Стронций | это... Что такое Стронций? (original) (raw)
38 Рубидий ← Стронций → Иттрий 38Sr | |
---|---|
Внешний вид простого вещества | |
Мягкий серебристо-белый металл | |
Свойства атома | |
Имя, символ, номер | Стронций / Strontium (Sr), 38 |
Атомная масса(молярная масса) | 87,62 а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Kr] 5s2 |
Радиус атома | 215 пм |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 191 пм |
Радиус иона | (+2e) 112 пм |
Электроотрицательность | 0,95 (шкала Полинга) |
Электродный потенциал | −2,89 |
Степени окисления | 2 |
Энергия ионизации(первый электрон) | 549,0 (5,69) кДж/моль (эВ) |
Термодинамические свойства простого вещества | |
Плотность (при н. у.) | 2,54 г/см³ |
Температура плавления | 1 042 K |
Температура кипения | 1657 K |
Теплота плавления | 9,20 кДж/моль |
Теплота испарения | 144 кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 26,79[1] Дж/(K·моль) |
Молярный объём | 33,7 см³/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | кубическая гранецентрированая |
Параметры решётки | 6,080 Å |
Температура Дебая | [2] 147 K |
Прочие характеристики | |
Теплопроводность | (300 K) (35,4) Вт/(м·К) |
Стро́нций — элемент главной подгруппы второй группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 38. Обозначается символом Sr (лат. Strontium). Простое вещество стронций (CAS-номер: 7440-24-6) — мягкий, ковкий и пластичный щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью, на воздухе быстро реагирует с влагой и кислородом, покрываясь жёлтой оксидной плёнкой.
Содержание
- 1 История и происхождение названия
- 2 Нахождение в природе
- 3 Получение
- 4 Физические свойства
- 5 Химические свойства
- 6 Применение
- 7 Биологическая роль
- 8 Изотопы
- 9 Примечания
- 10 Ссылки
История и происхождение названия
Новый элемент обнаружили в минерале стронцианите, найденном в 1764 году в свинцовом руднике близ шотландской деревни Строншиан, давшей впоследствии название новому элементу. Присутствие в этом минерале оксида нового металла было установлено в 1787 году Уильямом Крюйкшенком и Адером Кроуфордом. Выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году.
Нахождение в природе
В свободном виде стронций не встречается. Он входит в состав около 40 минералов. Из них наиболее важный — целестин SrSO4 (51,2 % Sr). Добывают также стронцианит SrCO3 (64,4 % Sr). Эти два минерала имеют промышленное значение. Чаще всего стронций присутствует как примесь в различных кальциевых минералах.
Среди прочих минералов стронция:
- SrAl3(AsO4)SO4(OH)6 — кеммлицит;
- Sr2Al(CO3)F5 — стенонит;
- SrAl2(CO3)2(OH)4•Н2О — стронциодрессерит;
- SrAl3(PO4)2(OH)5•Н2О — гойясит;
- Sr2Al(PO4)2OH — гудкенит;
- SrAl3(PO4)SO4(OH)6 — сванбергит;
- Sr(AlSiO4)2 — слосонит;
- Sr(AlSi3O8)2•5Н2О — брюстерит;
- Sr5(AsO4)3F — ферморит;
- Sr2(B14O23)•8Н2О — стронциоджинорит;
- Sr2(B5O9)Cl•Н2О — стронциохильгардит;
- SrFe3(PO4)2(OH)5•Н2О — люсуньит;
- SrMn2(VO4)2•4Н2О — сантафеит;
- Sr5(PO4)3OH — беловит;
- SrV(Si2O7) — харадаит.
По уровню физической распространённости в земной коре стронций занимает 23-е место — его массовая доля составляет 0,014 % (в литосфере — 0,045 %). Мольная доля металла в земной коре 0,0029 %. Стронций содержится в морской воде (8 мг/л)[3].
В природе стронций встречается в виде смеси 4 стабильных изотопов 84Sr (0,56 %), 86Sr (9,86 %), 87Sr (7,02 %), 88Sr (82,56 %).
Месторождения
Известны месторождения стронция в Калифорнии, Аризоне (США); России и других странах[4][5].
Получение
Существуют 3 способа получения металлического стронция:
- термическое разложение некоторых соединений
- электролиз
- восстановление оксида или хлорида
Основным промышленным способом получения металлического стронция является термическое восстановление его оксида алюминием. Далее полученный стронций очищается возгонкой.
