EUH:014 P:223​‐​231+232​‐​370+378​‐​422
Soweit möglich und gebräuchlich, werdenSI-Einheitenverwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten beiStandardbedingungen.

Strontiumist einchemisches Elementmit demElementsymbolSrund derOrdnungszahl38. ImPeriodensystemsteht es in der 5.Periodesowie der 2.Hauptgruppebzw. der 2.IUPAC-Gruppeund gehört damit zu denErdalkalimetallen.Es ist ein weiches (Mohshärte:1,5) und sehrreaktionsfreudigesMetall.

Das Element wurde 1790 vonAdair Crawfordentdeckt und nach seinem ersten FundortStrontianin Schottland benannt. Elementar, allerdings noch durch Fremdbeimengungen verunreinigt, konnte es 1808 mittelsElektrolysedurchHumphry Davydargestellt werden.Robert Bunsengelang 1855 auch die Darstellung reinen Strontiums. Das Element wird nur in geringen Mengen, vor allem fürKathodenstrahlröhren,Pyrotechnik (rote Flammenfarbe),Dauermagneteund in derAluminiumverhüttungverwendet.

Strontium kommt in geringen Mengen im menschlichen Körper vor, hat jedoch keine bekannte biologische Bedeutung und ist nichtessentiell.Da Strontium chemisch dem Calcium sehr ähnlich ist, wird es in Knochen „eingebaut “und hat daher eine hohebiologische Halbwertszeit– dies ist sowohl Basis der gezielten Nutzung radioaktiver Isotope von Strontium in der Krebstherapie als auch Basis der Schädlichkeit radioaktiver Strontiumisotope für gesunde Menschen.Strontiumranelatist ein Arzneistoff zur Behandlung derOsteoporose.

Geschichte

Erste Hinweise auf die Existenz des Elements fandenAdair CrawfordundWilliam Cruickshankim Jahr 1790, als sie ein ausStrontianinSchottlandstammendesMineral,das zunächst für „lufthaltigen Baryt “(Bariumcarbonat,Witherit) gehalten wurde, genauer untersuchten. Sie stellten das Chlorid her und verglichen mehrere Eigenschaften des späteren Strontiumchlorides mit denen des Bariumchlorides. Dabei stellten sie unter anderem verschiedene Löslichkeiten in Wasser und andere Kristallformen fest. 1791 benannteFriedrich Gabriel Sulzer(1749–1830)das Mineral nach seinem Fundort StrontianStrontianit.Er undJohann Friedrich Blumenbachuntersuchten das Mineral genauer und fanden so weitere Unterschiede zum Witherit, wie die unterschiedliche Giftigkeit undFlammenfarbe.In den folgenden Jahren wurden durch Chemiker wieMartin Heinrich Klaproth,Richard Kirwan,Thomas Charles HopeoderJohann Tobias Lowitzdas Strontianit weiter untersucht und andere Strontiumverbindungen daraus gewonnen.

Im Jahr 1808 gelangHumphry DavydurchelektrolytischeReduktionin Anwesenheit von rotemQuecksilberoxiddie Darstellung von Strontiumamalgam,das er anschließend durchDestillationreinigte und so das – wenn auch noch verunreinigte – Metall erhielt.Er benannte es nach dem Strontianit analog zu den anderen ErdalkalimetallenStrontium.Reines Strontium gewannRobert Bunsen1855 durch Elektrolyse einer Strontiumchloridschmelze. Er bestimmte auch Eigenschaften des Metalls wie etwa die spezifischeDichtedes Elements.

Vorkommen

Coelestin

Strontium ist mit einem Anteil von 370ppman derkontinentalen Erdkrusteauf der Erde verhältnismäßig häufig, dieElementhäufigkeitin der Erdkruste ist vergleichbar mit der vonBarium,SchwefeloderKohlenstoff.Auch imMeerwasserist eine größere Menge Strontium vorhanden. Das Element kommt nichtgediegen,sondern stets in verschiedenen Verbindungen vor. Entsprechend den geringen Löslichkeiten sind die wichtigsten Strontiumminerale dasStrontiumsulfatoderCoelestinmit einem Strontiumgehalt von bis zu 47,7 %.sowie dasStrontiumcarbonatoderStrontianitmit einem Strontiumgehalt von bis zu 59,4 %Insgesamt sind bisher (Stand: 2011) rund 200 strontiumhaltige Minerale bekannt.

