Wikia

Наука

Стронций

Обсуждение0
14 925статей на этой вики

Стронций (Sr)

Атомный номер

38

Внешний вид

серебристый, ковкий металл

Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)

87,62 а. е. м. (г/моль)

Радиус атома

215 пм

Энергия ионизации
(первый электрон)

549,0 (5,69) кДж/моль (эВ)

Электронная конфигурация

[Kr] 5s2

Химические свойства
Ковалентный радиус

191 пм

Радиус иона

(+2e) 112 пм

Электроотрицательность
(по Полингу)

0,95

Электродный потенциал

0

Степени окисления

2

Термодинамические свойства
Плотность

2,54 г/см³

Удельная теплоёмкость

0,301 Дж/(K·моль)

Теплопроводность

(35,4) Вт/(м·K)

Температура плавления

1 042 K

Теплота плавления

9,20 кДж/моль

Температура кипения

1657 K

Теплота испарения

144 кДж/моль

Молярный объём

33,7 см³/моль

Кристаллическая решётка
Структура решётки

кубическая гранецентрированая

Период решётки

6,080 Å

Отношение c/a

n/a

Температура Дебая

n/a K

Стро́нцийхимический элемент с атомным номером 38 в периодической системе, обозначается символом Sr (лат. Strontium), мягкий щелочноземельный металл серебристо-белого цвета. Очень химически активен и на воздухе быстро реагирует с влагой и кислородом, покрываясь желтой оксидной плёнкой.

История и происхождение названия Править

Файл:Деревня Стронциан.jpg

В 1764 г. в свинцовом руднике близ шотландской деревни Стронциан был найден минерал, который назвали стронцианитом. Долгое время его считали разновидностью флюорита CaF2 или витерита ВаCO3, но в 1790 г. английские минералоги Кроуфорд и Крюикшенк проанализировали этот минерал и установили, что в нем содержится новая «земля», а говоря нынешним языком, окисел. Независимо от них тот же минерал изучал другой английский химик – Хоп. Придя к таким же результатам, он объявил, что в стронцианите есть новый элемент – металл стронций. Видимо, открытие уже «витало в воздухе», потому что почти одновременно сообщил об обнаружении новой «земли» и видный немецкий химик Клапрот. В те же годы на следы «стронциановой земли» натолкнулся и известный русский химик – академик Товий Егорович Ловиц. Его издавна интересовал минерал, известный под названием тяжелого шпата. В этом минерале (его состав BaSО4) Карл Шееле открыл в 1774 г. окись нового элемента бария. Не знаем, отчего Ловиц был неравнодушен именно к тяжелому шпату; известно только, что ученый, открывший адсорбционные свойства угля и сделавший еще много в области общей и органической химии, коллекционировал образцы этого минерала. Но Ловиц не был просто собирателем, вскоре он начал систематически исследовать тяжелый шпат и в 1792 г. пришел к выводу, что в этом минерале содержится неизвестная примесь. Он сумел извлечь из своей коллекции довольно много – больше 100 г новой «земли» и продолжал исследовать ее свойства. Результаты исследования были опубликованы в 1795 г. Ловиц писал тогда: «Я был приятно поражен, когда прочел... прекрасную статью г-на профессора Клапрота о стронциановой земле, о которой до этого имелось очень неясное представление... Все указанные им свойства солекислых и селитрокислых средних солей во всех пунктах совершеннейшим образом совпадают со свойствами моих таких же солей... Мне оставалось только проверить... замечательное свойство стронциановой земли – окрашивать спиртовое пламя в карминово-красный цвет, и, действительно, моя соль... обладала в полной мере этим свойством». Так почти одновременно несколько исследователей в разных странах вплотную подошли к открытию стронция. Но в элементарном виде его выделили лишь в 1808 г. Выдающийся ученый своего времени Хэмфри Дэви понимал уже, что элемент стронциановой земли должен быть, по-видимому, щелочноземельным металлом, и получил его электролизом, т.е. тем же способом, что и кальций, магний, барий. А если говорить конкретнее, то первый в мире металлический стронций был получен при электролизе его увлажненной гидроокиси. Выделявшийся на катоде стронций мгновенно соединялся с ртутью, образуя амальгаму. Разложив амальгаму нагреванием, Дэви выделил чистый металл.<p>

Присутствие в природе Править

Файл:Минерал целестин.jpg
Файл:Минерал стронцианит.jpg
<p align=justify>Содержание стронция в земной коре довольно велико - около 3,4·10−2%). Чаще всего он присутствует как примесь в различных кальциевых минералах, в свободном виде не встречается. Стронций образует около 40 минералов, из которых промышленное значение имеют целестин (целестит) SrSO4 и стронцианит SrCO3.

