- Описание элемента Sr ионы I II III IV V VI VII VIII IX Sr 87 Sr 88
- Атом Стронция, Z=38, I.P.=45932.2 см-1, InChI: 1S/Sr
- Описание
- Общие сведения:
- История
- Технология получения
- Химические свойства
- Изотопы
- Стронций-90
- Биологическое воздействие
- Кристаллическая решётка стронция:
- Физические свойства стронция:
- Применение
- Металлургия
- Металлотермия
- Магнитные материалы
- Пиротехника
- Изотопы
- Атомноводородная энергетика
- Высокотемпературная сверхпроводимость
- Химические источники тока
- Физико-химические характеристики
- Месторождения
- Где используется
- Природный
- Радиоактивный
- Нахождение в природе
- Месторождения
- Биологическая роль
- Влияние на организм человека
- Свойства атома стронция :
Описание элемента Sr ионы I II III IV V VI VII VIII IX Sr 87 Sr 88
Атом Стронция, Z=38, I.P.=45932.2 см-1, InChI: 1S/Sr
Описание
Электронная структура атома стронция Sr I содержит 38 электронов, которые полностью заполнили 9 оболочек. Главный член — 1S0 конфигурации 4п65с2. Возбуждение электрона s приводит к возникновению двух термальных систем: синглетной и триплетной конфигураций 5snl, 4dnl и 5l2, переходы которых образуют спектр Sr I. В этом случае уровень 5p3P является метастабильным. Выше предела ионизации отображаются смещенные члены конфигураций 5pnl и 4dnp. Впервые оптический спектр атома исследовали Фаулер А. (1922), Пашен Ф и Гоце Р. (1922). В спектре присутствуют характерные серии щелочноземельных элементов, но в двух экземплярах: два основных 1S — np1P и 3S — np3P; два диффузных (или первых боковых) 1П — nd1D и 3П — nd3D; две режущие кромки (или вторая сторона) 1П — нс1С и 3П — нс3С; два фундаментальных (или Бергмана) 1D — nf1F и 3D — nf3F. Исключением из правил выбора является линия интеркомбинации на переходе 5с21С — 5п3П.
Общие сведения:
100 | Общая информация | |
101 | Имя | Стронций |
102 | Прежнее название | |
103 | Латинское название | Стронций |
104 | Английское имя | Стронций |
105 | Условное обозначение | Старший |
106 | Атомный номер (номер в таблице) | 38 |
107 | Вид | Металл |
108 | Группа | Щелочноземельный металл |
109 | Открытым | Уильям Крукшанк и Адер Кроуфорд, Великобритания, 1787 г |
110 | Год открытия | 1787 гр. |
111 | Внешний вид и др. | Мягкий, податливый и пластичный серебристо-белый металл |
112 | Источник | Натуральный материал |
113 | Изменения | |
114 | Аллотропные модификации | 3 аллотропные модификации:
— α-стронций с гранецентрированной кубической кристаллической решеткой, — -стронций с гексагональной кристаллической решеткой, — -стронций с объемноцентрированной кубической кристаллической решеткой |
115 | Температурные и другие условия перехода аллотропных модификаций друг в друга | |
116 | Конденсат Бозе-Эйнштейна | 84Sr, 86Sr, 88Sr |
117 | 2D материалы | |
118 | Содержание в атмосфере и воздухе (по весу) | 0 % |
119 | Содержится в земной коре (по массе) | 0,036 % |
120 | Содержится в морях и океанах (по массе) | 0,00081 % |
121 | Содержится во вселенной и пространстве (по массе) | 4,0 10-6 % |
122 | Содержание в Солнце (по массе) | 5,0 10-6 % |
123 | Содержание метеорита (по массе) | 0,00087 % |
124 | Содержание в организме человека (по весу) | 0,00046 % |
История
Название, под которым элемент вошел в историю науки, происходит от минерала стронтианита.
его добывали в Шотландии, недалеко от деревни Стронтиан. Изучая минерал в 1787 году, ученые Уильям Крюкшенк и Адер Кроуфорд выделили оксид неизвестного металла.
Получить чистый стронций за 20 лет — заслуга британского патриарха химии Хамфри Дэви.
Технология получения
Разработаны три метода производства металла:
- Тепловое воздействие. Разложению подвержены гидрид или нитрид. В результате образуется стронциевая «пыль», которая самовоспламеняется даже при комнатной температуре.
- Электролиз. Воздействие на расплавленную смесь хлоридов стронция и натрия. Продукта мало, он отягощен примесями.
- Восстановление. Оксид восстанавливается алюминием, а затем очищается.
