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.
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.
Свойства атома | |
---|---|
Название, символ, номер | Стронций / Strontium (Sr), 38 |
Атомная масса (молярная масса) |
87,62(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 | 1042 K |
Температура кипения | 1657 K |
Уд. теплота плавления | 9,20 кДж/моль |
Уд. теплота испарения | 144 кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 26,79 Дж/(K·моль) |
Молярный объём | 33,7 см³/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | кубическая гранецентрированая |
Параметры решётки | 6,080 Å |
Температура Дебая | 147 K |
Прочие характеристики | |
Теплопроводность | (300 K) (35,4) Вт/(м·К) |
Номер CAS | 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).
Титанат стронция-90 используют при производстве источников энергии.
Хлоридом стронция-89 уничтожают онкологию, терапевтический эффект сохраняется до полугода. Материал применяют дерматологи, офтальмологи.
Биологическое воздействие
Для живых организмов приемлемо воздействие природного стронция:
- Он не радиоактивен, с малой токсичностью.
- Подобно кальцию, 99% вещества аккумулируется скелетом. Особо быстро накапливается организмом детей младше четырех лет: костная ткань активно формируется в этом возрасте.
- Вещество попадает в организм с водой, пищей, через кожу, легкие, дыхательные пути.
По стандартам РФ, литр воды не должен содержать больше 8 мг стронция.
Он есть в зелени, зерновых, помидорах, свекле, редисе, луке, капусте.
Негативное влияние стронция возможно при следующих обстоятельствах:
- Работа на предприятии по его переработке.
- Нарушение баланса микроэлементов (нехватка кальция, витамина D) из-за неполноценного питания либо других болезней. Результат – деформация суставов, замедление роста у детей (стронциевый рахит).
Радиоактивный стронций смертельно опасен. Он поражает скелет, костный мозг, провоцируя онкологию.
Стоимость
На российском рынке представлена продукция разного состава.
Цена (руб./ кг):
- метацирконат – 6 793 – 7 150;
- углекислый – 145;
- хлористый – 500;
- азотнокислый – 290.
На вольфрамат и чистый металл цены договорные.