Стронций элемент второй группы системы Д.И. Менделеева . Номер атома 38 с массой 87,62. В природе встречается в стабильном состоянии в виде 4-х изотопов: 84, 86, 87, 88. Самый распространенный в природе 88. В связи с распадом природного рубидия 87 точное количество стронция с течением времени меняется.
Человеком были получены радиоактивные атомы с номерами 80-97.
Причем из урана получен самый часто применяемый изотоп – Стронций 90. История открытия элемента уходит в далекие 90-е годы восемнадцатого века. Еще в 1787 году стронций был впервые выделен из минерала стронцианита близ деревни Стронциана в Шотландии.
Стронций. Польза и действие на организм.
Первые изучения провели ученые-химики Адер Кроуфорд и Мартин Генрих Клапот. В России исследования стронциановой земли проводил Тобиаш Ловиц. Отличительной характеристикой стало горение ярко-красным пламенем.
Описание и свойства стронция
Стронций формула – Sr. Представляет собой полиморфный металл белой окраски с серебристым отливом. В связи с быстрой реакцией в чистом виде с кислородом воздуха приобретает оксидную пленку с желтым оттенком. Стронций металл очень мягкий и легко поддается ковке.
Представлен в трех модификациях: кубическая гранецентрированная кристаллическая решетка – до 231 °С, гексагональная – от 231 до 623 °С, кубическая объемоцентрированная – при температуре выше 623 °С. Атом стронция имеет строение внешней электронной оболочки 5s2. В реакциях окисляется и принимает форму +2, иногда + 1. Строение атома стронция: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
Основные физические показатели:
- Атомный объем – 34 см 3 /г×атом;
- Радиус атома – 2,15 А;
- Плотность – 2,63 г/см 3 при 20 °С;
- Тпл. = 770 °С;
- Ткип. = 1380 °С;
- Уд. тепл-сть 0,176 кал/г×град при 20 °С;
- Давление пара 10-3 мм ртутного столба при 462 °С, 1 мм ртутного столба 733 °С и 100 мм ртутного столба при 1092 °С;
- Поверхностное натяжение 165 дин/см;
- Твердость по Бринеллю 13 кГ/мм2;
Химическая характеристика стронция. По реакционной способности стронций близок к своим братьям о группе барию и кальцию. При обычных условиях быстро взаимодействует с кислородом атмосферного воздуха. Образуется оксид стронция SrO и SrO 2 с желтоватым оттенком.
Стронций — металл, поглощающий РЕНТГЕНОВСКИЕ лучи!
Как и все щелочноземельные металлы реагирует с водой – образуется гидроксид стронция. Очень активно проходит взаимодействие с галогенами — образуются галогениды. Порошкообразная форма металла очень быстро воспламеняется даже при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Особо важными при этом являются йодид и хлорид стронция. При нагревании активно соединяется с углекислым газом, образуется карбонат и гидрокарбонат. В газовой фазе при добавлении водорода образуется гидрид SrH2. Наиболее распространены также следующие соединения: карбид – соединения на основе углерода (SrC2), амид – с аммиаком в газообразном состоянии (Sr(NH2)2), сульфид – с серой (SrS), селенид – с селеном (SrSe) и некоторые другие.
Стронций в расплавленном состоянии легко смешивается с такими металлами, как алюминий, железо, барий, медь и другие. Происходит гомогенезация расплава с получением интерметаллидов. Стронций легко реагирует с разбавленными кислотами. Огромное количество разнообразных солей получается в реакциях с органическими и минеральными кислотами.
Однако проявляя высокую реакционную способность со слабыми кислотами, с концентрированными, напротив, активности не проявляет. Поэтому сульфаты, нитраты, нитриты и другие соли стронция получают в реакции с разбавленными кислотами. Основная масса солей окрашены в белый цвет с различной степенью растворимости в воде (на основе минеральных кислот, как правило, растворяются лучше).
Характеристика стронция как радиоактивного элемента. Радиоактивный изотоп получают в ядерных реакторах в течение β — -распада рубидия 90, после чего стронций проходит стадию β — -распада с получением нуклида иттрия 90. Период полураспада стронция равен 28,79 лет.
Месторождения и добыча стронция
Стронций широко распространен в природе. Элемент в виде руд залегает в земной коре. В мировом океане находится более 24% общего запаса элемента. Природные запасы существует только в связанном состоянии и представляют собой минералы, общее количество которых насчитывает не менее 40. В земле стран СНГ, Западной Европы, Северной Америке, преимущественно в Канаде, найдены самые большие залежи руды: стронцианита — стронция карбонат и целестина — стронция сульфат.