Недостатки, присущие первым двум методам, привели к востребованности третьего.
Мягкий серебристо-белый металл
Восстановление оксида алюминием при высоких температурах — основной промышленный метод производства металлов.
Химические свойства
Стронций в своих соединениях всегда имеет валентность +2. По свойствам стронций близок к кальцию и барию, занимая между ними промежуточное положение.
В электрохимическом ряду напряжений стронций является одним из наиболее активных металлов (его нормальный электродный потенциал составляет -2,89 В. Он бурно реагирует с водой, образуя гидроксид:
Sr + 2H2O = Sr (OH) 2 + H2
Взаимодействует с кислотами, вытесняет тяжелые металлы из их солей. Слабо Реагирует с концентрированными кислотами (H2SO4, HNO3.
Металлический стронций быстро окисляется на воздухе, образуя желтоватую пленку, в которой, помимо оксида SrO, всегда присутствуют пероксид SrO2 и нитрид Sr3N2. При нагревании на воздухе воспламеняется; порошкообразный стронций в воздухе подвержен самовозгоранию.
Активно Реагирует с неметаллами: серой, фосфором, галогенами. Он взаимодействует с водородом (выше 200 ° C), азотом (выше 400 ° C). Практически не вступает в реакцию со щелочами.
При высоких температурах он реагирует с CO2 с образованием карбидов:
5Sr + 2CO2 = SrC2 + 4SrO
Легко растворимые соли стронция с анионами Cl-, I-, NO3-. Соли с анионами F-, SO42-, CO32-, PO43- малорастворимы.
Изотопы
Изотопы стронция
Стронций-90
Стронций-90
Изотоп стронция 90Sr радиоактивен с периодом полураспада 28,79 года. 90Sr распадается, превращаясь в радиоактивный иттрий 90Y (период полураспада 64 часа). 90Sr образуется при ядерных взрывах и выбросах атомных электростанций.
Стронций является аналогом кальция и может надежно откладываться в костях. Длительное радиационное воздействие 90Sr и 90Y влияет на костную ткань и костный мозг, что приводит к развитию лучевой болезни, рака кроветворной ткани и костей.
Биологическое воздействие
Для живых организмов допустимо действие природного стронция:
- Не радиоактивен, малотоксичен.
- Как и кальций, 99% вещества накапливается в скелете. Особенно быстро он накапливается в организме детей до четырехлетнего возраста — в этом возрасте активно формируется костная ткань.
- Вещество попадает в организм с водой, пищей, через кожу, легкие и дыхательные пути.
По российским стандартам в литре воды не должно быть более 8 мг стронция.
Он содержится в овощах, зернах, помидорах, свекле, редисе, луке, капусте.
Негативное действие стронция возможно при следующих обстоятельствах:
- Он работает на перерабатывающем заводе.
- Нарушение баланса микроэлементов (недостаток кальция, витамина D) из-за неправильного питания или других заболеваний. Результат — деформация суставов, задержка роста у детей (стронциевый рахит).
Радиоактивный стронций смертельно опасен. Поражает скелет, костный мозг, вызывая онкологию.
Кристаллическая решётка стронция:
500 | Кристаллическая решетка | |
511 | Кристаллическая решетка # 1 | α-стронций |
512 | Ретикулярная структура | Гранецентрированная кубическая
|
513 | Параметры решетки | 6 080 |
514 | C / a отчет | |
515 | Температура Дебая | 147 Do |
516 | Название группы пространств симметрии | Fm_ 3m |
517 | Номер пространственной группы симметрии | 225 |
521 | Кристаллическая решетка # 2 | -стронций |
522 | Ретикулярная структура | Шестиугольный
|
523 | Параметры решетки | а = 0,431, с = 0,705 |
524 | C / a отчет | 1,636 |
525 | Температура Дебая | |
526 | Название группы пространств симметрии | |
527 | Номер пространственной группы симметрии | |
531 | Кристаллическая решетка # 3 | -стронций |
532 | Ретикулярная структура | По центру кубического тела
|
533 | Параметры решетки | а = 0,485 |
534 | C / a отчет | |
535 | Температура Дебая | |
536 | Название группы пространств симметрии | Я_ 3 мес |
537 | Номер пространственной группы симметрии | 229 |
Физические свойства стронция:
400 | Физические свойства | |
401 | Плотность* | 2,64 г / см3 (при 20 ° С и других стандартных условиях состояние вещества — твердое),
2375 г / см3 (при температуре плавления 777 ° C и других стандартных условиях, жидкое состояние) |
402 | Температура плавления* | 777 ° С (1050 К, 1431 ° F) |
403 | Температура кипения* | 1377 ° С (1650 К, 2511 ° F) |
404 | Температура сублимации | |