Die Lagerstätten des wichtigsten Strontiumminerals, Coelestin, entstanden durch Fällung des schwerlöslichen Strontiumsulfats aus Meerwasser. Auch einehydrothermaleBildung des Minerals ist möglich. Strontianit bildet sich ebenfalls hydrothermal oder als Sekundärmineral aus Coelestin. Die wichtigsten Strontiumlagerstätten und Abbauorte liegen inSpanien,Mexiko,derTürkei,Chinaund imIran.Großbritannienwar ebenfalls über lange Zeit ein wichtiger Förderstaat, die Produktion endete jedoch 1992.Dabei betrug die Förderung an Strontiummineralien im Jahr 2020 weltweit 350.000 Tonnen. Einen Überblick über die globalen Abbaumengen gibt die folgende Tabelle:

Land	2018	2019	2020
	(inTonnenenthaltenes Strontium)
ArgentinienArgentinien	700	700	700
China VolksrepublikVolksrepublik China	50.000	50.000	80.000
IranIran	37.000	37.000	90.000
MexikoMexiko	40.000	40.000	33.500
SpanienSpanien	90.000	90.000	150.000
TurkeiTürkei	1.000	0	0
Gesamt (gerundet)	220.000	220.000	350.000

Gewinnung und Darstellung

Strontium, imHochvakuumdestilliert, unter Schutzgas in einerGlasampulleaufbewahrt.

Ausgangsmaterial für die Herstellung von Strontium und Strontiumverbindungen ist meist Coelestin (Strontiumsulfat). Aus diesem wird in der Regel zunächst Strontiumcarbonat gewonnen. Dieses ist die industriell wichtigste Strontiumverbindung und Grundstoff für die Gewinnung des Metalls und anderer Verbindungen.

Um Strontiumcarbonat herzustellen, wird zunächst Strontiumsulfat mit Kohlenstoff bei 1100–1200 °C umgesetzt. Dabei wird das Sulfat zum Sulfid reduziert und es entstehenStrontiumsulfidundKohlenstoffdioxid.Das Strontiumsulfid wird durchExtraktionmit heißem Wasser gereinigt.

$\mathrm {SrSO_{4}+2\ C\longrightarrow SrS+2\ CO_{2}}$

Anschließend wird entweder Kohlenstoffdioxid durch die Strontiumsulfidlösung geleitet oder das Strontiumsulfid wird mitNatriumcarbonatumgesetzt. Dabei entstehen neben StrontiumcarbonatSchwefelwasserstoffbeziehungsweiseNatriumsulfid.Welche der beiden Varianten genutzt wird, hängt von der Verfügbarkeit der Ausgangsstoffe und der Möglichkeit, die Beiprodukte zu verkaufen, ab.

$\mathrm {SrS+CO_{2}+H_{2}O\longrightarrow SrCO_{3}+H_{2}S}$

Feingemahlenes Strontiumsulfat kann auch direkt mit Natrium- oderAmmoniumcarbonatzu Strontiumcarbonat umgesetzt werden. Dabei sind jedoch aufwändige Reinigungsschritte notwendig.

Um Strontiummetall zu erhalten, wird Strontiumoxid mitAluminiumreduziert (Aluminothermie). Dabei entsteht neben elementarem Strontium eine Mischung aus Aluminium- und Strontiumoxid. Die Reaktion findet imVakuumstatt, da unter diesen Bedingungen das Strontium gasförmig vorliegt, einfach abgetrennt und in einem Kühler aufgefangen werden kann.

