鍶(Strontium)是一種化學元(yuan)素(su),元(yuan)素(su)符號(hao)是Sr,被(bei)發(fa)現于(yu)1791-1792年(nian)間,英國化學家、醫生(sheng)荷(he)普研究礦石時,肯定其中含有一種新土,就從(cong)它(ta)的產地(di)Strontian命名(ming)它(ta)為strontia(鍶土)。
鍶(si)是一(yi)種(zhong)銀(yin)白色(se)(se)帶黃色(se)(se)光澤的(de)堿土金屬(shu)。是堿土金屬(shu)中豐(feng)度第二小的(de)元素(su),僅次于鈹。單質可由電(dian)解熔融(rong)的(de)氯化(hua)鍶(si)而制(zhi)得。鍶(si)元素(su)廣泛存在在土壤、海水中,是一(yi)種(zhong)微量元素(su),具有(you)防止動脈硬(ying)化(hua),防止血栓(shuan)形(xing)成(cheng)的(de)功能(neng)。用于制(zhi)造合金、光電(dian)管、煙火(huo)、化(hua)學(xue)試劑等。同位素(su)90鍶(si)有(you)放(fang)射(she)(she)性,半衰(shuai)期是28.1年,可作β射(she)(she)線放(fang)射(she)(she)源(yuan)。
鍶的發現是(shi)從(cong)一種礦石(shi)開始的。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(guo)蘇格蘭恩(en)特朗蒂安地方的鉛(qian)礦中采得的一種礦石(shi)。一些(xie)化學家認為它是(shi)一種螢(ying)石(shi)。
1790年間英國醫生克(ke)勞福德分析研(yan)究了這(zhe)(zhe)種(zhong)礦石,把它(ta)溶(rong)(rong)解在(zai)(zai)鹽酸中,獲(huo)得一(yi)種(zhong)氯化(hua)物,在(zai)(zai)多(duo)(duo)方面和氯化(hua)鋇(bei)的(de)(de)性質不同。這(zhe)(zhe)種(zhong)氯化(hua)物在(zai)(zai)水(shui)中的(de)(de)溶(rong)(rong)解度(du)比氯化(hua)鋇(bei)大,在(zai)(zai)熱水(shui)中的(de)(de)溶(rong)(rong)解度(du)又比在(zai)(zai)冷水(shui)中大得多(duo)(duo),在(zai)(zai)溶(rong)(rong)于水(shui)后使溫度(du)降(jiang)低的(de)(de)效應較大。它(ta)和氯化(hua)鋇(bei)的(de)(de)結晶形也不同。他認為其中可能(neng)存(cun)在(zai)(zai)一(yi)種(zhong)新土(氧化(hua)物)。
此后(hou)不(bu)久,大(da)約在(zai)(zai)1791~1792年間,英國化(hua)(hua)學家(jia)、醫生(sheng)荷普再次研究了這種礦(kuang)石,明(ming)確它(ta)(ta)是碳酸鹽,但是與(yu)碳酸鋇不(bu)同(tong),肯定其中(zhong)(zhong)含有一種新土(tu)(tu),就從(cong)它(ta)(ta)的(de)產(chan)地Strontian命名它(ta)(ta)為(wei)strontia(鍶土(tu)(tu))。他指(zhi)出(chu)鍶土(tu)(tu)比(bi)石灰(hui)和重土(tu)(tu)更(geng)易吸收(shou)水(shui)分(fen),它(ta)(ta)在(zai)(zai)水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)溶解度(du)很(hen)大(da),且在(zai)(zai)熱水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)比(bi)在(zai)(zai)冷水(shui)中(zhong)(zhong)溶解的(de)量(liang)大(da)得多。并且他指(zhi)出(chu)它(ta)(ta)的(de)化(hua)(hua)合物(wu)在(zai)(zai)火(huo)焰(yan)中(zhong)(zhong)呈(cheng)洋紅色,而鋇的(de)化(hua)(hua)合物(wu)在(zai)(zai)火(huo)焰(yan)中(zhong)(zhong)呈(cheng)現綠色。
這樣,在1789年拉瓦(wa)錫發表的元(yuan)素表中就(jiu)沒有來得及把鍶土排進去,戴維(wei)卻(que)趕上了,在1808年利用電解法,從(cong)碳酸鍶中分離出金屬鍶,就(jiu)命名為strontium,元(yuan)素符號為Sr。