405 | Температура разложения | |
406 | Температура самовоспламенения газовоздушной смеси | |
407 | Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* | 7,43 кДж / моль |
408 | Удельная теплота парообразования (энтальпия кипения ΔHboil)* | 141 кДж / моль |
409 | Удельная теплоемкость при постоянном давлении | 0,31 Дж / г К (при 25 ° C) |
410 | Молярная теплоемкость* | 26,4 Дж / (кмоль) |
411 | Молярный объем | 33,7 см³ / моль |
412 | Теплопроводность | 35,4 Вт / (м · К) (в стандартных условиях),
35,4 Вт / (мК) (при 300 К) |
413 | Коэффициент теплового расширения | 22,5 мкм / (мк) (при 25 ° C) |
414 | Температуропроводность | |
415 | Критическая температура | |
416 | Критическое давление | |
417 | Критическая плотность | |
418 | Тройная точка | |
419 | Давление пара (мм рт. Ст.) | |
420 | Давление пара (Па) | |
421 | Стандартная энтальпия образования ΔH | |
422 | Стандартная энергия образования Гиббса ΔG | |
423 | Стандартная энтропия вещества S | |
424 | Стандартная молярная теплоемкость Cp | |
425 | Энтальпия диссоциации ΔHdiss | |
426 | Диэлектрическая проницаемость | |
427 | Магнитный тип | |
428 | Точка Кюри | |
429 | Массовая магнитная восприимчивость | |
430 | Удельная магнитная восприимчивость | |
431 | Молярная магнитная восприимчивость | |
432 | Электрический тип | |
433 | Проводимость твердого тела | |
434 | Удельное электрическое сопротивление | |
435 | Сверхпроводимость при температуре | |
436 | Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости | |
437 | Запрещенная зона | |
438 | Концентрация носителей | |
439 | Твердость по шкале Мооса | |
440 | Твердость по Бринеллю | |
441 | Твердость по Виккерсу | |
442 | Скорость звука | |
443 | Поверхностное натяжение | |
444 | Динамическая вязкость газов и жидкостей | |
445 | Взрывоопасные концентрации газовоздушной смеси,% по объему | |
446 | Взрывоопасные концентрации газо-кислородной смеси,% по объему | |
446 | Разрывная нагрузка | |
447 | Балл производительности | |
448 | Предел растяжения | |
449 | Модуль для младших | |
450 | Модуль резки | |
451 | Массовый модуль упругости | |
452 | Коэффициент Пуассона | |
453 | Показатель преломления |
Применение
Основные области применения стронция и его химических соединений — радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия и пищевая промышленность.
Металлургия
Стронций используется для связывания меди и некоторых ее сплавов, для введения свинцовых сплавов в батареи, для обессеривания чугуна, меди и стали.
Металлотермия
Стронций чистотой 99,99-99,999% используется для восстановления урана.
Магнитные материалы
Магнитотвердые ферриты стронция широко используются для изготовления постоянных магнитов.
Пиротехника
В пиротехнике для окрашивания пламени в кирпично-красный цвет используют карбонат, нитрат, перхлорат стронция. Магний-стронциевый сплав обладает сильнейшими пирофорными свойствами и используется в пиротехнике для зажигательных и сигнальных композиций.
Изотопы
Радиоактивный 90Sr (период полураспада 28,9 года) используется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 4,8 г / см³ и выделение энергии примерно 0,54 Вт / см³).
Атомноводородная энергетика
Уранат стронция играет важную роль в производстве водорода (цикл стронция-уранат, Лос-Аламос, США) термохимическим методом (атомная энергия-водород) и, в частности, методами прямого деления ядер урана в уранате стронция с выделением тепла при разложении воды на водород и кислород.
Высокотемпературная сверхпроводимость
Оксид стронция используется как компонент сверхпроводящей керамики.
Химические источники тока
Фторид стронция используется как компонент твердотельных фтористых аккумуляторов с огромной энергией и плотностью энергии.
Сплавы стронция с оловом и свинцом используются для литья проводов аккумуляторов. Стронций-кадмиевые сплавы для анодов электрохимических ячеек.
Физико-химические характеристики
Физико-химические свойства определили положение щелочноземельного металла в таблице элементов — между кальцием и барием:
- По своим электрохимическим характеристикам относится к наиболее активным.
- Растворяясь в аммиаке, он придает жидкости густо-синий цвет.
- При нагревании на воздухе воспламеняется.
- При нормальных условиях стронциевая пыль легко воспламеняется.
- Реакция с водой бурная.
