CBSE, JEE, NEET के लिए स्ट्रोंटियम (Sr) अध्ययन मार्गदर्शिका
स्ट्रोंटियम (Sr) का परिचय
स्ट्रोंटियम, एक चांदी-सफेद और अत्यधिक अभिक्रियाशील धातु है, जो एक क्षारीय मृदा धातु है। यह प्रकृति में कभी भी मुक्त अवस्था में नहीं पाया जाता है, लेकिन स्ट्रोंटिएनाइट (SrCO\textsubscript{3}) और सेलेस्टाइट (SrSO\textsubscript{4}) जैसे खनिजों में मौजूद होता है। इसका सबसे प्रसिद्ध उपयोग आतिशबाजी में होता है, जहाँ इसके यौगिक आतिशबाजी को गहरा किरमिजी-लाल रंग प्रदान करते हैं। रेडियोधर्मी समस्थानिक स्ट्रोंटियम-90 (\textsuperscript{90}Sr) नाभिकीय अभिक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण विखंडन उत्पाद है, क्योंकि यह कैल्शियम की नकल करते हुए हड्डियों में जमा होने के गुण रखता है।
CBSE/JEE त्वरित पुनरीक्षण नोट्स
- प्रतीक: Sr
- परमाणु संख्या: 38
- परमाणु द्रव्यमान: 87.62 g/mol
- समूह: 2 (क्षारीय मृदा धातुएँ)
- आवर्त: 5
- संयोजकता: +2
- प्रकृति: नरम, चांदी-सफेद, तन्य और आघातवर्धनीय धातु। अत्यधिक अभिक्रियाशील।
- ऑक्सीकरण अवस्था: +2 (इसके यौगिकों में प्रमुख और लगभग अनन्य)।
- विद्युत ऋणात्मकता (पॉलिंग पैमाना): 0.95
- घनत्व: 2.64 g/cm³ (20 °C पर)
- गलनांक: 777 °C (1431 °F)
- क्वथनांक: 1377 °C (2511 °F)
- लौ परीक्षण रंग: किरमिजी-लाल (स्ट्रोंटियम की विशेषता)।
इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और बंध व्यवहार
इलेक्ट्रॉनिक विन्यास
- मूल अवस्था इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:
1s\textsuperscript\{2\} 2s\textsuperscript\{2\} 2p\textsuperscript\{6\} 3s\textsuperscript\{2\} 3p\textsuperscript\{6\} 3d\textsuperscript\{10\} 4s\textsuperscript\{2\} 4p\textsuperscript\{6\} 5s\textsuperscript\{2\} - संघटित इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:
[Kr] 5s\textsuperscript\{2\}
बंध व्यवहार
समूह 2 से संबंधित स्ट्रोंटियम, एक स्थिर उत्कृष्ट गैस विन्यास (जो कि क्रिप्टन का है) प्राप्त करने के लिए अपने दो संयोजी 5s\textsuperscript\{2\} इलेक्ट्रॉनों को आसानी से त्याग देता है।
- आयन निर्माण: यह एक द्विधनात्मक धनायन, Sr\textsuperscript{2+} बनाता है।
- आयनीकरण ऊर्जाएँ: पहली और दूसरी दोनों आयनीकरण ऊर्जाएँ अपेक्षाकृत कम होती हैं, जो इसके धात्विक चरित्र और इलेक्ट्रॉन खोने की आसानी को दर्शाती हैं।
- विद्युत ऋणात्मकता: इसकी कम विद्युत ऋणात्मकता आयनिक बंध बनाने की प्रबल प्रवृत्ति को इंगित करती है।
- बंध का प्रकार: स्ट्रोंटियम मुख्य रूप से अधातुओं के साथ आयनिक यौगिक बनाता है (उदाहरण के लिए, SrCl\textsubscript{2}, SrO), जो न्यूनतम सहसंयोजी चरित्र प्रदर्शित करते हैं।
महत्वपूर्ण रासायनिक अभिक्रियाएँ
स्ट्रोंटियम एक अत्यधिक अभिक्रियाशील धातु है, जो विभिन्न पदार्थों के साथ आसानी से अभिक्रिया करता है।
ऑक्सीजन (वायु) के साथ अभिक्रिया
स्ट्रोंटियम वायु में तेजी से धूमिल होता है, जिससे स्ट्रोंटियम ऑक्साइड बनता है।
2Sr(s) + O\textsubscript\{2\}(g) \rightarrow 2SrO(s)
जल के साथ अभिक्रिया
स्ट्रोंटियम ठंडे जल के साथ प्रबलता से अभिक्रिया करके स्ट्रोंटियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है।
Sr(s) + 2H\textsubscript\{2\}O(l) \rightarrow Sr(OH)\textsubscript\{2\}(aq) + H\textsubscript\{2\}(g)
