鍶(Strontium)是(shi)一種(zhong)化學元素(su),元素(su)符號(hao)是(shi)Sr,被(bei)發現于1791-1792年間,英(ying)國化學家、醫生荷普(pu)研(yan)究礦石時,肯定其中含有一種(zhong)新土,就(jiu)從它的產地Strontian命名它為strontia(鍶土)。
鍶(si)是(shi)一(yi)(yi)種銀白色(se)帶黃色(se)光澤的(de)堿土金屬(shu)。是(shi)堿土金屬(shu)中豐度第(di)二小的(de)元素(su)(su),僅次于鈹。單(dan)質可(ke)(ke)由(you)電(dian)(dian)解熔融的(de)氯化鍶(si)而制得。鍶(si)元素(su)(su)廣泛存(cun)在(zai)在(zai)土壤、海水中,是(shi)一(yi)(yi)種微量元素(su)(su),具有防止動(dong)脈硬(ying)化,防止血(xue)栓(shuan)形成的(de)功能。用于制造合金、光電(dian)(dian)管、煙火、化學試劑(ji)等。同位(wei)素(su)(su)90鍶(si)有放(fang)射(she)(she)性(xing),半衰期是(shi)28.1年,可(ke)(ke)作β射(she)(she)線放(fang)射(she)(she)源。
鍶的(de)發現是從(cong)一種礦(kuang)石開始(shi)的(de)。大約在(zai)1787年間,在(zai)歐洲一些(xie)展覽會上展出從(cong)英(ying)國蘇格蘭恩特(te)朗蒂安地方的(de)鉛礦(kuang)中采得的(de)一種礦(kuang)石。一些(xie)化(hua)學家認為它是一種螢石。
1790年間英國(guo)醫生克(ke)勞福(fu)德分析研究了這(zhe)(zhe)種礦(kuang)石,把(ba)它(ta)溶(rong)解在(zai)鹽酸中,獲得一種氯(lv)化(hua)(hua)物(wu),在(zai)多方面和(he)氯(lv)化(hua)(hua)鋇的(de)(de)性質不(bu)同。這(zhe)(zhe)種氯(lv)化(hua)(hua)物(wu)在(zai)水中的(de)(de)溶(rong)解度比氯(lv)化(hua)(hua)鋇大(da),在(zai)熱水中的(de)(de)溶(rong)解度又比在(zai)冷(leng)水中大(da)得多,在(zai)溶(rong)于水后使(shi)溫度降低的(de)(de)效應較大(da)。它(ta)和(he)氯(lv)化(hua)(hua)鋇的(de)(de)結(jie)晶形也不(bu)同。他(ta)認為其中可能存(cun)在(zai)一種新土(氧化(hua)(hua)物(wu))。
此后不久,大約在(zai)(zai)1791~1792年間,英國化(hua)學家、醫生荷普(pu)再次研(yan)究了這種(zhong)礦(kuang)石,明(ming)確它(ta)是碳酸(suan)鹽,但(dan)是與碳酸(suan)鋇不同,肯定其中(zhong)含有(you)一種(zhong)新土,就從(cong)它(ta)的(de)(de)產地(di)Strontian命名它(ta)為strontia(鍶(si)(si)土)。他(ta)指出鍶(si)(si)土比(bi)石灰和(he)重土更(geng)易吸收水(shui)分,它(ta)在(zai)(zai)水(shui)中(zhong)的(de)(de)溶解度很大,且在(zai)(zai)熱水(shui)中(zhong)的(de)(de)比(bi)在(zai)(zai)冷水(shui)中(zhong)溶解的(de)(de)量(liang)大得多。并且他(ta)指出它(ta)的(de)(de)化(hua)合物在(zai)(zai)火焰中(zhong)呈洋紅色,而鋇的(de)(de)化(hua)合物在(zai)(zai)火焰中(zhong)呈現(xian)綠(lv)色。
這樣,在1789年(nian)拉瓦錫發表的元素表中(zhong)就沒有來(lai)得(de)及把鍶(si)土排(pai)進去,戴(dai)維卻趕上(shang)了,在1808年(nian)利用電解法,從碳酸鍶(si)中(zhong)分離出(chu)金屬(shu)鍶(si),就命名(ming)為strontium,元素符號為Sr。