Промышленные способы получения металла основаны на обработке минеральных руд различными соединениями. После чего осуществляют термическое разложение соединений, либо электролитическое воздействие. Однако в результате подобных реакций образуется порошкообразная форма металла, которая очень легко воспламеняется, либо выход элемента очень низок и металл получают с примесями. Поэтому в настоящее время вышеописанные методы не используются.
Наиболее популярным остается восстановление оксида стронция с добавлением металлического алюминия и кремневого песка. Реакция проходит в вакуумной трубке, выполненной из стали при очень высоких температурах выше 1 000 °С. Очистку элемента осуществляют перегонкой также под вакуумом. Для атомной энергетики чрезвычайно важно получение радиоактивных изотопов.
Их получают в реакторах в течение полураспада Урана 235. Изотоп Sr 89 (полураспад стронция 50,5 суток) образуется после распада с выделением огромного количества энергии из стабильного изотопа. Стронций является незаменимой частью животного и растительного мира. Многие организмы накапливают элемент в себе совместно с кальцием и фосфором.
Применение стронция
В виде металла используют в качестве легирующего агента. Добавляет сплавам ковкость и пластичность. В смеси с барием и кальцием взрывоопасен. Является частью термитных смесей.
Использование соединений стронция:
SrO — часть оксидных катодов, пиротехнических смесей.
SrCO3 — получают специальные покрытия – химическистабильные и термическистойкие глазури.
Sr(NO3)2 – компонент пиротехнических веществ для сигнальных ракет.
SrSO4 – наполнитель для красок и резины.
SrCrO4 — компонент лаков и грунтовок в авиастроении.
SrTiO3 – материал производства диэлектрических антенн, проводников и датчиков.
SrF2 — используют при производстве специализированных стекол .
SrCl2 – компонент пиротехнических составов, косметических средств и медицинских препаратов.
SrS используют в производстве добавок при изготовлении кожи.
90 Стронций 137 цезий используют как компонент радиоактивного топлива.
Самое полезное вещество на основе органических соединений — стронция ранелат — стимулятор роста костной ткани. Данным препаратом проводят лечение остеопороза.
Цена стронция
Металлический стронций чаще всего продают в виде соединений. Цены на соединения стронция варьируется в широких пределах: Нитрат – 3,8 USD, Хлорид – 500-800 рублей, Ранелат в виде препаратов от 1500 до 2500 рублей.
Источник: tvoi-uvelirr.ru
Стронций как химический элемент таблицы Менделеева
Стронций является химическим элементом с атомным номером 38 и условным обознаяением Sr. Стронций представляет собой серебристо-белый с желтоватым оттенком щелочной металл.
- Как был открыт Стронций;
- Где и как добывают Стронций;
- Распространенность Стронция;
- Применение Стронция;
- Интересные факты
Как был открыт Стронций
История открытия стронция, как химического элемента, начинается в 1790 году. На территории современной Шотландии есть деревня Strontian. В XVIII веке немного севернее этой деревни была шахта по добыче свинца. Адэр Кроуфорд, который являлся врачом ирландского происхождения и занимался получением бария, совместно со своим коллегой Уильямом Круикшанком исследовали образцы свинца из этой шахты. Они пришли к умозаключению, что стронцианские руды обладают свойствами, которые отличаются от свойств других источников свинцовых руд.
Врач и коллекционер минералов Фридрих Габриэль Зульцер вместе с Иоганном Фридрихом Блюменбахом проанализировали минерал из Стронциана и назвал его стронтианитом. В 1793 году Томас Чарльз Хоуп, профессор химии в Университете Глазго, изучил минерал и предложил название стронтиты.
Элементарный стронций был в конечном итоге выделен сэром Хамфри Дэви в 1808 году путем электролиза смеси, содержащей хлорид стронция и оксид ртути, о чем он объявил в лекции Королевскому обществу 30 июня 1808 г. В соответствии с названием других щелочноземельных металлов, он изменил название на стронций.
Где и как добывают Стронций
Стронций, в большинстве случаев, добывается в виде целестина, который имеет химическую формулу SrSO4. Главными производителями стронция и целестина являются Китай, Испания и Мексика. Аргентина и Марокко занимают 4 и 5 строчки соответственно.
Большая часть добытого целестина перерабатывается в карбонат стронция
SrCO3 двумя способами:
- Целестин выщелачивают раствором карбоната натрия;
- Целестин обжигают углем с образованием сульфида.
На второй стадии получается материал темного цвета, состоящий в основном из сульфида стронция. Черный пепел растворяется в воде и фильтруется. Карбонат стронция осаждают из раствора сульфида путем введения диоксида углерода. Сульфат будет уменьшен до сульфида путем карботермического восстановления:
Таким способом получают около 300 000 тонн ежегодно.
