38. Strontium (Sr): Das Feuerwerk-Element

0:00 Willkommen zu einer neuen Folge von Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Wenn dir der Podcast gefällt, bewerte ihn bitte, das hilft uns, weitere Folgen zu produzieren. Kennst du schon unsere anderen Podcastreihen wie Wissensreise durch die Uhrzeit oder Wissensreise durch die Länder der Erde Thema heute Strontium Sr. Das Feuerwerk Element wenn in einer Sommernacht der Himmel in leuchtendem Rot erstrahlt, wenn Feuerwerkskörper ihre prachtvollen roten Kaskaden in die Dunkelheit zeichnen und das Publikum unten kollektiv den Atem anhält, dann ist mit großer Wahrscheinlichkeit ein Element am Werk, das die meisten Menschen zwar sehen, aber kaum

0:51 kennen. Strontium es ist ein Metall, das im Verborgenen wirkt. Und doch, bei festlichen Anlässen aller Art für die schönsten Momente sorgt. Aber Strontium ist weit mehr als ein Pyrotechnik Zutat, es ist ein Element mit einer faszinierenden Entdeckungsgeschichte, mit einer wichtigen Rolle in Medizin, Geologie und Materialwissenschaft und mit einer dunklen Seite, die untrennbar mit der Geschichte der Kernwaffen verbunden ist. Heute reisen wir gemeinsam in die Welt dieses bemerkenswerten Erdalkalimetalls.

1:31 Beginnen wir, wieso oft mit dem Namen Strontium verdankt, seine Bezeichnung einem kleinen Ort im schottischen Hochland Strontian, ein winziges Dorf am Ufer des Loch Sunart in Argil. Im Jahr 1790 untersuchten Mineralogen ein Erz aus den dortigen Bleibergwerken und stellten fest, dass es eine bisher unbekannte Substanz enthielt.

2:00 Der schottische Chemiker Edda Crawford und sein Kollege William Krukschenk isolierten eine neue Erde, wie man damals Metalloxide nannte, aus dem Mineral Strontianit die. Das heute als Strontiumcarbonat Srco 3 bekannt ist. Doch die endgültige Isolation des reinen Metalls gelang erst 2 Jahrzehnte später im Jahr 1808 durch den englischen Chemiker Sir Humphrey Davy. Davy war einer der produktivsten Elemente Entdecker der Geschichte.

2:36 Mit Hilfe der Elektrolyse, einem Verfahren, bei dem elektrischer Strom eine Verbindung zerlegt, gelang es ihm in kurzer Zeit gleich mehrere neue Metalle zu isolieren, darunter Kalium, Natrium, Kalzium, Barium und eben Strontium. Für die Wissenschaft war es eine goldene Ära der Entdeckungen, die. Strontium trägt im Periodensystem das Symbol SR und die Ordnungszahl 38.

3:08 Es gehört zur zweiten Hauptgruppe, den sogenannten Erdalkalimetallen, zusammen mit Beryllium, Magnesium, Calcium, Barium und Radium. Diese Gruppe teilt charakteristische Eigenschaften. Alle ihre Mitglieder sind silbrig weiße, reaktive Metalle, die 2 Elektronen in der äußersten Schale besitzen und diese bereitwillig abgeben.

3:32 Um den stabilen Zustand der darunter liegenden vollgefüllten Schale zu erreichen. Strontium ist also ein typischer Vertreter seiner Gruppe und doch in vieler Hinsicht individuell. Die Atommasse von Strontium beträgt rund 87,62 Atommasseneinheiten. Das reine Metall hat eine silbrig weiße Farbe und ist weich genug, um mit einem Messer geschnitten werden zu können. Seine Dichte liegt bei 2,64 Gramm pro Kubikzentimeter, damit ist es leichter als die meisten Metalle, aber schwerer als Wasser, der Schmelzpunkt liegt bei 777 Grad Celsius. Der Siedepunkt bei 1382 Grad Celsius an der Luft oxidiert Strontium rasch.