Электролитическое получение стронция электролизом расплава смеси SrCl2 и NaCl не получило широкого распространения из-за малого выхода по току и загрязнения стронция примесями.
При термическом разложении гидрида или нитрида стронция образуется мелкодисперсный стронций, склонный к легкому воспламенению.
Физические свойства
Стронций — мягкий серебристо-белый металл, обладает ковкостью и пластичностью, легко режется ножом.
Полиморфен — известны три его модификации. До 215оС устойчива кубическая гранецентрированная модификация (α-Sr), между 215 и 605оС — гексагональная (β-Sr), выше 605оС — кубическая объемно-центрированная модификация (γ-Sr).
Температура плавления — 768оС, Температура кипения — 1390оС.
Химические свойства
Стронций в своих соединениях всегда проявляет валентность +2. По свойствам стронций близок к кальцию и барию, занимая промежуточное положение между ними.
В электрохимическом ряду напряжений стронций находится среди наиболее активных металлов (его нормальный электродный потенциал равен −2,89 В). Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид:
Взаимодействует с кислотами, вытесняет тяжёлые металлы из их солей. С концентрированными кислотами (H2SO4, HNO3) реагирует слабо.
Металлический стронций быстро окисляется на воздухе, образуя желтоватую плёнку, в которой помимо оксида SrO всегда присутствуют пероксид SrO2 и нитрид Sr3N2. При нагревании на воздухе загорается, порошкообразный стронций на воздухе склонен к самовоспламенению.
Энергично реагирует с неметаллами — серой, фосфором, галогенами. Взаимодействует с водородом (выше 200оС), азотом (выше 400оС). Практически не реагирует с щелочами.
При высоких температурах реагирует с CO2, образуя карбид:
Легкорастворимы соли стронция с анионами Cl−, I−, NO3−. Соли с анионами F−, SO42−, CO32−, PO43− малорастворимы.
Применение
Основные области применения стронция и его химических соединений — это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, пищевая промышленность.
Металлургия
Стронций применяется для легирования меди и некоторых её сплавов, для введения в аккумуляторные свинцовые сплавы, для десульфурации чугуна, меди и сталей.
Металлотермия
Стронций чистотой 99,99—99,999 % применяется для восстановления урана.
Магнитные материалы
Магнитотвёрдые ферриты стронция широко употребляются в качестве материалов для производства постоянных магнитов.
Пиротехника
В пиротехнике применяются карбонат, нитрат, перхлорат стронция для окрашивания пламени в карминово-красный цвет. Сплав магний-стронций обладает сильнейшими пирофорными свойствами и находит применение в пиротехнике для зажигательных и сигнальных составов.
Атомноводородная энергетика
Уранат стронция играет важную роль при получении водорода (стронций-уранатный цикл, Лос-Аламос, США) термохимическим способом (атомно-водородная энергетика), и в частности разрабатываются способы непосредственного деления ядер урана в составе ураната стронция для получения тепла при разложении воды на водород и кислород.
Высокотемпературная сверхпроводимость
Оксид стронция применяется в качестве компонента сверхпроводящих керамик.
Вакуумные электронные приборы
Оксид стронция, в составе твёрдого раствора оксидов других щёлочноземельных металлов — бария и кальция (BaO, CaO), используется в качестве активного слоя катодов косвенного накала в вакуумных электронных приборах.
Химические источники тока
Фторид стронция используется в качестве компонента твердотельных фторионных аккумуляторных батарей с большой энергоемкостью и энергоплотностью.
Сплавы стронция с оловом и свинцом применяются для отливки токоотводов аккумуляторных батарей. Сплавы стронций-кадмий для анодов гальванических элементов.
Медицина
Изотоп с атомной массой 89, имеющий период полураспада 50,55 суток, применяется (в виде хлорида) в качестве противоопухолевого средства[6][7].
Биологическая роль
Влияние на организм человека
Не следует путать действие на организм человека природного (нерадиоактивного, малотоксичного и более того, широко используемого для лечения остеопороза) и радиоактивных изотопов стронция[8].
Стронций природный — составная часть микроорганизмов, растений и животных. Стронций является аналогом кальция, поэтому он наиболее эффективно откладывается в костной ткани. В мягких тканях задерживается менее 1 %. Стронций с большой скоростью накапливается в организме детей до четырёхлетнего возраста, когда идет активное формирование костной ткани. Обмен стронция изменяется при некоторых заболеваниях органов пищеварения и сердечно-сосудистой системы.