世界范圍(wei)內的(de)土壤樣本都含(han)有(you)大約300mg/kg的(de)鍶(si)。輸入到(dao)海洋的(de)鍶(si)主要(80%)是由(you)于(yu)碳酸(suan)鹽(yan)、硫(liu)酸(suan)鹽(yan)的(de)風化。海水(shui)含(han)有(you)7mg/L的(de)鍶(si),相對(dui)于(yu)天青(qing)石(shi)沉淀來說,是不飽和的(de)。Sr在鹽(yan)中(zhong)的(de)濃度(du)為221μg/g。世界河水(shui)的(de)鍶(si)/鈣(gai)比率是5×10-3,以河水(shui)含(han)鍶(si)68.5μg/L計算,排放到(dao)海水(shui)中(zhong)的(de)鍶(si)(至少)是22噸/年。天青(qing)石(shi)組成了(le)浮(fu)游生物棘谷(gu)蟲的(de)骨骼(灰燼中(zhong)有(you)21.8%的(de)Sr)。有(you)證據表明,動物骨骼中(zhong)的(de)鍶(si)含(han)量比人(ren)的(de)高。
鍶在地殼(ke)中的豐度為3.7×10-2%,最(zui)重要的礦(kuang)物是天青石SrSO4和菱(ling)鍶礦(kuang)SrCO3。
鍶(si)在空氣中(zhong)加(jia)熱到(dao)熔點(dian)時立即(ji)燃燒,火焰呈(cheng)紅色。自然界(jie)存在鍶(si)-84、鍶(si)-86、鍶(si)-87、鍶(si)-88四種(zhong)穩定同位素(su),自然界(jie)中(zhong)的鍶(si)-90是鈾-235的裂變產物(wu),半衰(shuai)期(qi)為28.1年。
外觀 銀白(bai)色的(de),有光澤的(de)金屬,屬立方(fang)晶(jing)系
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 34.496cm3/mol
原(yuan)子半徑 215pm
鍶(si)(si)的化(hua)學性質活潑(po),加熱到熔點(769℃)時(shi)可以燃燒生成氧(yang)(yang)化(hua)鍶(si)(si)(SrO),在加壓條件下跟氧(yang)(yang)氣化(hua)合生成過氧(yang)(yang)化(hua)鍶(si)(si)(SrO2)。
鍶(si)跟鹵素、硫、硒等容易化合,常溫(wen)時可以(yi)跟氮化合生成氮化鍶(si)(Sr3N2),加熱時跟氫化合生成氫化鍶(si)(SrH2)。跟鹽酸、稀硫酸劇烈反應放出(chu)氫氣(qi)。
鍶(si)(si)在(zai)常溫下跟水反應(ying)生成(cheng)氫氧化鍶(si)(si)和(he)氫氣(qi)。鍶(si)(si)在(zai)空氣(qi)中表面會被(bei)氧化成(cheng)黃(huang)色。由(you)于鍶(si)(si)很活潑,應(ying)保存在(zai)煤油中。
鍶是一種活潑金(jin)屬,化學(xue)性(xing)質與Ca或Ba類似。水溶(rong)性(xing)鍶鹽有SrX2,這里X=Cl-,Br-,I-,NO2-,NO3-,ClO3-,ClO4-,BrO3-,CN-。含(han)有C22-的SrC2和Sr3N2有顯著的離子性(xing)。不(bu)溶(rong)于水的Sr鹽有SrF2、SrSO3,SrSO4,SrMoO4,SrHP4,SrSeO4、SrB6等。
Pedersen發現的多環(huan)醚,所謂的冠狀(zhuang)化(hua)合物(wu),以及被Lehn等發現并稱為“穴狀(zhuang)配(pei)體(ti)”的重阿扎(zha)聚氧(yang)化(hua)二環(huan)化(hua)合物(wu)也(ye)會和Sr2+形成1:1的化(hua)合物(wu).。
鍶(si)是堿土金屬(shu)中豐度第二小的元素。在(zai)自然界主要以化合態存(cun)在(zai),主要的礦石有(you)天青石(SrSO4),菱鍶(si)礦(SrCO3)。
不論是在用(yong)(yong)碳(tan)還原SrS然(ran)后反應的制造(zao)(zao)(zao)(zao)過程中還是在蘇(su)打處理過程中,天青(qing)石都(dou)是制造(zao)(zao)(zao)(zao)SrCO3的起始物質,由于(yu)(yu)碳(tan)酸(suan)鍶可以(yi)制造(zao)(zao)(zao)(zao)出其它Sr化合(he)物,用(yong)(yong)于(yu)(yu)提(ti)純制造(zao)(zao)(zao)(zao)陶瓷永(yong)磁體的Zn(清(qing)除Pb和Cd),用(yong)(yong)作(zuo)制造(zao)(zao)(zao)(zao)電視(shi)熒光屏(ping),它是最重(zhong)要的Sr化合(he)物。Sr(NO3)2用(yong)(yong)于(yu)(yu)煙火裝置,SrO用(yong)(yong)于(yu)(yu)鋁的冶煉,Sr、SrCl2用(yong)(yong)于(yu)(yu)修補牙(ya)齒。Sr(OH)2早已用(yong)(yong)于(yu)(yu)磨拉石的提(ti)純。