4:25 Es bildet zunächst eine gelbliche Oxidschicht auf seiner Oberfläche und bei Kontakt mit Wasser reagiert es unter Bildung von Strontiumhydroxid und Wasserstoffgas. Letzterer kann sich in höheren Konzentrationen entzünden. Aus diesem Grund wird reines Strontiummetall unter Schutzatmosphäre oder unter Kerosin gelagert.

4:48 Strontium kommt in der Erdkruste in einer Konzentration von etwa 360 Milligramm pro Kilogramm vor, das Macht es zum Sechzehnt häufigsten Element in der Erdkruste, es ist damit keineswegs selten, es kommt in der Natur allerdings nie in reiner Form vor, sondern stets als Verbindung. Die wichtigsten Strontiumminerale sind Koelestin Strontiumsulfat s, RSO 4 und strontianid Strontiumcarbonat SR Co 3. Koelestin ist dabei das bedeutendere der beiden, da es die Hauptquelle für die industrielle Strontiumgewinnung darstellt.

5:29 Die weltweit größten Vorkommen von Koelestin befinden sich in China, Spanien und Mexiko. China ist mit Abstand der größte Produzent und deckt mehr als 70% der weltweiten Nachfrage. Strontium hat 4 stabile Isotope sr 84 sr 86, sr 87 und SR 88 das häufigste davon ist SR 88 das rund 82,6% des natürlich vorkommenden Strontiums ausmacht.

6:05 Besonders wissenschaftlich bedeutsam ist SR. 87, da es das Zerfallsprodukt des radioaktiven rubidium 87 ist. Dieses zerfällt mit einer Halbwertszeit von rund 49 Milliarden Jahren, mehr als dreimal so lang wie das Alter des Universums. Durch Beta Zerfall zu Strontium 87. Das Verhältnis von sr 87 zu sr 86 in Gesteinen und Mineralien wird daher in der Geologie als Rubidium Strontium Datierung genutzt, um das Alter von Gesteinen zu bestimmen, die Milliarden von Jahren alt sind.

6:47 Es ist eine der verlässlichsten Methoden der geochronologischen Forschung und hat uns fundamentale Einblicke in die Geschichte unseres Planeten ermöglicht. Nun zum Aspekt. Der Strontium den meisten Menschen am nächsten bringt, ohne dass sie es wissen. Die Farbe rot beim Feuerwerk, wenn Strontiumverbindungen meist strontiumnitrat Sr Klammer auf no 3 Klammer zu Klammer zu oder Strontiumcarbonat in einer heißen Flamme verbrannt werden, emittieren die angeregten Strontiumatome charakteristisches rotes Licht. Der physikalische Hintergrund dieses Phänomens ist die Atomemissionsspektroskopie die Hitze der Flamme regt die Elektronen der Strontiumatome auf höhere Energieniveaus an, wenn diese Elektronen in ihren

7:43 Grundzustand zurückfallen, geben sie die aufgenommene Energie in Form von Lichtquanten ab, Photonen mit ganz bestimmten Wellenlängen, die den Farben des sichtbaren Spektrums entsprechen. Strontium emittiert dabei vor allem bei Wellenlängen zwischen etwa 605 und 690 Nanometern, was dem roten Bereich des sichtbaren Lichts entspricht.

8:09 Jedes Element hat dabei sein eigenes unverwechselbares Spektrum, gewissermaßen seinen Lichtfingerabdruck diese Eigenschaft macht Strontium nicht nur für Feuerwerk attraktiv. Sondern auch für Signalmunition und Notfackeln rote Leuchtfackeln auf Schiffen und in Notfallausrüstungen enthalten Strontiumverbindungen, die auch unter schwierigen Bedingungen ein kräftiges, gut sichtbares rotes Licht erzeugen. Die Leuchtkraft und Zuverlässigkeit dieser Verbindungen hat im Laufe der Geschichte zweifellos Menschenleben gerettet, die.