- Также реагирует с неметаллами, «неуязвима» для щелочей.
- Взаимодействие с газами начинается при 200 ° C.
- Взаимодействие с кислотами определяется их концентрацией.
- Во влажном микроклимате покрывается желтоватой оксидной пленкой.
Главный недостаток вещества — его химическая активность в обычных условиях. Он хранится в плотно закрытой стеклянной таре, наполненной бензином, керосином и другими углеводородами.
Свойства атомаИмя, символ, номерАтомная масса(молярная масса)Электронная конфигурацияРадиус атомаХимические свойстваКовалентный радиусИонный радиусЭлектроотрицательностьЭлектродный потенциалСостояния окисленияИонизированная энергия(первый электрон)Термодинамические свойства простого веществаПлотность (до нет.)Температура плавленияТемпература кипенияУд тепло плавленияУд теплота испаренияМолярная теплоемкостьМолярный объемКристаллическая решетка простого веществаРетикулярная структураПараметры решеткиТемпература ДебаяДругие характеристикиТеплопроводностьКоличество CAS
Стронций (Sr), 38 |
87,62 (1) см (г / моль) |
Kr 5s2 |
215 вечера |
191 вечера |
(+ 2e) 112 вечера |
0,95 (шкала Полинга) |
-2,89 |
2 |
549,0 (5,69) кДж / моль (эВ) |
2,54 г / см³ |
1042 К |
1657 К |
9,20 кДж / моль |
144 кДж / моль |
26,79 Дж / (кмоль) |
33,7 см³ / моль |
гранецентрированная кубическая |
6 080 |
147 К |
(300 K) (35,4) Вт / (м K) |
7440-24-6 |
Соли стронция окрашивают пламя в интенсивный красный цвет. Эта функция позволяет отличить его от других элементов.
Месторождения
Сырьевая база стронция разрабатывается в США, Канаде, Китае, Турции, Иране, Мексике.
Также есть месторождения в России: Дагестан, Бурятия, Якутия, Красноярск, Пермский край, Тульская, Иркутская области. Плюс Курилы. Но они не используются — импорт выгоднее. Даже если ресурсы оцениваются в 160 миллионов тонн.
Где используется
Объем вещества зависит от модификации (природная или радиоактивная). Радиационно стойкие изделия поступают в гражданский оборот. Стронций используется как металл, его соединения и сплавы с другими металлами.
Природный
Широкое применение в традиционной промышленности и в новых технологиях:
- Металлурги связывают медь и ее сплавы со стронцием; добавлен свинец в батареи; сталь, чугун, медь очищаются от серы.
- Уран восстанавливается чистым стронцием (99,99.
- Соединения железа — это материал магнитов.
- Оксид — компонент сверхпроводящей керамики.
- Сплавы являются составной частью энергоемких аккумуляторов (в том числе атомных).
- Добавка стронция к стеклу делает его «щитом» на пути излучения. Это свойство используется при производстве экранов радаров, телевизоров и гаджетов.
- Хлорид металла добавляется в зубную пасту для укрепления зубной эмали.
Металл востребован пиротехниками. Благодаря его соединениям получаются карминно-красные вспышки фейерверков. Не зря русский гуру минералогии академик А.Е. Ферсман окрестил его «металлом красных фонарей». К световым сигналам добавляется магниевый сплав.
В медицине остеопороз лечится натуральным веществом.
Ежегодное мировое потребление стронция составляет 390-410 тыс. Тонн (металл плюс карбонат).
Радиоактивный
Вещество уранат является компонентом при производстве водорода для нужд энергетики (атомно-водородный сегмент).
Применение стронция-90
Титанат стронция-90 используется в производстве источников энергии.
Хлорид стронция-89 разрушает онкологию, терапевтический эффект сохраняется до полугода. Материал используют дерматологи, офтальмологи.
Нахождение в природе
Свободный стронций не обнаруживается из-за его высокой химической активности. Он содержится примерно в 40 минералах. Из них наиболее важным является целестин SrSO4 (51,2% Sr). Также добывается стронцианит SrCO3 (64,4% Sr). Эти два минерала имеют промышленное значение. Чаще всего стронций присутствует в качестве примеси в различных минералах кальция.