世(shi)界(jie)范圍內(nei)的(de)(de)土壤(rang)樣本都含(han)(han)有大約300mg/kg的(de)(de)鍶(si)。輸入到海(hai)洋(yang)的(de)(de)鍶(si)主要(80%)是由于碳酸鹽、硫(liu)酸鹽的(de)(de)風化。海(hai)水(shui)含(han)(han)有7mg/L的(de)(de)鍶(si),相對于天(tian)青石沉淀來說(shuo),是不(bu)飽和的(de)(de)。Sr在鹽中的(de)(de)濃(nong)度為221μg/g。世(shi)界(jie)河水(shui)的(de)(de)鍶(si)/鈣比(bi)率是5×10-3,以河水(shui)含(han)(han)鍶(si)68.5μg/L計(ji)算,排(pai)放到海(hai)水(shui)中的(de)(de)鍶(si)(至少)是22噸/年。天(tian)青石組(zu)成了浮游生物(wu)棘谷(gu)蟲的(de)(de)骨骼(灰燼中有21.8%的(de)(de)Sr)。有證(zheng)據表(biao)明(ming),動物(wu)骨骼中的(de)(de)鍶(si)含(han)(han)量比(bi)人的(de)(de)高。
鍶(si)在地殼(ke)中的豐度(du)為3.7×10-2%,最重要(yao)的礦物(wu)是天青石SrSO4和菱鍶(si)礦SrCO3。
鍶在(zai)空氣(qi)中加熱到熔點時立即燃燒,火焰呈紅色(se)。自然(ran)界存在(zai)鍶-84、鍶-86、鍶-87、鍶-88四種穩定同位素,自然(ran)界中的(de)鍶-90是鈾-235的(de)裂變產物,半衰期為28.1年。
外觀 銀白色的(de),有光澤的(de)金屬,屬立方(fang)晶系(xi)
質地 質軟
導電性 容易導電
傳熱性 容易傳熱
密度 2.54g/cm3
熔點 769℃
沸點 1384℃
原子體積(ji) 34.496cm3/mol
原子(zi)半徑 215pm
鍶的(de)化(hua)學(xue)性質活潑,加熱到(dao)熔點(769℃)時(shi)可以燃燒生成氧(yang)(yang)化(hua)鍶(SrO),在加壓條件下跟氧(yang)(yang)氣化(hua)合(he)生成過氧(yang)(yang)化(hua)鍶(SrO2)。
鍶跟鹵素、硫、硒等容易化合,常溫時可以跟氮化合生(sheng)(sheng)成氮化鍶(Sr3N2),加熱時跟氫化合生(sheng)(sheng)成氫化鍶(SrH2)。跟鹽酸(suan)、稀(xi)硫酸(suan)劇烈(lie)反(fan)應放出氫氣。
鍶(si)在常溫下(xia)跟水反應(ying)生成氫(qing)氧化鍶(si)和(he)氫(qing)氣。鍶(si)在空(kong)氣中表面(mian)會被氧化成黃色。由于(yu)鍶(si)很(hen)活潑(po),應(ying)保存在煤油中。
鍶(si)是一種活潑金屬,化學性質與Ca或Ba類似。水溶性鍶(si)鹽(yan)有SrX2,這里X=Cl-,Br-,I-,NO2-,NO3-,ClO3-,ClO4-,BrO3-,CN-。含有C22-的(de)(de)SrC2和Sr3N2有顯著的(de)(de)離(li)子性。不溶于水的(de)(de)Sr鹽(yan)有SrF2、SrSO3,SrSO4,SrMoO4,SrHP4,SrSeO4、SrB6等。
Pedersen發現(xian)的(de)多(duo)環醚,所謂的(de)冠(guan)狀化合物(wu),以及被Lehn等發現(xian)并稱為“穴狀配體”的(de)重阿扎聚氧(yang)化二環化合物(wu)也會和(he)Sr2+形(xing)成(cheng)1:1的(de)化合物(wu).。
鍶(si)是堿(jian)土金屬中(zhong)豐(feng)度第二(er)小的元(yuan)素(su)。在(zai)自然界(jie)主要以(yi)化合態存在(zai),主要的礦(kuang)(kuang)石(shi)有天(tian)青石(shi)(SrSO4),菱鍶(si)礦(kuang)(kuang)(SrCO3)。
不論是(shi)(shi)在(zai)用(yong)(yong)碳還(huan)原(yuan)SrS然后反應的(de)(de)(de)制(zhi)造過(guo)程中(zhong)還(huan)是(shi)(shi)在(zai)蘇打處理過(guo)程中(zhong),天青石都是(shi)(shi)制(zhi)造SrCO3的(de)(de)(de)起(qi)始物(wu)(wu)質,由于(yu)碳酸鍶可以(yi)制(zhi)造出其它Sr化合物(wu)(wu),用(yong)(yong)于(yu)提純(chun)制(zhi)造陶瓷永磁(ci)體的(de)(de)(de)Zn(清除Pb和Cd),用(yong)(yong)作(zuo)制(zhi)造電(dian)視熒光屏(ping),它是(shi)(shi)最重要(yao)的(de)(de)(de)Sr化合物(wu)(wu)。Sr(NO3)2用(yong)(yong)于(yu)煙火裝置,SrO用(yong)(yong)于(yu)鋁(lv)的(de)(de)(de)冶煉,Sr、SrCl2用(yong)(yong)于(yu)修補牙齒。Sr(OH)2早(zao)已用(yong)(yong)于(yu)磨拉石的(de)(de)(de)提純(chun)。