हैलोजेन के साथ अभिक्रिया
स्ट्रोंटियम सीधे हैलोजेन के साथ अभिक्रिया करके आयनिक हैलाइड बनाता है।
Sr(s) + Cl\textsubscript\{2\}(g) \rightarrow SrCl\textsubscript\{2\}(s) (स्ट्रोंटियम क्लोराइड)
सामान्य रूप: Sr(s) + X\textsubscript\{2\}(g) \rightarrow SrX\textsubscript\{2\}(s) (जहाँ X = F, Cl, Br, I)
अम्लों के साथ अभिक्रिया
स्ट्रोंटियम तनु अम्लों के साथ आसानी से अभिक्रिया करके स्ट्रोंटियम लवण और हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है।
Sr(s) + 2HCl(aq) \rightarrow SrCl\textsubscript\{2\}(aq) + H\textsubscript\{2\}(g) (स्ट्रोंटियम क्लोराइड)
सामान्य रूप: Sr(s) + 2HX(aq) \rightarrow SrX\textsubscript\{2\}(aq) + H\textsubscript\{2\}(g)
स्ट्रोंटियम कार्बोनेट का तापीय अपघटन
स्ट्रोंटियम कार्बोनेट उच्च तापमान पर अपघटित होकर स्ट्रोंटियम ऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है।
SrCO\textsubscript\{3\}(s) \rightarrow SrO(s) + CO\textsubscript\{2\}(g)
लौ परीक्षण
जब एक लौ में गर्म किया जाता है, तो स्ट्रोंटियम यौगिक एक विशिष्ट किरमिजी-लाल रंग उत्पन्न करते हैं, जिसका उपयोग गुणात्मक विश्लेषण के लिए किया जाता है। यह संयोजी इलेक्ट्रॉनों के उत्तेजन के कारण होता है, जो तब अपनी मूल अवस्था में लौटने पर विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश उत्सर्जित करते हैं।
औद्योगिक और जैविक महत्व
औद्योगिक महत्व
- आतिशबाजी: स्ट्रोंटियम लवण, विशेष रूप से स्ट्रोंटियम नाइट्रेट (Sr(NO\textsubscript{3})\textsubscript{2}), आतिशबाजी, सिग्नल फ्लेयर्स और ट्रेसर गोला-बारूद में शानदार किरमिजी-लाल रंग उत्पन्न करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
- कांच निर्माण: स्ट्रोंटियम कार्बोनेट (SrCO\textsubscript{3}) को पुराने टेलीविजन और मॉनिटर में कैथोड रे ट्यूब (CRTs) के कांच में एक्स-रे को अवशोषित करने के लिए शामिल किया जाता है, जो संचालन के दौरान उत्सर्जित होते हैं।
- फेराइट मैग्नेट: स्ट्रोंटियम फेराइट (SrFe\textsubscript{12}O\textsubscript{19}) छोटे मोटर्स, लाउडस्पीकर और विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग होने वाले स्थायी मैग्नेट के उत्पादन में एक महत्वपूर्ण घटक है।
- जिंक का इलेक्ट्रोलाइटिक उत्पादन: जिंक के इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन के दौरान सीसा अशुद्धियों को हटाने के लिए स्ट्रोंटियम का उपयोग किया जाता है।
जैविक महत्व
- हड्डी चयापचय: कैल्शियम के साथ इसकी रासायनिक समानता के कारण, स्ट्रोंटियम को हड्डी के मैट्रिक्स में शामिल किया जा सकता है।
- स्ट्रोंटियम रैनिलेट: यह स्ट्रोंटियम युक्त फार्मास्युटिकल ऑस्टियोपोरोसिस, एक हड्डी को कमजोर करने वाली बीमारी के उपचार में उपयोग किया जाता है। यह हड्डी के निर्माण को उत्तेजित करके और हड्डी के पुनरुत्थान को रोककर काम करता है।
- रेडियोधर्मी समस्थानिक Sr-90: यह एक खतरनाक रेडियोधर्मी समस्थानिक (28.8 वर्षों के अर्ध-जीवन वाला बीटा उत्सर्जक) है जो नाभिकीय विखंडन में उत्पन्न होता है। यह जैविक रूप से खतरनाक है क्योंकि, कैल्शियम की तरह, यह हड्डियों और दाँतों में अवशोषित हो सकता है, जिससे हड्डी के कैंसर और ल्यूकेमिया हो सकता है।