Другие минералы стронция включают:
- SrAl3 (AsO4) SO4 (OH) 6 — кеммлицит;
- Sr2Al (CO3) F5 — стенонит;
- SrAl2 (CO3) 2 (OH) 4 · H2O — дрессерит стронция;
- SrAl3 (PO4) 2 (OH) 5 H2O — гоязит;
- Sr2Al (PO4) 2OH — бузенит;
- SrAl3 (PO4) SO 4 (OH) 6 — сванбергит;
- Sr (AlSiO4) 2 — слозонит;
- Sr (AlSi3O8) 2 5H2O — пивстерит;
- Sr5 (AsO4) 3F — ферморит;
- Sr2 (B14O23) 8H2O — стронциййинорит;
- Sr2 (B5O9) Cl H2O — стронтиохилгардит;
- SrFe3 (PO4) 2 (OH) 5 H2O — лусунит;
- SrMn2 (VO4) 24H2O — сантафеит;
- Sr5 (PO4) 3OH — белый;
- SrV (Si2O7) — арадит;
- SrB2Si2O8 — пекливы.
По уровню физической распространенности в земной коре стронций занимает 23 место — его массовая доля составляет 0,014% (в литосфере — 0,045%). Мольная доля металла в земной коре составляет 0,0029 %.
Стронций содержится в морской воде (8 мг / л).
Месторождения
Известны месторождения в Калифорнии, Аризоне (США); Новая Гранада; Турция, Иран, Китай, Мексика, Канада, Малави.
Месторождения стронциевых минералов обнаружены в России, но в настоящее время не разрабатываются: Голубые камни (Дагестан), Мазуевское (Пермский край), Табольское (Тульская область), а также месторождения в Бурятии, Иркутской области, Красноярском крае, Якутии и Курильские острова.
Биологическая роль
Влияние на организм человека
Нельзя путать действие на организм человека природного стронция (нерадиоактивного, малотоксичного и к тому же широко используемого для лечения остеопороза) и радиоактивных изотопов стронция.
Природный стронций — неотъемлемая часть микроорганизмов, растений и животных. Стронций — аналог кальция, поэтому наиболее эффективно депонируется в костной ткани. В мягких тканях остается менее 1%. Стронций с высокой скоростью накапливается в организме детей до четырехлетнего возраста, когда костная ткань активно формируется. Метаболизм стронция изменяется при некоторых заболеваниях пищеварительной системы и сердечно-сосудистой системы.
Маршруты попадания:
- вода (ПДК стронция в воде в РФ составляет 8 мг / л, а в США — 4 мг / л)
- пищевые (помидоры, свекла, укроп, петрушка, редис, редис, лук, капуста, ячмень, рожь, пшеница)
- интратрахеальное поступление
- через кожу (кожный)
- вдыхание (через легкие)
- людям, чья работа связана со стронцием (в медицине радиоактивный стронций используется в качестве аппликаторов при лечении кожных и глазных заболеваний.
Основные области применения:
- стронций природный — радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, металлотерма, пищевая промышленность, производство магнитных материалов;
- радиоактивные — производство атомных электрических батарей, атомно-водородной энергетики, термоэлектрических генераторов радиоизотопов и др).
Влияние нерадиоактивного стронция встречается крайне редко и только под влиянием других факторов (дефицит кальция и витамина D, неправильное питание, нарушение соотношения таких микроэлементов, как барий, молибден, селен и др.). Так что он может вызывать у детей «стронциевый рахит» и «увскую болезнь» — повреждение и деформацию суставов, задержку роста и другие недуги.
Радиоактивный стронций практически всегда отрицательно влияет на организм человека. Накапливаясь в костях, он проникает в костную ткань и костный мозг, повышая риск развития злокачественных опухолей костей, а при попадании внутрь большого количества может вызвать лучевую болезнь.
Свойства атома стронция :
200 | Свойства атома | |
201 | Атомная масса (молярная масса) | 87,62 (1) а.е.м. (г / моль) |
202 | Электронная конфигурация | 1с2 2с2 2п6 3с2 3п6 3d10 4с2 4п6 5с2 |
203 | Электронная оболочка | K2 L8 M18 N8 O2 P0 Q0 R0
|
204 | Радиус атома (рассчитанный) | 219 вечера |
205 | Эмпирический радиус атома* | 200 вечера |
206 | Ковалентный радиус* | 195 вечера |
207 | Ионный радиус (кристаллический) | Sr2+
132 (18) вечера, 140 (20) вечера, 150 (10) вечера, 158 (12) вечера (в скобках указано координационное число — характеристика, определяющая количество ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле) |
208 | Радиус Ван-дер-Ваальса | 249 вечера |
209 | Электроны, протоны, нейтроны | 38 электронов, 38 протонов, 50 нейтронов |
210 | Семья (блок) | член семьи |
211 | Период в периодической таблице | 5 |
212 | Группа по периодической таблице | 2-я группа (по старой классификации — основная подгруппа 2-й группы) |
213 | Спектр излучения |