金(jin)(jin)屬(shu)鍶用(yong)于制造合金(jin)(jin)、光電管、照明燈。它的化合物用(yong)于制信號彈、煙火等。
鍶-90可(ke)做β射線的放(fang)射源,對人體(ti)(ti)有相當大的危(wei)害(hai),半(ban)衰期(qi)為28.1年,它(ta)在(zai)核試驗中(zhong)由鈾產生(sheng),以粉塵的形態被人體(ti)(ti)吸入,對人體(ti)(ti)產生(sheng)放(fang)射性傷害(hai)。
鍶-87m因其(qi)會(hui)釋放(fang)γ射(she)線(xian)而在醫學上有(you)一定(ding)(ding)的(de)應用。把鍶-87m引入患者體(ti)內,待骨(gu)骼吸收(shou)后,用輻射(she)檢測器可測定(ding)(ding)其(qi)在人(ren)(ren)體(ti)骨(gu)骼中所處的(de)位置,并確定(ding)(ding)人(ren)(ren)體(ti)中出現異常(chang)的(de)情況。鍶-87m雖(sui)然半衰期只有(you)2.8小(xiao)時,但會(hui)很快從人(ren)(ren)體(ti)中排出,因此,人(ren)(ren)體(ti)所受輻射(she)量很小(xiao)。
中國鍶原(yuan)子光鐘:與現(xian)(xian)行的銫原(yuan)子鐘比較,中國鍶原(yuan)子光鐘具有實現(xian)(xian)更高準(zhun)確度的潛(qian)力,被(bei)公認為下一(yi)代時間頻率基準(zhun)。用光鐘替代現(xian)(xian)行的銫原(yuan)子噴(pen)泉鐘來(lai)重新定(ding)(ding)義秒(miao),可以(yi)顯著(zhu)提(ti)高衛星導航系統的定(ding)(ding)位精度。
工業上從(cong)天青石(shi)礦提取鍶鹽。常(chang)用熱還(huan)原法,用鋁(lv)還(huan)原氧化(hua)鍶制(zhi)備金屬鍶,或電(dian)解熔融的氯化(hua)鍶和氯化(hua)鉀制(zhi)備金屬鍶。
放射(she)性鍶進(jin)入人體后會(hui)導致(zhi)癌癥。
鍶鹽工(gong)(gong)廠工(gong)(gong)人的膽堿(jian)酯酶、乙酰膽堿(jian)酯酶活性在職業暴露期間(jian)會被明(ming)顯削弱。
放(fang)射性90Sr存(cun)在于(yu)核爆炸(zha)的(de)輻射微(wei)塵中。由于(yu)鍶和鈣性質相似,它是一種強烈的(de)污染源。在IPCS-WHO的(de)環境健康標準文獻中曾概括了90Sr的(de)人放(fang)射性暴露。
英國(guo)的Papworth研究了Sr的吸收(shou)和在(zai)骨骼(ge)中的轉變。
澳大(da)利亞的(de)(de)鍶暴露工人尿液中的(de)(de)濃度為0.5-5.0pCl/L(正常的(de)(de)是(shi)<2pCl/L)。
美國一項長達18年的對獵犬(quan)的90Sr終(zhong)生毒(du)性研究觀察(cha)到毒(du)性和劑(ji)量有關。
哺乳動(dong)物對Sr的(de)(de)排泄模式(shi)隨物種不(bu)同而不(bu)同。對人類來說吸收的(de)(de)鍶(si)有90%通(tong)過尿液(ye)排泄。
食物中(zhong)的(de)藻酸鈉會加速老鼠對Sr的(de)排泄。
只有蘇聯規定了Sr化合物的(de)TLV。對于(yu)Sr(NO3)2,SrO,Sr(OH)2浮質,建議(yi)的(de)極(ji)限是1mg Sr/m3。飲用水中允許的(de)忍耐極(ji)限是2mg Sr/L。
德國沒(mei)有規定SrCrO4的(de)(de)MAK值(zhi),但是(shi)建議的(de)(de)技術指導濃度(du)是(shi)0.1mg CrO3/m3。
沒有發現(xian)文(wen)獻中有正(zheng)常血清鍶(si)(si)濃度值。Schroder和Nason提出在全(quan)身的血中有0.17mg的鍶(si)(si)。Biswas等研究了指甲中的鍶(si)(si)濃度,一個澳(ao)大(da)利亞小組測量了骨骼中的鍶(si)(si)濃度(100-120mg Sr/kg)。牙齒表層琺瑯的鍶(si)(si)濃度為(wei)300mg/kg,這是由于飲用水(shui)中含有鍶(si)(si)(0.02-34mg/L)。