8:48 Doch Strontium hat neben seiner leuchtenden Seite auch eine ausgesprochen dunkle Geschichte. Diese ist untrennbar mit dem atomaren Zeitalter verbunden. Strontium, 90, ein radioaktives Isotop mit einer Halbwertszeit von 28,8 Jahren, entsteht als eines der häufigsten Spaltprodukte bei Kernwaffenexplosionen und in Kernreaktoren.

9:14 Es emittiert Betastrahlung und ist aus mehreren Gründen besonders gefährlich für lebende Organismen. Der entscheidende Grund liegt in der chemischen Ähnlichkeit von Strontium mit Calcium, beide Elemente gehören derselben Hauptgruppe im Periodensystem an und haben sehr ähnliche Ionenradien der menschliche Körper und der Körper aller Wirbeltiere kann Strontium nicht zuverlässig von Calcium unterscheiden, das bedeutet. Wenn radioaktives Strontium 90 über Nahrung, Wasser oder Atemluft in den Körper gelangt, wird es wie Calcium behandelt und in die Knochen und Zähne eingebaut. Dort bleibt es und strahlt über Jahre und Jahrzehnte beschädigt die Beta Strahlung des eingelagerten Strontium 90 das Knochenmark und kann Leukämie

10:08 sowie Knochenkrebs verursachen. Während der Hochzeit der atmosphärischen Kernwaffentests in den 1950er und frühen 1960er Jahren wurde Strontium 90 in großen Mengen in die Atmosphäre freigesetzt und verteilte sich global. Es gelangte in den Boden, wurde von Pflanzen aufgenommen, von Nutztieren gefressen und fand schließlich seinen Weg in die Milch und damit in die Nahrungskette.

10:38 Messungen in den Zähnen von Kindern, die in dieser Zeit geboren wurden, zeigten weltweit erhöhte Strontium 90 Werte. Diese erschreckenden Befunde trugen wesentlich dazu bei, die öffentliche Meinung gegen Kernwaffentests zu mobilisieren und führten 1963 zum Parshall Nuclear Test Ban Treaty, dem Vertrag, der atmosphärische, ozeanische und Extraterrestrische Kernwaffentests verbot.

11:08 Strontium 90 war mithin nicht nur ein Umweltgift, sondern auch ein politischer Katalysator. Nach schweren nuklearen Unfällen wie Tschernobyl, 1986 und Fukushima 2011 war Strontium 90 neben caesium 137 eines der meistgemessenen radioaktiven Kontaminanten in der Umgebung. Die Überwachung von Strontium, 90 in Böden, Gewässern und Lebensmitteln ist daher bis heute ein wichtiger Bestandteil des nuklearen Strahlenschutzes.

11:48 Dabei ist es wichtig, 2 Dinge auseinander zu halten, das natürlich vorkommende stabile Strontium, das in vielen Nahrungsmitteln vorkommt und für den menschlichen Körper in normalen Mengen völlig harmlos ist. Und das radioaktive Strontium 90, das ein rein technogenes Kontaminationsprodukt ist. Normales Strontium, wie es in Meeresfrüchten, Getreide, Gemüse und Milchprodukten vorkommt, ist kein Gesundheitsrisiko. Das führt uns zu einem weiteren, deutlich erfreulicheren Kapitel der Strontiumgeschichte seiner medizinischen Bedeutung. Strontiumranilat eine Verbindung aus Strontium und Ranelinsäure wurde in den frühen zweitausender Jahren als Medikament zur Behandlung von Osteoporose entwickelt und zugelassen.

12:42 Osteoporose ist eine Erkrankung, bei der die Knochendichte abnimmt und das Risiko für Knochenbrüche steigt, eine der häufigsten altersbedingten Erkrankungen, von der weltweit hunderte Millionen Menschen. Überwiegend Frauen nach der Menopause betroffen sind strontiumranelat wirkt auf eine doppelte Weise. Es hemmt den Knochenabbau durch Osteoklasten und fördert gleichzeitig den Knochenaufbau durch Osteoblasten. Klinische Studien zeigten eine signifikante Reduktion des Frakturrisikos das Medikament wurde unter dem Handelsnamen Protelos vertrieben.