Пути попадания:
- вода (предельно допустимая концентрация стронция в воде в РФ — 8 мг/л, а в США — 4 мг/л[8])
- пища (томаты, свёкла, укроп, петрушка, редька, редис, лук, капуста, ячмень, рожь, пшеница)
- интратрахеальное поступление
- через кожу (накожное)
- ингаляционное (через лёгкие)
- люди, работа которых связана со стронцием (в медицине радиоактивный стронций используют в качестве аппликаторов при лечении кожных и глазных болезней. Основные области применения природного стронция — это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, металлотермия, пищевая промышленность, пр-во магнитных материалов, радиоактивного — пр-во атомных электрических батарей. атомно-водородная энергетика, радиоизотопные термоэлектрические генераторы и др.)
Влияние нерадиоактивного стронция проявляется крайне редко и только при воздействии других факторов (дефицит кальция и витамина Д, неполноценное питание, нарушения соотношения микроэлементов таких как барий, молибден, селен и др.). Тогда он может вызывать у детей «стронциевый рахит» и «уровскую болезнь» — поражение и деформация суставов, задержка роста и другие нарушения.
Радиоактивный стронций практически всегда негативно воздействует на организм человека. Откладываясь в костной ткани, он облучает костную ткань и костный мозг, что увеличивает риск заболевания раком костного мозга, а при поступлении большого количества может вызвать лучевую болезнь.
Изотопы
Стронций-90
Изотоп стронция 90Sr является радиоактивным с периодом полураспада 28.9 лет. 90Sr претерпевает β-распад, переходя в радиоактивный 90Y (период полураспада 64 ч.) Полный распад стронция-90, попавшего в окружающую среду, произойдет лишь через несколько сотен лет. 90Sr образуется при ядерных взрывах и внутри ядерного реактора во время его работы.
Применяется в производстве радиоизотопных источников тока в виде титаната стронция (плотность 4,8 г/см³, а энерговыделение около 0,54 Вт/см³).
Примечания
- ↑ Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 441. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—092—4
- ↑ Стронций на Integral Scientist Modern Standard Periodic Table
- ↑ J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
- ↑ Рубидий — Свойства химических элементов
- ↑ NR2.Com.Ua: Пермская область. Пермские месторождения стронция могут вызвать снижение мировых цен на это полезное ископаемо / 22.08.00 / Новый Регион — Россия
- ↑ Журнал ABC — Стронция-89 хлорид — Стронция хлорид [89Sr]
- ↑ Диссертация на тему «Современная тактика системной радиотерапии хлоридом стронция-89 в комплексном лечении больных с метастатическим поражением костей.» автореферат по специал …
- ↑ 1 2 Токсикологические данные стронция
Ссылки
Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева | ||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||
1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Uut | Fl | Uup | Lv | Uus | Uuo |
Щелочные металлы Щёлочноземельные металлы Лантаноиды Актиноиды Переходные металлы Другие металлы Металлоиды Другие неметаллы Галогены Инертные газы |
Электрохимический ряд активности металлов |
---|
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au Элементы расположены в порядке возрастания стандартного электродного потенциала. |
Соединения стронция |
---|
Алюминат стронция (SrAl2O4) • Борид стронция (SrB6) • Бромат стронция Sr(BrO3)2 • Бромид стронция (SrBr2) • Гидрид стронция (SrH2) • Гидрокарбонат стронция (Sr(HCO3)2) • Гидроксид стронция (Sr(OH)2) • Иодид стронция (SrI2) • SrI2 • Карбид стронция (SrC2) • Карбонат стронция (SrCO3) • Нитрат стронция (Sr(NO3)2) • Нитрид стронция (Sr3N2) • Оксид стронция (SrO) • Ортоарсенат стронция (Sr3(AsO4)2) • Ортосиликат стронция (Sr2SiO4) • Фосфат стронция (Sr3(PO4)2) • Пероксид стронция (SrO2) • Перхлорат стронция (Sr(ClO4)2) • Полисульфид стронция (SrS4) • Рутенат стронция (Sr2RuO4) • Силицид стронция (Sr2Si) • Сульфат стронция (SrSO4) • Сульфид стронция (SrS) • Сульфит стронция (SrSO3) • Титанат стронция (SrTiO3) • Феррит стронция (Sr(FeO2)2) Фосфид стронция (Sr3P2) • Фторид стронция (SrF2) • Хлорид стронция (SrCl2) |