Чистый металл получают путем уменьшения стронция оксида с алюминием. Стронций отгоняют из смеси. Металлический стронций также может быть получен в небольших масштабах путем электролиза раствора хлорида стронция в расплавленном хлориде калия:
Распространенность Стронция
Из двух вышеперечисленных минералов целестин встречается гораздо чаще в месторождениях руд. Поскольку стронций чаще всего используется в карбонатной форме, стронцианит был бы более полезным из двух обычных минералов, но было обнаружено несколько месторождений, подходящих для разработки. Из-за того, как он реагирует с воздухом и водой, стронций существует в природе только в сочетании с образованием минералов. Природный стронций стабилен, но его синтетический изотоп Sr-90 образуется только в результате ядерных осадков.
В подземных водах стронций химически очень похож на кальций. При pH от среднего до кислого Sr 2+ является доминирующим видом стронция. В присутствии ионов кальция стронций обычно образует соосаждения с минералами кальция, такими как кальцит и ангидрит, при повышенном pH. При pH от среднего до кислого растворенный стронций связывается с частицами почвы за счет катионного обмена.
Применение Стронция
Применение стронция имеет достаточно широкое применение. Лет 10 назад 75% стронция приходилось на стекло электронно-лучевых трубок для цветных телевизоров. Главной задачей стронция в этом устройстве является поглощение рентгеновских лучей.
Поскольку стронций очень похож на кальций, он способен проникать и накапливаться в костях человека. Анализ костей человека на наличие этого химического элемента помогает экспертам определять в каком регионе он обитал. Этот подход помогает идентифицировать древние модели миграции и происхождение смешанных человеческих останков в захоронениях на поле боя.
Карбонат и другие соли стронция добавляют в фейерверки, чтобы придать им темно-красный цвет. Этот же эффект идентифицирует катионы стронция в испытании пламенем. Фейерверки потребляют около 5% мирового производства. Карбонат стронция используется в производстве магнитов из твердого феррита.
Хлорид стронция иногда используется в зубных пастах для чувствительных зубов. Один популярный бренд включает 10% гексагидрата хлорида стронция по весу. Небольшие количества используются при рафинировании цинка для удаления небольшого количества примесей свинца. Сам металл имеет ограниченное применение в качестве газопоглотителя для удаления нежелательных газов в вакууме путем взаимодействия с ними, хотя для этой цели также может использоваться барий.
Интересные факты
Интересных фактов связанных со стронцием достаточно много. Стоит начать с того, что стабильные изотопы стронция не представляют значительной угрозы для здоровья. В среднем человек потребляет около двух миллиграммов стронция в день. У взрослых потребляемый стронций имеет тенденцию прикрепляться только к поверхности костей, но у детей стронций может заменять кальций в минерале растущих костей и, таким образом, вызывать проблемы с их ростом.
Биологический период полураспада стронция в организме человека различно были представлены как от 14 до 600 дней, 1000 дней, 18 лет, 30 лет и в качестве верхнего предела — 49 лет. Широко распространенные опубликованные данные о биологическом периоде полураспада объясняются сложным метаболизмом стронция в организме. Однако при усреднении всех путей выведения общий биологический период полураспада оценивается примерно в 18 лет. Скорость выведения стронция сильно зависит от возраста и пола из-за различий в метаболизме костей.
Препарат стронция ранелат способствует росту костей, увеличивает плотность костей и снижает частоту переломов позвонков, периферических переломов и бедра. Однако стронция ранелат также увеличивает риск венозной тромбоэмболии, тромбоэмболии легочной артерии и серьезных сердечно-сосудистых заболеваний, включая инфаркт миокарда. Поэтому его использование сейчас ограничено.
Источник: biobloger.ru
Стронций — металл пламенных огней
Этот металл полезен и опасен. Без стронция не обходятся металлурги, ядерщики, онкологи. Но зашкаливающая химическая активность требует осторожности при работе с ним.
Что представляет собой
Стронций – это элемент №38 периодической системы Д. Менделеева:
- Серебристый металл наделен утилитарными достоинствами: мягок (режется ножом), ковок, пластичен.
- Зарегистрированы три модификации вещества. У каждой свой температурный диапазон и структура кристаллической решетки.
- На Земле встречается в виде конгломерата изотопов. Четыре стабильны, 73-105 радиоактивны. Самый долгоживущий и важный для человека – стронций-90.
- Относится к щелочноземельным металлам.
Международное обозначение-символ – Sr (Strontium).
История
Название, под которым элемент вошел в историю науки, происходит от минерала стронцианит.
Его добывали в Шотландии, недалеко от деревушки Стронтиан. Исследуя в 1787 году минерал, ученые Вильям Крюйкшенк и Адер Кроуфорд выделили оксид неизвестного металла.