Стронций присутствует в качестве изоморфной примеси в различных магниевых, кальциевых и бариевых минералах, а также содержится в природных минерализованных водах (около 24% общих запасов стронция). Среднее содержание стронция в почвах 0,035% по массе, в речной воде 0,08 мг/л. Часть стронция в океане концентрируется в железомарганцевых конкрециях (4900 т в год).

На территории бывшего Советского Союза месторождения минералов стронция найдены в Архангельской области, Верхнем и Среднем Поволжье, Башкирии, Якутии, Таджикистане, Крыму. За рубежом основные запасы стронциевых руд находятся в Англии, Испании, Франции, Германии, США, Мексике, Канаде, Пакистане.

Получение Править

Источники получения стронция - природные минералы целестин и стронцианит, перспективно использование природных минерализованных вод. Стронций получают электролизом расплава SrCl2, а также металлотермическим восстановлением SrO или SrCl2. Электролиз расплава (85% SrCl2 + KCl или NH4Cl) ведут на никелевом или железном катоде при 800°С. Предварительно восстанавливают целестиновый концентрат до SrS углем при нагреве с последующей обработкой SrS соляной кислотой и обезвоживанием образовавшегося SrСl2. Полученный этим методом cтронций содержит 0,3-0,4% калия. Для металлотермии, восстановления SrO используют Al, Si или ферросилиций. Процесс ведут при 1000°С в вакууме в стальной трубке. SrCl2 восстанавливают металлическим магнием в атмосфере водорода. Стронцианитовый концентрат разлагают обжигом при 1200°С с послед, растворением SrO в воде или кислотах либо непосредственно растворением стронцианита в азотной или соляной кислоте. Стронций может быть также получен при нагревании в вакууме SrH2 (при 1000°С), Sr3N2 (при 140-150°C) или Sr(NH3)6. Стронций очищают перегонкой в вакууме. Радиоактивные изотопы стронция образуются при делении 235U. Изотоп 89Sr (период полураспада 50,5 суток) получают также в реакторах из стабильного стронция по реакции 88Sr (n, γ) → 89Sr или в циклотроне: 88Sr(d,p) → 89Sr.

Физические свойства Править

Файл:Металический стронций.jpg

Стронций - мягкий серебристо-белый металл, ковкий и пластичный. В неочищенном состоянии окрашен в желтый цвет. Существует в трех полиморфных модификациях: 1. До 231°С устойчив α-Sr с кубической гранецентрированной решеткой типа Cu (а = 0,6085 нм, z = 4, пространственная группа Fm3m, плотность 2,63 г/см3). 2. При температурах 231-623°C существует β-Sr с гексагональной решеткой типа Mg (а = 0,431 нм, с = 0,705 нм, z = 2, пространственная группа Р63/mmc). 3. Выше 623°C существует γ-Sr с кубической объемно-центрированной решеткой типа α-Fe (а = 0,485 нм, z = 2, пространственная группа Im3m). Температура плавления стронция - 768°С ; температура кипения 1390°С; изобарная теплоемкость 26,79 Дж/(моль*К); стандартная теплота плавления 8,2 кДж/моль, стандартная теплота испарения 133,8 кДж/моль, стандартная теплота возгонки 160,5 кДж/моль; стандартная энтропия 55,70 Дж/(моль*К); давление пара 2,254*10−6 Па (при 500К), 2,861*10−4 Па (при 580К), 1,12*10−2 Па (при 660К), 245,9 Па (при 1043К); температурный коэффицент линейного расширения 20,6*10−6K−1 (в интервале 273-503К), 22,6*10−6K−1 (в интервале 503-773К); электрическое сопротивление 0,2 мкОм*м (при 0°С), 21,5 мкОм*м (при 22°С), 60 мкОм*м (при 400°С), температурный коэффицент электрического сопротивления 5,2*10−3K−1 (в интервале 273-473К); парамагнетик, удельная магнитная восприимчивость +1,05*10−9; γ 350 мН/м (при 768°С). Пластичен, модуль упругости 16,0 ГПа, модуль сдвига 6,08 ГПа; σраст 49,0 МПа (при 20°С), 53,9 МПа (при 110°С), 200 МПа (при 200°С), 1,0 МПа (при 700°С); твердость по Бринеллю 190 МПа (при 20°С), 90 МПа (при 200°С), 2,0 МПа (при 700°С); относительное удлинение 1,0% (при 20°С), 5,3% (при 200°С), 40% (при 700°С).