金(jin)屬鍶用于制(zhi)造合金(jin)、光電管、照明燈。它的化合物用于制(zhi)信(xin)號彈、煙火等(deng)。
鍶(si)-90可做β射線的放(fang)射源,對人體有相當大(da)的危(wei)害,半衰期為28.1年,它在核試驗中(zhong)由鈾產(chan)生(sheng),以粉塵的形(xing)態(tai)被人體吸入,對人體產(chan)生(sheng)放(fang)射性傷害。
鍶(si)-87m因其(qi)(qi)會(hui)釋放γ射線而在(zai)醫學上有一定的(de)應(ying)用(yong)。把鍶(si)-87m引入患者體(ti)內(nei),待骨骼吸收(shou)后,用(yong)輻射檢測器可測定其(qi)(qi)在(zai)人(ren)體(ti)骨骼中(zhong)所處的(de)位置,并確定人(ren)體(ti)中(zhong)出現異常的(de)情況。鍶(si)-87m雖然(ran)半衰(shuai)期只有2.8小時(shi),但會(hui)很快(kuai)從人(ren)體(ti)中(zhong)排出,因此,人(ren)體(ti)所受輻射量很小。
中國鍶原(yuan)子光(guang)(guang)(guang)鐘(zhong)(zhong):與現行的銫原(yuan)子鐘(zhong)(zhong)比(bi)較,中國鍶原(yuan)子光(guang)(guang)(guang)鐘(zhong)(zhong)具有實(shi)現更高(gao)(gao)準確度(du)的潛力,被公認為下一代時間頻(pin)率基準。用光(guang)(guang)(guang)鐘(zhong)(zhong)替代現行的銫原(yuan)子噴泉鐘(zhong)(zhong)來重新定(ding)(ding)義秒,可以顯著提高(gao)(gao)衛星導航系統的定(ding)(ding)位精(jing)度(du)。
工業(ye)上從天青石礦提取(qu)鍶(si)鹽(yan)。常用熱還(huan)(huan)原(yuan)法,用鋁還(huan)(huan)原(yuan)氧化鍶(si)制備金屬(shu)(shu)鍶(si),或電解熔(rong)融的氯(lv)化鍶(si)和氯(lv)化鉀制備金屬(shu)(shu)鍶(si)。
放射性鍶進入人體后會導致癌癥(zheng)。
鍶鹽工廠工人(ren)的(de)膽(dan)堿(jian)酯酶(mei)、乙(yi)酰(xian)膽(dan)堿(jian)酯酶(mei)活性在職業暴(bao)露期間會(hui)被明(ming)顯削弱。
放(fang)射(she)(she)性90Sr存在(zai)于核(he)爆(bao)炸的(de)(de)輻射(she)(she)微(wei)塵中。由于鍶和鈣性質相似,它(ta)是(shi)一(yi)種強烈(lie)的(de)(de)污染(ran)源。在(zai)IPCS-WHO的(de)(de)環境健康標準文獻中曾概(gai)括了(le)90Sr的(de)(de)人(ren)放(fang)射(she)(she)性暴(bao)露。
英國(guo)的(de)(de)Papworth研究了Sr的(de)(de)吸收(shou)和在骨骼中的(de)(de)轉變。
澳大利(li)亞(ya)的鍶暴露工人尿液(ye)中的濃度(du)為0.5-5.0pCl/L(正常的是(shi)<2pCl/L)。
美國(guo)一項長達18年的對獵犬(quan)的90Sr終生毒性研究(jiu)觀察(cha)到毒性和劑量有關。
哺乳(ru)動(dong)物對Sr的排泄模式隨(sui)物種不同(tong)而(er)不同(tong)。對人類(lei)來說吸收的鍶有90%通過(guo)尿液排泄。
食物中的(de)藻酸鈉會加速老鼠(shu)對Sr的(de)排泄。
只有(you)蘇聯(lian)規定了(le)Sr化合物的TLV。對于Sr(NO3)2,SrO,Sr(OH)2浮質,建議的極(ji)限是1mg Sr/m3。飲用水中允許的忍耐(nai)極(ji)限是2mg Sr/L。
德國沒(mei)有規定(ding)SrCrO4的(de)MAK值,但(dan)是(shi)建議的(de)技術(shu)指導濃度是(shi)0.1mg CrO3/m3。
沒(mei)有發(fa)現文獻中有正常血清(qing)鍶(si)(si)(si)(si)濃(nong)度(du)值(zhi)。Schroder和Nason提出在全身(shen)的(de)血中有0.17mg的(de)鍶(si)(si)(si)(si)。Biswas等研究了指(zhi)甲(jia)中的(de)鍶(si)(si)(si)(si)濃(nong)度(du),一個澳大(da)利亞(ya)小組測量了骨骼中的(de)鍶(si)(si)(si)(si)濃(nong)度(du)(100-120mg Sr/kg)。牙齒表層琺瑯的(de)鍶(si)(si)(si)(si)濃(nong)度(du)為300mg/kg,這是由(you)于飲(yin)用水中含(han)有鍶(si)(si)(si)(si)(0.02-34mg/L)。