$\mathrm {4\ SrO+2\ Al\longrightarrow 3\ Sr+SrO\cdot Al_{2}O_{3}}$

Eigenschaften

Kubisch-flächenzentrierte Struktur des Strontiums

Physikalische Eigenschaften

Strontium ist ein im höchstreinen Zustand hellgoldgelbglänzendes,sonst silberweißesErdalkalimetall.Mit einemSchmelzpunktvon 777 °C und einemSiedepunktvon 1380 °C steht es beim Schmelzpunkt zwischen dem leichterenCalciumund dem schwererenBarium,wobei Calcium einen höheren und Barium einen niedrigeren Schmelzpunkt besitzt. Strontium besitzt nach Magnesium und Radium den niedrigsten Siedepunkt aller Erdalkalimetalle. Mit einer Dichte von 2,6 g/cm³zählt es zu denLeichtmetallen.Strontium ist mit einerMohshärtevon 1,5sehr weich und lässt sich leicht biegen oder walzen.

Wie Calcium kristallisiert Strontium bei Raumtemperatur in einerkubisch-flächenzentriertenKristallstruktur in derRaumgruppeFm3m(Raumgruppen-Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225(Kupfer-Typ) mit demGitterparametera = 608,5 pm sowie vierFormeleinheitenproElementarzelle.Daneben sind auch zwei weitereHochtemperaturmodifikationenbekannt. Bei Temperaturen von größer 215 °C wandelt sich die Struktur in einehexagonal-dichtesteKugelpackung (Magnesium-Typ) mit den Gitterparametern a = 432 pm und c = 706 pm um. Oberhalb von 605 °C ist schließlich eine kubisch-innenzentrierte Struktur (Wolfram-Typ) am stabilsten.

Chemische Eigenschaften

Strontium ist nach Barium und Radium das reaktivste Erdalkalimetall. Es reagiert direkt mitHalogenen,Sauerstoff,StickstoffundSchwefel.Dabei bildet es immer Verbindungen, in denen es als zweiwertiges Kation vorliegt. Beim Erhitzen an der Luft verbrennt das Metall mit der typischen karminrotenFlammenfärbungzuStrontiumoxidundStrontiumnitrid.

Als sehr unedles Metall reagiert Strontium mit Wasser unter Wasserstoff- und Hydroxidbildung. Strontiumhydroxid bildet sich auch schon beim Kontakt des Metalls mit feuchter Luft. Auch inAmmoniakist Strontium löslich, dabei bilden sich blauschwarzeAmmoniakate.

$\mathrm {Sr+2\ H_{2}O\longrightarrow Sr(OH)_{2}+H_{2}\uparrow }$

ImGrundwasserverhält sich Strontium meist ähnlich wieCalcium.Strontiumverbindungen sind unter schwach sauren bis basischen Bedingungen unlöslich. Erst bei niedrigerempH-Wertentritt Strontium in gelöster Form auf. Kommt es infolge von Verwitterungsprozessen o. ä. zur Erhöhung desPartialdrucksvonKohlenstoffdioxid(CO₂), wird das Ausfällen von Strontium zusammen mit Calcium (alsStrontium-bzw.Calciumcarbonat) verstärkt. Zusätzlich kann eine hoheKationenaustauschkapazitätdes Bodens die Bindung von Strontium fördern.

Isotope

Es sind insgesamt 34Isotopeund weitere neunKernisomerebekannt. Von diesen kommen vier,⁸⁴Sr,⁸⁶Sr,⁸⁷Sr und⁸⁸Sr, natürlich vor. In der natürlichen Isotopenzusammensetzung überwiegt dabei das Isotop⁸⁸Sr mit einem Anteil von 82,58 %.⁸⁶Sr mit 9,86 % und⁸⁷Sr mit 7,0 %, sowie⁸⁴Sr mit einem Anteil von 0,56 % sind seltener.