Химические свойства Править

Файл:Горящий стронций.jpg

Стронций отличается большой химической активностью, по химическим свойствам сходен с Са и Ва. Стандартный электродный потенциал Sr2+/Sr° - 2,89В. При обычных температурах металличесский стронций взаимодействует с воздухом, покрываясь пленкой из SrO и SrO2, при нагревании воспламеняется. Энергично реагирует с водой с образованием Sr(OH)2 и выделением водорода. При взаимодействии с галогенами образует галогениды. С СО2 реагирует при повышенных температурах: 5Sr + 2СО2 → SrC2 + 4SrO). При нагреве до 300-400°С реагирует с водородом, образуя гидрид SrH2, при нагреве с серой, селеном и теллуром - соответственно сульфид SrS, селенид SrSe и теллурид SrTe, с азотом - нитрид Sr3N2, с углеродом - карбид SrC2, с газообразным аммиаком - амид Sr(NH2)2 и т.д. В расплавленном состоянии стронций образует однородные расплавы (растворы) со многими металлами, с кальцием и барием дает непрерывный ряд твердых растворов, образует интерметаллиды, например SrAl, SrAl4, SrMg2. Стронций растворяется в разбавленных кислотах с образованием солей и выделением водорода. Реакция стронция с концентрированной серной кислотой приводит к образованию SrSO4, SO2, H2S и S, c концентрированной HNO3 - Sr(NO3)2 и NO. При растворении стронция в жидком аммиаке может быть получен аддукт Sr(NH3)6. Хорошо растворимы в воде хлорид, бромид, иодид, ацетат и некоторые другие соли стронция, плохо растворимы сульфат, фторид, карбонат, оксалат, арсенит, хромат, иодат, фосфат, молибдат.

Применение Править

Файл:STVStrontiumTitanateVaristorSrTiO3.jpg
Файл:Пиротехнический состав на стронции.jpg
Файл:Ювелирный камень из SrTiO3.jpg
Файл:Порошок феррита стронция.jpg

Металлический стронций ограниченно используют в технике для раскисления меди и бронзы, в качестве легирующих добавок к сплавам Mg, Al, Pb, Ni и Сu, как геттер в электровакуумной технике. Более широко используют соединения стронция при изготовлении специальных оптических стекол, стекол для кинескопов электронных трубок, в пиротехнических составах (дают карминово-красное пламя), фосфоресцирующих составах, в производстве ферромагнитных и люминесцентных материалов, эмиссионных покрытий радиоламп и т. д. Соли стронция в том числе радиоактивного, применяют в терапии кожных болезней, соли жирных кислот - при изготовлении консистентных смазок.

Стронций чистотой 99,99—99,999 % применяется для восстановления урана. Магнитотвердые ферриты стронция — широкоупотребительные материалы для производства постоянный магнитов. Оксид стронция применяется в качестве компонента сверхпроводящих керамик. Фторид стронция используется в качестве компонента твердотельных фторионных аккумуляторных батарей с громадной энергоемкостью и энергоплотностью. Сплавы стронция с оловом и свинцом применяются для отливки токоотводов аккумуляторных батарей. Сплавы стронций-кадмий для анодов гальванических элементов.

Радиоактивный 90Sr (период полураспада 28 лет) применяется в производстве радиоизотопных источников тока в виде титаната стронция (плотность 4,8 г/см3, а энерговыделение около 0,54 Вт/см3).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.

В пиротехнике применяются карбонат, нитрат, перхлорат стронция для окрашивания пламени в кирпично-красный цвет. Сплав магний-стронций обладает сильнейшими пирофорными свойствами и находит применение в пиротехнике для зажигательных и сигнальных составов.

Биологическая роль Править

Файл:Стронциевые микроорганизмы.jpg

Стабильный стронций имеет незначительное значение в жизнедеятельности животных и растений, всегда присутствуя в них как неизменный спутник кальция частично замещая собой последний. Некоторые морские организмы аккумулируют стронций из морской воды (там его 0,013%). Известны радиолярии, скелет которых целиком состоит из сульфата стронция.

По данным различных исследований содержание стронция в организме среднего человека (массой 70 кг) составляет около 320 мг. Основными накопителями стронция в организме являются кости и зубы, в который он частично заменяет собой кальций. Повышенное содержание стронция приводит в первую очередь к поражению костной ткани (увеличивается хрупкость костей и быстро разрушаются зубы), а затем поражаются печень и кровь. Содержание стронция в мышечной ткани составляет примерно (0,12-0,35)*10−4% по массе, в крови - 0,031 мг/л. Ежедневный прием с пищей составляет около 0,8 - 5 мг. ПДК стронция в воде 8 мг/л, в воздухе для гидроксида, нитрата и оксида строниция 1мг/м3, для карбоната, сульфата и фосфата 6 мг/м3.

