Die schöne Rotfärbung von Feuerwerk (Abb. 1a) verdanken wir Verbindungen von Strontium, einem kaum bekannten metallischen Element. Auch die extrem leuchtstarken modernen Farben enthalten Strontium. Strontium ist weich und sehr reaktionsfreudig. Im höchstreinen Zustand ist es hellgoldgelb-glänzend, sonst silberweiß.
Abb. 1 Strontium a) rotes Feuerwerk, b) Mineral Coelestin
Anwendung von Verbindungen des Strontiums
Strontium und seine Verbindungen finden erstaunlich viele verschiedene Anwendungen. Folgend ein paar Beispiele:
Strontiumoxid mindert die Strahlungsintensität in Bildschirmröhren. Strontiumkarbonat beseitigt Unreinheiten während der elektrolytischen Produktion von Zink. Es wird auch in der Glasherstellung verwendet, um die Farbe von Glas zu beeinflussen und die thermische Beständigkeit zu erhöhen.
Strontiumbromid ist ein Sedativum. Strontiumacetat ist ein Wirkstoff in einigen Zahnpasta-Sorten. Strontiumtitanat hat einen hohen Brechungsindex und war bis zur Entwicklung von Zirkonia (siehe: Ist Zirkonia ein echter Edelstein?) ein beliebtes Diamantimitat. Strontium-Ferrit wird für permanente Keramikmagnete benutzt.
Anwendung metallischen Strontiums
Metallisches Strontium wird vor allem in der Aluminiumindustrie eingesetzt. Geringe Beimengungen an Strontium verändern das Eutektikum in Silicium-Aluminium-Legierungen und verbessern so ihre mechanischen Eigenschaften. Strontium wird auch Ferrosilicium zugesetzt. Es verhindert beim Gießen von Eisenlegierungen ein ungleichmäßiges Erstarren.
Weiterhin kann Strontium als Gettermaterial in Elektronenröhren, zum Entfernen von Schwefel und Phosphor aus Stahl sowie zum Härten von Akku-Platten aus Blei genutzt werden.
Strontium - Isotope
Strontium-Isotope werden in der Wissenschaft zur Datierung von Fossilien und Gesteinen verwendet. Es gibt verschiedene Strontium-Isotope, die unterschiedliche Halbwertszeiten haben. Indem man die Verhältnisse dieser Isotope in Gesteinen misst, kann man das Alter der Gesteine bestimmen.
Strontium kommt in geringen Mengen im menschlichen Körper vor, hat jedoch keine bekannte biologische Bedeutung und ist nicht essentiell. Da Strontium chemisch dem Calcium sehr ähnlich ist, wird es in Knochen „eingebaut“ und hat daher eine hohe biologische 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.
In den 1950er Jahren geriet Strontium in schlechten Ruf, denn bei Atomtests entsteht das radioaktive Isotop Strontium90, das als “Fall-out“ an Stelle von Calcium in Knochen eingebaut wird, besonders bei Kindern. Die berechtigten Proteste führten zur Aufgabe von oberirdischen Atomtests. So hat ein Strontiumisotop die Weltpolitik verändert.
Vorkommen und Darstellung von Strontium
Strontium ist mit einem Anteil von 370 ppm an der kontinentalen Erdkruste verhältnismäßig häufig. Sein Vorkommen ist vergleichbar mit dem von Barium, Schwefel oder Kohlenstoff. Das Element kommt nicht gediegen, sondern stets in verschiedenen Verbindungen vor. Eines der wenigen Strontium-Minerale ist Tausonit, chemisch Strontiumtitanat, das zur Perowskit-Gruppe gehört. Auch im Meerwasser ist eine größere Menge Strontium vorhanden.
Die Entdeckung und Darstellung des Elements Strontium ist ein schönes Beispiel für die Geschichte der Wissenschaft. Und auch ein guter Beweis für die Bedeutung von Mineralien.
Der Namensgeber für das Strontium ist ein kleiner Ort an einem Meeresfjord in den westlichen Highlands Schottlands namens Strontian. Strontian ist seit Anfang des 18-ten Jahrhunderts ein Bergwerksort und wurde für die Minenarbeiter gegründet. Bis 1902 wurde in der Gegend das Erz Galenit abgebaut und daraus Silber, Blei und Zink gewonnen.
Für Mineralien haben sich immer viele Gelehrten interessiert. So auch der schottisch-irische Chemiker Adair Crawford (1748 - 1795). Er war Professor an der Royal Military Academy. Zudem praktizierte er zeitweise im St Thomas’ Hospital. Er war ein Pionier auf dem Gebiet der Kalorimetrie. Zusammen mit William Cruickshank untersuchte Crawford im Jahr 1790 ein Mineral, das zunächst für „lufthaltigen“ Bariumcarbonat (Witherit) gehalten wurde. Die beiden stellten zuerst 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 der beiden Verbindungen fest.
Crawford erkannte, dass in dem Mineral ein bis dato unbekanntes Element vorhanden sein könnte. Ein Jahr später benannte Friedrich Gabriel Sulzer (1749–1830) das Mineral nach seinem Fundort Strontian „Strontianit“. Es handelt sich dabei um Strontiumcarbonat mit Einschlüssen von Bariumcarbonat. Das war der erste Hinweis auf die Existenz des neuen Elements.
Im Jahr 1808 gelang Humphry Davy durch elektrolytische Reduktion in Anwesenheit von rotem Quecksilberoxid die Darstellung von Strontiumamalgam, das er anschließend durch Destillation reinigte und so das – wenn auch noch verunreinigte – Metall erhielt. Er benannte es nach dem Strontianit analog zu den anderen Erdalkalimetallen „Strontium. Reines Strontium gewann erst Robert Bunsen 1855 durch Elektrolyse einer Strontiumchloridschmelze. Er bestimmte auch Eigenschaften des Metalls wie etwa die spezifische Dichte des Elements.
Erzminerale für Strontium
Neben dem Strontianit dient auch Coelestin, chemisch Strontiumsulfat, als wichtiges Erzmineral für Strontium. Coelestin bildet oft prächtige durchsichtige, hell- bis mittelblaue Kristalle (Abb.1b). Daher kommt sein Name von der Farbe des Himmels. Da es jedoch mit seiner Mohshärte von 3-3,5 ziemlich weich ist, spielt es als Edelstein keine Rolle. Coelestin wird häufig mit anderen Sulfaten, wie z.B. Baryt verwechselt. Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal ist jedoch deutlich höhere Dichte von Baryt (2,3 zu 4,4)
Heute stellen Strontianit und Coelestin die wichtigsten Strontiumerze dar, weil nur sie Strontium in ausreichender Menge enthalten, um als Rohstoffe infrage zu kommen. Coelestin kommt jedoch in weitaus größeren Mengen als Strontianit vor, wenngleich Strontianit wirtschaftlich optimaler wäre, da die Basis der meisten Verbindungen von Strontium eben Strontiumkarbonat ist.<<