Strontium-90

⁹⁰Sr ist einBetastrahlermit einerZerfallsenergievon 0,546MeVund zerfällt mit einerHalbwertzeitvon 28,78 Jahren zu⁹⁰Y,das seinerseits rasch (t_1/2= 64,1h) unter Aussendung von energiereicher Betastrahlung (ZE= 2,282 MeV) und von Gammastrahlung zum stabilen⁹⁰Zrzerfällt. Dabei tritt es zumeist als sekundäresSpaltproduktauf. Es entsteht innerhalb weniger Minuten durch mehrfachen Betazerfall aus primären Spaltprodukten derMassenzahl90, die bei 5,7 %allerKernspaltungenvon²³⁵UinKernkraftwerkenundAtombombenexplosionenauftreten. Die Menge anIsobarender Massenzahl 90, welche bei der Spaltung anfallen, ist auch von der Geschwindigkeit der Neutronen abhängig – thermische Neutronen erzeugen etwas mehr⁹⁰Sr als schnelle Neutronen.Insgesamt ist⁹⁰Sr eines der häufigsten Spaltprodukte überhaupt.Da es eine ähnliche Halbwertszeit wie¹³⁷Cs hat, und beide in ähnlich großen Mengen bei der Kernspaltung anfallen, werden beide Nuklide oft in einem Atemzug erwähnt.

$\mathrm {^{235}_{\ 92}U+_{0}^{1}n\longrightarrow _{\ 92}^{236}U\longrightarrow _{\ 57}^{144}La+_{35}^{90}Br+2\ _{0}^{1}n}$

$\mathrm {^{235}_{\ 92}U+_{0}^{1}n\longrightarrow _{\ 92}^{236}U\longrightarrow _{\ 56}^{143}Ba+_{36}^{90}Kr+3\ _{0}^{1}n}$

$\mathrm {^{90}_{35}Br\ {\xrightarrow[{{1,91}\ {\ s}}]{\beta ^{-}}}\ _{36}^{90}Kr\ {\xrightarrow[{{32,32}\ {\ s}}]{\beta ^{-}}}\ _{37}^{90}Rb\ {\xrightarrow[{{158}\ {\ s}}]{\beta ^{-}}}\ _{38}^{90}Sr\ {\xrightarrow[{{28,78}\ {\ a}}]{\beta ^{-}}}\ _{39}^{90}Y\ {\xrightarrow[{{64,0}\ {\ h}}]{\beta ^{-}}}\ _{40}^{90}Zr}$

Größere Mengen⁹⁰Sr sind bei einigen nuklearen Katastrophen in die Umwelt gelangt. Unfälle, bei denen⁹⁰Sr in die Umwelt gelangte, waren derWindscale-Brand,bei dem 0,07 TBq⁹⁰Sr freigesetzt wurden– Gemäß der spezifischen Aktivität von⁹⁰Sr, welche bei 5,21 TBq/g liegt, waren dies also etwa 13,4 Milligramm. Bei derKatastrophe von Tschernobylwurde eine freigesetzte Aktivität an⁹⁰Sr von 800 TBq registriert – dies entspricht etwa 153 Gramm.Obwohl sowohl im Falle Windscale als auch im Falle Tschernobyl ein Graphitbrand Ursache des Ausstoßes von⁹⁰Sr war, erklärt sich die um Größenordnungen geringere Menge im Falle Windscale zum einen durch die Größe der Reaktoren (das „B “inRBMKsteht fürbolshoi‚groß‘), zum anderen durch die Tatsache, dass in Windscale ein Filter eingebaut war, der große Teile der ausgestoßenen Rauchgase zurückhalten konnte– in Tschernobyl gab es keinerleiContainmentund der Graphitbrand fand unter offenem Himmel statt. Im Vergleich zum in ähnlichen Größenordnungen anfallenden¹³⁷Cs wurde jedoch deutlich weniger⁹⁰Sr freigesetzt – insgesamt wurden beim Unglück von Tschernobyl rund 26 Kilogramm¹³⁷Cs freigesetzt. Dies erklärt sich durch die deutlich höheren Siede- und Schmelzpunkte von Strontium verglichen mit Caesium und durch die Tatsache, dass zum Beispiel Caesiumcarbonat deutlich wasserlöslicher ist als Strontiumcarbonat. Nach den oberirdischenKernwaffentestsvor allem in den Jahren 1955–58 und 1961–63 stieg die Belastung der Atmosphäre mit⁹⁰Sr stark an. Dies führte zusammen mit der Belastung an¹³⁷Cs1963 zur Verabschiedung desVertrages über das Verbot von Kernwaffenversuchen in der Atmosphäre, im Weltraum und unter Wasser,der solche Tests in den Unterzeichnerstaaten verbot. Daraufhin sank in den folgenden Jahren die Belastung der Atmosphäre wieder deutlich.Die gesamte, durch Kernwaffen freigesetzteAktivitätan⁹⁰Sr betrug etwa 6 · 10¹⁷Bq(600 PBq).Dies entspricht rund 115 Kilogramm.