13:22 Allerdings zeigte sich im Laufe der Zeit, dass Strontium Ranelat mit einem erhöhten Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse wie Herzinfarkt und Thrombosen verbunden ist. Die Europäische Arzneimittelagentur schränkte daher die Zulassung des Medikaments erheblich ein und in vielen Ländern wurde es schließlich vom Markt genommen oder steht nur noch unter strengen Auflagen zur Verfügung.

13:50 Die Geschichte von Strontiumranellat illustriert exemplarisch die Komplexität der modernen Pharmakologie. Ein Wirkstoff, der in einer Hinsicht vielversprechend ist, kann in anderer Hinsicht unerwünschte Risiken bergen, Strontiumchlorid hingegen findet eine ganz andere medizinische Anwendung als Wirkstoff in bestimmten Zahnpasten für empfindliche Zähne. Strontium Ionen können in die Dentintubuli die feinen Kanälchen im Dentin des Zahns, die bei freiliegenden Zahnhälsen für Schmerzempfindlichkeit verantwortlich sind, eindringen und diese Kanälchen versiegeln.

14:32 Dadurch wird der Schmerzreiz bei Kontakt mit heißen, kalten oder süßen Speisen reduziert, diese Anwendung ist deutlich unspektakulärer als Feuerwerk oder Osteoporose Therapie. Aber im Alltag von Millionen von Menschen täglich präsent in der Materialwissenschaft und Industrie, spielt Strontium ebenfalls eine wichtige Rolle, die oft übersehen wird.

14:59 Eine bedeutende Anwendung liegt in der Aluminiumlegierungsmetallurgie, wenn kleine Mengen Strontium typischerweise zwischen 0,005 und 0,05%. Zu Aluminiumsiliciumlegierungen zugegeben werden verändert sich die Mikrostruktur des erstarrenden Metalls grundlegend. Ohne Strontium bildet das Silicium beim Erstarren grobe, nadelige Kristalle, die die mechanischen Eigenschaften der Legierung beeinträchtigen.

15:32 Mit Strontium hingegen wird die Siliziumphase veredelt. Die Kristalle werden feiner und gleichmäßiger verteilt, was die Festigkeit, Zähigkeit und Bearbeitbarkeit des Aluminiums verbessert. Diese Technik wird in der Automobilindustrie breit eingesetzt, beispielsweise für motorblöcke, Zylinderköpfe und Räder aus Aluminiumguss.

15:56 Strontium Titanat SRTIO 3 ist ein weiteres industriell relevantes Strontiumprodukt. Es ist ein synthetischer Edelstein, der in den 1900 50er Jahren als Diamantersatz eingesetzt wurde, bevor Kubisches Zirkoniumoxid diesen Platz übernahm. Strontium Titanat hat einen optischen Brechungsindex, der höher ist als der von Diamant und ein stärkeres Lichtbrechungsvermögen.

16:25 Es funkelt sogar mehr als ein echter Diamant. Als Schmuckstein hat es heute kaum noch praktische Bedeutung, aber als technisches Keramikmaterial ist es äußerst wertvoll. Es wird in der Elektronikindustrie als elektrisches Material, in Kondensatoren und als Substrat für Supraleitende Dünnfilme eingesetzt. Strontiumferid srfe 12 u 19 ist ein wichtiges Permanentmagnetmaterial.

