Стронций

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
38 РубидийСтронцийИттрий
Ca

Sr

Ва
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
38Sr
Cubic-face-centered.svg
Electron shell 038 Strontium.svg
Внешний вид простого вещества
Strontium destilled crystals.jpg
Мягкий серебристо-белый металл
Свойства атома
Название, символ, номер

Стронций / Strontium (Sr), 38

Атомная масса
(молярная масса)

87,62(1)[1] 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

Уд. теплота плавления

9,20 кДж/моль

Уд. теплота испарения

144 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

26,79[2] Дж/(K·моль)

Молярный объём

33,7 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

кубическая гранецентрированая

Параметры решётки

6,080 Å

Температура Дебая

[3] 147 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) (35,4) Вт/(м·К)

38
Стронций
Sr
87,62
5s2

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.

История и происхождение названия[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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)[4].

В природе стронций встречается в виде смеси 4 стабильных изотопов 84Sr (0,56 %), 86Sr (9,86 %), 87Sr (7,02 %), 88Sr (82,56 %).

Месторождения[править | править вики-текст]

Известны месторождения стронция в Калифорнии, Аризоне (США); России и других странах[5][6].

Получение[править | править вики-текст]

Существуют 3 способа получения металлического стронция:

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[править | править вики-текст]

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 объемноцентрированная модификация (γ-Sr).

Температура плавления — 768оС, Температура кипения — 1390оС.

Химические свойства[править | править вики-текст]

Стронций в своих соединениях всегда проявляет степень окисления +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:

\mathsf{Sr + 2H_2O \rightarrow Sr(OH)_2 + H_2\uparrow}

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:

\mathsf{5Sr + 2CO_2 \rightarrow SrC_2 + 4SrO}

Легкорастворимы соли стронция с анионами Cl, I, NO3. Соли с анионами F, SO42−, CO32−, PO43− малорастворимы.

Применение[править | править вики-текст]

Основные области применения стронция и его химических соединений — это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, пищевая промышленность.

Металлургия[править | править вики-текст]

Стронций применяется для легирования меди и некоторых её сплавов, для введения в аккумуляторные свинцовые сплавы, для десульфурации чугуна, меди и сталей.

Металлотермия[править | править вики-текст]

Стронций чистотой 99,99—99,999 % применяется для восстановления урана.

Магнитные материалы[править | править вики-текст]

Магнитотвёрдые ферриты стронция широко употребляются в качестве материалов для производства постоянных магнитов.

Пиротехника[править | править вики-текст]

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.

Ядерная энергетика[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Оксид стронция применяется в качестве компонента сверхпроводящих керамик.

Вакуумные электронные приборы[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Изотоп с атомной массой 89, имеющий период полураспада 50,55 суток, применяется (в виде хлорида) в качестве противоопухолевого средства[7][8].

Биологическая роль[править | править вики-текст]

Влияние на организм человека[править | править вики-текст]

Не следует путать действие на организм человека природного стронция (нерадиоактивного, малотоксичного и более того, широко используемого для лечения остеопороза) и радиоактивных изотопов стронция[9].

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:

  1. вода (предельно допустимая концентрация стронция в воде в РФ — 8 мг/л, а в США — 4 мг/л[9])
  2. пища (томаты, свёкла, укроп, петрушка, редька, редис, лук, капуста, ячмень, рожь, пшеница)
  3. интратрахеальное поступление
  4. через кожу (накожное)
  5. ингаляционное (через лёгкие)
  6. 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[править | править вики-текст]

Стронций-90[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. 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.
  3. Стронций на Integral Scientist Modern Standard Periodic Table
  4. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  5. Рубидий — Свойства химических элементов
  6. NR2.Com.Ua: Пермская область. Пермские месторождения стронция могут вызвать снижение мировых цен на это полезное ископаемо / 22.08.00 / Новый Регион — Россия
  7. Журнал ABC — Стронция-89 хлорид — Стронция хлорид [89Sr]
  8. Диссертация на тему «Современная тактика системной радиотерапии хлоридом стронция-89 в комплексном лечении больных с метастатическим поражением костей.» автореферат по специал …
  9. 1 2 Токсикологические данные стронция

Ссылки[править | править вики-текст]