Die Aufnahme von⁹⁰Sr, das etwa über belastete Milch in den Körper gelangen kann, ist gefährlich. Durch die energiereiche Betastrahlung des Isotops können Zellen in Knochen oder Knochenmark verändert und somitKnochentumoreoderLeukämienausgelöst werden. EineDekorporationdes in die Knochen aufgenommenen Strontiums mitChelatbildnernist unmöglich, da diese bevorzugt Calcium komplexieren und das Strontium im Knochen verbleibt.Eine Dekorporation mitBariumsulfatist nur möglich, wenn sie rasch nach der Inkorporation erfolgt, bevor der Einbau in Knochen erfolgen kann.Auch der Abbau durch biologische Vorgänge verläuft nur sehr langsam, diebiologische Halbwertszeitliegt in Knochen bei 49 Jahren, dieeffektive Halbwertszeitvon⁹⁰Sr bei 18,1 Jahren.Möglicherweise bindet⁹⁰Sr an Zellen derNebenschilddrüsen.Dies würde die Häufung von Fällen einesHyperparathyreoidismusbeiLiquidatorendesReaktorsinTschernobylerklären.

Die Betastrahlung von⁹⁰Sr und⁹⁰Y kann inRadionuklidbatterien,etwa für abgelegeneLeuchttürmeundFunkfeuerin der ehemaligenSowjetunion,zur langlebigenIsotopenmarkierung,zur Dickenmessung von Materialien oder zumKalibrierenvonGeigerzählerngenutzt werden.⁹⁰Sr eignet sich für Radionuklidbatterien, da es geringe Gamma-Emissionen erzeugt und daher wenig Abschirmung benötigt. Die thermische Leistung pro Gramm ist mit 0,9 Watt beireinem⁹⁰Sr sogar höher als beim ebenfalls häufig verwendeten²³⁸Pu, welches jedoch fast drei Mal langlebiger ist. Aufgrund der Problematik von⁹⁰Sr in der Umwelt (vgl. auchRadiologischer Unfall von Lia) wird es jedoch in den meisten Radionuklidbatterien nicht als Reinstoff, sondern als⁹⁰Sr TiO₃eingesetzt, welches gegenüber Luft und Wasser stabil ist und auch physisch relativ widerstandsfähig. DieLeistungsdichtesinkt dabei auf 0,45 W_thermisch/g.Wird das benötigte⁹⁰Sr ausabgebrannten Brennstoffextrahiert sinkt die Leistungsdichte weiter, da kein reines⁹⁰Sr vorliegt, sondern ein Gemisch verschiedener Isotope. Da das stabile Endprodukt des Zerfalls von⁹⁰Sr Zirconium ist, wären „verbrauchte “Radionuklidbatterien aus Strontium-90 prinzipiell als Rohstoff denkbar, da natürliche Vorkommen an Zirconium fast immer mitHafniumverunreinigt sind. Die Entfernung von Hafnium ist notwendig für die Produktion vonZircalloyfür Hüllrohre in Kernkraftwerken, aber aufgrund der chemischen und physikalischen Ähnlichkeit der beiden Elemente aufwendig und teuer. Da das Ziel der Verwendung wiederum eine kerntechnische Anlage ist, dürften die rechtlichen Hürden bei dieser Art Recycling auch geringer sein als – zum Beispiel – bei der Extraktion von Silber aus Abfällen derWiederaufarbeitung.Allfällige Verunreinigungen mit⁹⁰Sr wärenaus kernphysikalischer Sichtzu „verschmerzen “, da derWirkungsquerschnittfür Neutroneneinfang in⁹⁰Sr ähnlich niedrig wie in Zirconium ist.