16:56 Es gehört zu den Hexaferiten und wird weltweit in großen Mengen für einfache Permanentmagnete in Elektromotoren, Lautsprechern, Kühlschrankmagneten und Magnetverschlüssen verwendet. Obwohl leistungsstärkere, selten Erdmagnete aus Neodym oder samarium Kobalt in vielen Hochleistungsanwendungen Strontiumferid verdrängt haben, ist letzteres aufgrund seines deutlich niedrigeren Preises und seiner chemischen Stabilität nach wie vor das Volumenmäßig am meisten produzierte Magnetmaterial der Welt. In der Forschung, der Quantenphysik und Atomuhrentechnologie hat Strontium in den vergangenen Jahren eine bemerkenswerte Karriere gemacht. Optische Gitteruhren auf Basis von Strontium 87 gehören zu den Präzisesten Zeitmessgeräten, die

17:52 die Menschheit je gebaut hat. In diesen Uhren werden Tausende von Strontiumatomen in einem optischen Gitter. Einem durch Laserlicht erzeugten dreidimensionalen Käfig aus Lichtfeldern gefangen und auf eine bestimmte Elektronenübergangsfrequenz abgestimmt. Die Schwingungsfrequenz dieses Übergangs bei rund 429 Billionen Hertz dient als Taktgeber. Optische Strontiumuhren sind so präzise, dass sie in 15 Milliarden Jahren, also einer Zeitspanne, die dem Alter des Universums entspricht, weniger als eine Sekunde abweichen würden.

18:34 Diese extremen Präzisionsmessungen sind nicht nur akademisch interessant, sondern finden praktische Anwendung in der Navigationstechnologie, in der Grundlagenforschung, der Physik und bei Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie. Die Relativitätstheorie, das ist ein schöner Übergang zu einem letzten Aspekt.

18:56 Einstein zeigte, dass Zeit nicht absolut ist. In stärkeren Gravitationsfeldern vergeht die Zeit langsamer, optische Strontiumuhren sind so präzise, dass sie diesen Effekt messen können. A hätten schon ein Höhenunterschied von wenigen Zentimetern zwischen 2 Uhren führt zu einem messbaren Unterschied in der Gangrate.

19:19 Diese Messungen ermöglichen es gravitationsbedingte Zeitdilatation direkt zu beobachten und die allgemeine Relativitätstheorie mit bisher unerreichter Genauigkeit zu überprüfen. Strontium das Rote Feuerwerks Element, steckt also auch mitten in den tiefsten Fragen der modernen Physik. Strontium ist in gewisser Weise ein Spiegelbild unserer Zivilisation.

19:47 Es leuchtet in Rot bei Festen und feiern, es stärkt die Knochen der alternden, es härtet das Aluminium unserer Autos, hält Magnete in unseren Alltagsgeräten zusammen und misst die Zeit mit kosmischer Präzision. Aber es trägt auch die Narben unserer gefährlichsten Erfindungen in sich. Radioaktive Spuren in Böden und Knochen als stumme Zeugen der nuklearen Versuche des 20 Jahrhunderts, gerade diese dunkle Seite des Strontiums erinnert uns daran, wie fragil das Gleichgewicht ist, das uns trägt, die Erde, ihre Böden, ihre Gewässer, ihre Luft, all das ist nicht selbstverständlich.

20:34 Es braucht Gesellschaften, die diese Güter bewusst schützen, die aus der Geschichte lernen und die Entscheidungsträgerinnen und Entscheidungsträger zur Verantwortung ziehen. Der Schutz unserer natürlichen Lebensgrundlagen und der Erhalt offener demokratischer Gemeinschaften, in denen solche Entscheidungen transparent und im Interesse aller getroffen werden, sind keine abstrakten Ideale.

20:58 Sie sind die Voraussetzung dafür, dass künftige Generationen noch in einer Welt leben können, in der Strontium nur als leuchtendes Rot am Nachthimmel bekannt ist und nicht als radioaktives Erbe menschlicher Kurzsichtigkeit. Danke, dass du heute dabei warst, auf unserer Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente, wenn dir diese Folge gefallen hat, dann. Teile Sie gerne und hinterlasse uns eine Bewertung. Das hilft uns sehr, diesen Podcast weiterzuführen und neue Folgen zu produzieren, bis zum nächsten Mal.