Стронций-90 Править

Стабильные изотопы стронция сами по себе малоопасны, но радиоактивные изотопы стронция представляют собой большую опасность для всего живого. Радиоактивный изотоп стронция стронций-90 по праву считается одним из наиболее страшных и опасных антропогенных радиационных загрязнителей. Связано это прежде всего с тем что он имеет весьма короткий период полураспада - 29 лет, что обуславливает очень высокий уровень его активности и мощное радиоционное излучение, а с другой стороны его способностью эффективно метаболизироваться и включаться в жизнедеятельность организма.

Стронций является почти полным химическим аналогом кальция, поэтому проникая в организм он откладывается во всех содержащих кальций тканях и жидкостях - в костях и зубах, обеспечивая эффективное радиационное поражения тканей организма изнутри. Стронций-90, а также образующийся при его распаде дочерний изотоп иттрий-90 (с периодом полураспада 64 часа, излучает бета-частицы) поражают костную ткань и, самое главное, особо чувствительный к действию радиации костный мозг. Под действием облучения в живом веществе происходят химические изменения. Нарушаются нормальная структура и функции клеток. Это приводит к серьезным нарушениям обмена веществ в тканях. А в итоге развитие смертельно опасных болезней – рака крови (лейкемия) и костей. Кроме того, излучение действует на молекулы ДНК и влияет на наследственность.

Стронций-90 легко передается по пищевым цепям биосферы, передавая заражение на большие расстояния. Так стронций-90, освободишвийся например в результате техногенной катострофы, попадает в виде пыли в воздух, заражая землю и воду, оседает в дыхательных путях людей и животных. Из земли он попадает в растения, продукты питания и молоко, а далее и в организм людей принявших зараженные продукты. Cтронций-90 не только поражает организм носителя, но и сообщает его потомкам высокий риск врожденных уродств и дозу через молоко кормящей матери.

Стронций-90 активно участвует в обмене веществ у растений. В растения стронций-90 попадает при загрязнении листьев и из почвы через корни.Особенно много стронция-90 накапливают бобовые, корне- и клубнеплоды и злаки. В организме человеке радиоактивный стронций избирательно накапливается в скелете, мягкие ткани задерживают менее 1% исходного количества. С возрастом отложение стронция-90 в скелете понижается, у мужчин он накапливается больше, чем у женщин, а в первые месяцы жизни ребенка отложение стронция-90 на порядок, а Sr на два порядка выше, чем у взрослого человека.

Совокупность свойств стронция-90 приводит его наряду с цезием-137 и радиоактивными изотопами иода в разряд самых опасных и страшных радиоктивных загрязнителей. Радиоактивный стронций может поступать в окружающую среду в результате ядерных испытаний и аварий на АЭС. При крупных ядерных испытаниях выход стронция-90 можед достигать 3,5%, а небольшие количества стронция-90, образующиеся в ядерных реакторах, из-за дефектов в оболочке твэла могут поступать в теплоноситель, а затем при его очистке попадать в жидкие и газообразные отходы.

При работах с радиоактивным стронцием (например в составе источников радиоактивных излучений) требуется большая осторожность. Для категории А допустимая концентрация стронция-90 в воздухе рабочей зоны составляет 4,4*10−2 Бк/л, допустимое содержание в костях ДСа 7,4*104 Бк, в легких 2,8*104 Бк.

Ссылки Править


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr


af:Strontium az:Stronsium bg:Стронций bs:Stroncijum ca:Estronci co:Stronziu cs:Stroncium da:Strontium de:Strontium el:Στρόντιο en:Strontium eo:Stroncio es:Estroncio et:Strontsium fi:Strontium fr:Strontium gl:Estroncio (elemento) he:סטרונציום hr:Stroncij hu:Stroncium id:Stronsium io:Stroncio is:Strontín it:Stronzio ja:ストロンチウム jbo:jinmrstronti ko:스트론튬 ku:Stronsiyûm la:Strontium lb:Strontium lt:Stroncis lv:Stroncijs nl:Strontium nn:Strontium no:Strontium oc:Estronci pl:Stront pt:Estrôncio ro:Stronţiu sh:Stroncijum simple:Strontium sk:Stroncium sl:Stroncij sr:Стронцијум sv:Strontium th:สตรอนเชียม tr:Stronsiyum ug:سترونتىسىي uk:Стронцій uz:Stronsiy zh:锶




  • Страница 0 - энциклопедическая статья
  • Разное - на страницах: 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5

Викия-сеть

Случайная вики