Der kleine deutscheKugelhaufenreaktornamensAVRneben dem Gelände desForschungszentrumsinJülichgilt nach Angabe des Betreibers als die am stärksten mit⁹⁰Sr kontaminierte Nuklearanlage weltweit.Auch im Boden unter dem Reaktor befindet sich Strontium.Dieses soll beimRückbaudes Reaktors bis 2025 aufwändig entfernt werden.

Andere Isotope

⁸⁷Sr ist das Zerfallsprodukt des mit einer Halbwertszeit von 48 Milliarden Jahren sehr langlebigenRubidiumisotops⁸⁷Rb. Aus dem Verhältnis der verschiedenen Strontiumisotope kann im Rahmen einerStrontiumisotopenanalysedaher das Alter von rubidium- und strontiumhaltigenGesteinenwieGranitbestimmt werden.

Herkunftsbestimmung durch Strontiumisotope

Strontium wird unter verschiedenen Bedingungen in unterschiedlichen Mengen inKnochenundZähneneingelagert. Gleichzeitig hängt das Isotopenverhältnis von⁸⁶Sr und⁸⁷Sr von den Gesteinen der Umgebung ab. Daher kann man aus den Isotopenverhältnissen des Strontiums mitunter Rückschlüsse auf Wanderungsbewegungen von prähistorischen Menschen ziehen.Die – geringe aber messbare – Belastung mit⁹⁰Sr der allgemeinen Bevölkerung konnte anhand von Studien mitMilchzähnenamerikanischer Kinder in den 1950er und 1960er Jahren nachgewiesen werden.Da die Werte – unter anderem durchBioakkumulation– höher als erwartet ausfielen, stieg der Druck auf die Politik, die Freisetzung dieser Substanz durch atmosphärische Kernwaffenexplosionen einzustellen. Bei den in den folgenden dreißig Jahren noch von den Supermächten durchgeführten unterirdischen Tests wurde dann um Größenordnungen weniger⁹⁰Sr in die Umwelt abgegeben, sodass die entsprechenden Werte in Folgestudien wieder sanken.

Verwendung

Durch Strontiumsalze rot gefärbtes Feuerwerk

GemäßUSGS-Bericht 2022 wurden je 40 % des in den USA verbrauchten Strontiums sowie der Strontiumverbindungen zur Herstellung von keramischen Ferritmagnetenund zur Herstellung vonPyrotechnik(rote Färbung in Feuerwerken und Signalfackeln) verwendet. Die restlichen 20 % entfielen auf die Herstellung von Bohrflüssigkeitsadditiven für Öl- und Gasbohrungen, Verwendung in der elektrolytischen Herstellung von Zink, Herstellung von Legierungen, Pigmenten und Füllstoffen, sowie als Additiv in der Glasindustrie. Als Bohrflüssigkeitsadditiv für Öl- und Gasbohrungen wird vor allem das StrontiummineralCoelestinverwendet. Praktisch das gesamte in den USA verbrauchte Coelestin entfiel auf diesen Bereich.

Metallisches Strontium wird vor allem in der Aluminiumindustrie (Aluminiumprimär- und Sekundärhütten, sowie Gießereien) ebenso wieNatriumalsgefügebeeinflussendesMittel beiAluminium-Silicium-Legierungenmit 7–12 %Siliciumeingesetzt. Geringe Beimengungen an Strontium verändern dasEutektikumin Silicium-Aluminium-Legierungen und verbessern so die mechanischen Eigenschaften der Legierung. Dies liegt daran, dass bei Aluminium-Silicium-Legierungen ohne Strontium am Eutektikum grobe, nadelförmige, mechanisch wenig belastbare Körner ausfallen, was durch das Strontium verhindert wird.Seine „veredelnde “Wirkung hält in gießbereiten Schmelzen (Gieß- und Warmhalteöfen) länger an als die des Natriums, da es weniger leicht oxidierbar ist. Auf dem Gebiet langsam erstarrender Schmelzen (Sandguss) hat das Strontium das über Jahrzehnte allein gebräuchliche Natrium teilweise bereits verdrängt. Bei rascher Erstarrung in metallischer Dauerform, insbesondere beiDruckguss,ist die Anwendung von Strontium nicht in jedem Fall zwingend, die Ausbildung des erwünschten feinen, „veredelten “Gefüges wird bereits durch die rasche Erstarrung begünstigt.