Получение чистого стронция через 20 лет – заслуга патриарха британской химии Хемфри Дэви.
Стронций в природе
Химически гиперактивный стронций в свободном виде на планете не обнаружен.
Большой выбор украшений из натуральных камней и минералов со скидкой -50%
Это компонент четырех десятков минералов, чаще кальциевых. Из них промышленный интерес представляют стронцианит и целестин (стронция 64% и 51%). У них простой состав, облегчающий переработку сырья. Например, стронцианит – это карбонат стронция с формулой SrCO3.
Стронций – 23-й по распространенности химический элемент. Тонна земной коры содержит 450 г вещества, литр морской воды – 8 мг.
Физико-химические характеристики
Физические и химические свойства обусловили расположение щелочноземельного металла в таблице элементов – между кальцием и барием:
- По электрохимическим характеристикам он среди самых активных.
- Растворяясь в аммиаке, делает жидкость густо-синей.
- Нагреваясь на воздухе, загорается.
- Порошок стронция в обычных условиях воспламеняется.
- Реакция с водой протекает бурно.
- Так же реагирует с неметаллами, «неуязвим» для щелочей.
- Взаимодействие с газами начинается с 200°C.
- Взаимодействие с кислотами определяется их концентрацией.
- Во влажном микроклимате покрывается желтоватой оксидной пленкой.
Главный недостаток вещества – химическая активность в обычных условиях. Его держат в плотно закрываемой стеклянной таре, залив бензином, керосином, другим углеводородом.
| Стронций / Strontium (Sr), 38 |
| 87,62(1) а. е. м. (г/моль) |
| [Kr] 5s2 |
| 215 пм |
| 191 пм |
| (+2e) 112 пм |
| 0,95 (шкала Полинга) |
| −2,89 |
| 2 |
| 549,0 (5,69) кДж/моль (эВ) |
| 2,54 г/см³ |
| 1042 K |
| 1657 K |
| 9,20 кДж/моль |
| 144 кДж/моль |
| 26,79 Дж/(K·моль) |
| 33,7 см³/моль |
| кубическая гранецентрированая |
| 6,080 Å |
| 147 K |
| (300 K) (35,4) Вт/(м·К) |
| 7440-24-6 |
Соли стронция окрашивают пламя насыщенно-красным цветом. Данный признак позволяет отличить его от других элементов.
Месторождения
Залежи стронциевого сырья разрабатывают США, Канада, Китай, Турция, Иран, Мексика.
В России месторождения тоже есть: Дагестан, Бурятия, Якутия, Красноярский, Пермский края, Тульская, Иркутская области. Плюс Курилы. Но они не используются: импорт выгоднее. Хотя ресурсы оцениваются в 160 млн. тонн.
Технология получения
Разработано три способа получения металла:
- Термовоздействие. Разложению подвергают гидрид либо нитрид. Получается «пыль» из стронция, которая самовоспламеняется даже при комнатной температуре.
- Электролиз. Воздействие на расплавленную смесь хлоридов стронция и натрия. Продукта мало, он отягощен примесями.
- Восстановление. Оксид восстанавливается алюминием, затем очищается.
Недостатки, присущие первым двум способам, обусловили востребованность третьего.
Восстановление оксида алюминием при высоких температурах – главный промышленный метод получения металла.
Где используется
Сфера применения вещества зависит от модификации (природный либо радиоактивный). В гражданский оборот попадает радиационно безопасная продукция. Используется стронций как металл, его соединения и сплавы с другими металлами.
Природный
Нашел широкое применение в традиционном промышленном ассортименте и новых технологиях:
- Металлурги легируют стронцием медь, ее сплавы; добавляют к свинцу в аккумуляторах; очищают от серы сталь, чугун, медь.
- Чистым стронцием (99,99+%) восстанавливают уран.
- Железистые соединения – материал магнитов.
- Оксид – компонент керамики-сверхпроводника.
- Сплавы – компонент энергоемких аккумуляторных батарей (включая атомные).
- Стронциевая добавка к стеклу делает его «щитом» на пути излучения. Это свойство используют при производстве экранов радаров, телевизоров, гаджетов.
- Хлорид металла добавляют к зубной пасте для укрепления зубной эмали.
Металл востребован пиротехниками. Благодаря его соединениям получаются карминово-красные вспышки салюта. Недаром гуру отечественной минералогии академик А.Е. Ферсман окрестил его « металлом красных огней ». Сплав с магнием добавляют к составу для сигнальных ракет.
В медицине природным веществом лечат остеопороз.
Глобальный годовой объем потребления стронция – 390-410 тысяч тонн (металл плюс карбонат).
Радиоактивный
Уранат вещества – компонент при добыче водорода для нужд энергетики (атомно-водородный сегмент).
Источник: jgems.ru