Strontium wird Ferrosilicium zugesetzt, es reguliert die Struktur des Kohlenstoffs und verhindert beim Gießen ein ungleichmäßiges Erstarren.

Weiterhin kann Strontium alsGettermaterialin Elektronenröhren, zum Entfernen von Schwefel und Phosphor aus Stahl sowie zum Härten von Akku-Platten aus Blei genutzt werden.

Biologische Bedeutung

Nur wenige Lebewesen nutzen Strontium in biologischen Prozessen. Hierzu zählenAcantharia,einzelligeeukaryontischeLebewesen, die zu denStrahlentierchengehören und ein häufiger Bestandteil desZooplanktonsim Meer sind. Diese nutzen als einzigeProtistenStrontiumsulfatals Baumaterial für das Skelett. Dadurch bewirken sie auch Veränderungen des Strontiumgehaltes in einzelnen Meeresschichten, indem sie zunächst Strontium aufnehmen und nach dem Absterben in tiefere Schichten sinken, wo sie sich auflösen.ZieralgenwieMicrasteriasundClosteriumbiomineralisierenStrontium undBariumaus ihrer Umgebung und lagern sie in internen Kristallen ab, wodurch deren schädliche Wirkung auf den Organismus vermindert wird.

Physiologische und therapeutische Bedeutung

Strontium ist nichtessentiell,es sind nur wenige biologische Wirkungen des Elementes bekannt. So ist es möglich, dass Strontium hemmend gegenüberKarieswirkt.

ImTierversuchbeiSchweinenzeigten sich durch eine strontiumreiche und calciumarme Ernährung Symptome wieKoordinationsstörungen,Schwachheit und Lähmungserscheinungen.

Strontium hat in seinen Eigenschaften große Ähnlichkeit mitCalcium.Jedoch wird es im Gegensatz zu Calcium nur in geringen Mengen über denDarmaufgenommen. Verantwortlich hierfür ist möglicherweise der größereIonenradiusdes Elementes. Der Gehalt an Strontium beträgt durchschnittlich bei einem 70 Kilogramm schweren Mann nur 0,32 g, im Vergleich dazu enthält der Körper etwa 1000 g Calcium. Das aufgenommene Strontium wird – wie Calcium – vor allem in denKnochengespeichert,was eine Behandlungsoption für dieOsteoporosedarstellt. Durch Salzbildung mit organischen Säuren wieRanelicsäureoderMalonsäurewird eine entsprechend hoheBioverfügbarkeiterreicht.

→Hauptartikel:Strontiumranelat

In Untersuchungen von antiken Gladiatorenskeletten zeigten sich gegenüber der Normalbevölkerung höhere Strontiumkonzentrationen. Dieses wurde vermutlich in Form von Pflanzenasche zu sich genommen.

⁸⁹Sr wird alsChlorid(unter dem HandelsnamenMetastron) zurRadionuklidtherapie von Knochenmetastasenverwendet.

Sicherheitshinweise

Wie andere Erdalkalimetalle ist Strontium brennbar. Es reagiert mit Wasser oderKohlenstoffdioxid,so dass diese nicht alsLöschmittelverwendet werden können. Zum Löschen solltenMetallbrandlöscher(Klasse D) verwendet werden, zudem ist die Verwendung von trockenem Sand, Salz und Löschpulver möglich. Weiterhin bildet sich bei Kontakt mit WasserWasserstoff,der explosionsgefährlich ist. Für die Beseitigung kleiner Mengen kann Strontium mitIsopropanol,tert-ButanoloderOctanolumgesetzt werden.

Verbindungen

Wie alle Erdalkalimetalle kommt Strontium in stabilen Verbindungen ausschließlich in derOxidationsstufe+2 vor. Es handelt sich in der Regel um farblose, häufig gut wasserlösliche Salze.

Halogenide

Mit den HalogenenFluor,Chlor,BromundIodbildet Strontium jeweils ein Halogenid mit der allgemeinen Formel SrX₂.Es sind typische, farblose und bis aufStrontiumfluoridgut wasserlösliche Salze. Sie können durch Umsetzung von Strontiumcarbonat mit Halogenwasserstoffsäuren wieFlusssäureoderSalzsäuredargestellt werden. Verwendung findet unter anderenStrontiumchloridals Zwischenprodukt für die Herstellung anderer Strontiumverbindungen sowie inZahnpasta,wo es gegen schmerzempfindliche Zähne wirken soll.

Salze von Sauerstoffsäuren

Industriell wichtig sind vor allem die Strontiumsalze von Sauerstoffsäuren wieStrontiumcarbonat,Strontiumnitrat,StrontiumsulfatoderStrontiumchromat.Strontiumcarbonat ist die wichtigste Handelsform von Strontiumverbindungen, der Großteil des abgebauten Coelestins wird zu Strontiumcarbonat umgesetzt. Verwendet wird es vor allem zur Herstellung vonröntgenabsorbierendemGlas fürKathodenstrahlröhren,aber auch für die Herstellung vonStrontiumferritfürPermanentmagneteoderElektrokeramiken.Strontiumnitrat wird vorwiegend in derPyrotechnikfür die Strontium-typische rote Flammenfärbung eingesetzt, das gelbe Strontiumchromat dient alsGrundierunggegen Korrosion von Aluminium imFlugzeug-oderSchiffbau.

Weitere Strontiumverbindungen

Strontium(I)-Verbindungen

Strontium(I)-Verbindungen wurden als instabile Zwischenstufen in heißen Flammen nachgewiesen. Dabei ist Strontium(I)-hydroxid, SrOH, ähnlich wie Strontium(I)-chlorid, SrCl, ein starker Emitter im roten Spektralbereich und fungiert als alleiniger Farbgeber in lichtstarken und tiefgesättigten roten pyrotechnischen Leuchtsätzen.

Organische Strontiumverbindungen

OrganischeStrontiumverbindungen sind nur in geringem Maße bekannt und untersucht, da sie sehr reaktiv sind und auch mit vielen Lösungsmitteln wie Ethern reagieren können. In unpolaren Lösungsmitteln sind sie dagegen unlöslich. Dargestellt wurde unter anderem einMetallocenmitPentamethylcyclopentadienyl-Anionen (Cp*), das in der Gasphase im Gegensatz zu anderen Metallocenen wieFerrocengewinkelt ist.

Eine Übersicht über Strontiumverbindungen gibt dieKategorie:Strontiumverbindung.

Siehe auch

• Strontium-Einheit(Einheitenzeichen: S.U.), auch Sunshine Unit

Literatur

• J. Paul MacMillan, Jai Won Park, Rolf Gerstenberg, Heinz Wagner, Karl Köhler, Peter Wallbrecht:Strontium and Strontium Compounds.In:Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry.Wiley-VCH, Weinheim 2005,doi:10.1002/14356007.a25_321.
• A. F. Holleman,E. Wiberg,N. Wiberg:Lehrbuch der Anorganischen Chemie.102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007,ISBN 978-3-11-017770-1,S. 1236–1258.

Weblinks

Commons:Strontium– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Strontium– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Eintrag zuStrontium.In:Römpp Online.Georg Thieme Verlag, abgerufen am 29. April 2014.

Einzelnachweise

PeriodensystemderElemente

H

He

Li

Be

B

C

N

O

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Ne

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Mg

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S

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Lv

Ts

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Alkalimetalle

Erdalkalimetalle

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Metalle

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Nichtmetalle

Halogene

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Chemie unbekannt