стронций

СТРОНЦИЙ (от назв. деревни Строншиан, Strontian, в Шотландии, близ которой был обнаружен; лат. Strontium) Sr

хим. элемент II гр. периодической системы, ат. н. 38, ат. м. 87,62; относится к щелочноземельным элементам. Природный С. состоит из четырех стабильных изотопов: ⁸⁸Sr(82,56%), ⁸⁶Sr(9,86%), ⁸⁷Sr(7,02%) и ⁸⁴Sr(0,56%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 1,21∙10⁻²⁸ м². Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 5s²; степень окисления +2, очень редко + 1; энергии ионизации Sr⁰ : Sr⁺ : Sr²⁺ соотв. равны 5,69410 и 11,0302 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,0; сродство к электрону —1,51 эВ; работа выхода электрона 2,35 эВ; атомный радиус 0,215 нм, ионный радиус (в скобках указано координац. число) Sr²⁺ 0,132 нм (6), 0,140 нм (8), 0,150 нм (10), 0,158 нм (12).

Содержание С. в земной коре 3,4∙10⁻²% по массе, в океа-нич. водах 11097000 т (8,1 мг/л). В своб. виде не встречается. С. образует ок. 40 минералов, из которых пром. значение имеют целестин (целестит) SrSO₄ и стронцианит SrCO₃. С. присутствует в качестве изоморфной примеси в разл. магниевых, кальциевых и бариевых минералах, а также содержится в прир. минерализов. водах (ок. 24% общих запасов С.). Среднее содержание С. в почвах 0,035% по массе, в речной воде 0,08 мг/л. Часть С. в океане концентрируется в железомарганцевых конкрециях (4900 т в год). Осн. месторождения стронциевых руд в СНГ, Великобритании, ФРГ, Франции, Испании, Мексике, США, Канаде и др.

Свойства. С. — мягкий серебристо-белый металл, ковкий и пластичный. В неочищенном состоянии окрашен в желтый цвет. Существует в трех полиморфных модификациях: до 231 °C устойчив α-Sr с кубич. гранецентрированной решеткой типа Cu, а = 0,6085 нм, z = 4, пространственная группа Fm3m, плотн. 2,63 г/см⁵; при температурах 231–623 °C-β-Sr с гексагон. решеткой типа Mg, а = 0,431 нм, с = 0,705 нм, z = 2, пространственная группа P6₃/ттс; выше 623 °C-γ-Sr с кубич. объемноцентрир. решеткой типа α-Fe, а = 0,485 нм, z = 2, пространственная группа Iт3т. Т.пл. 768 °C, т. кип. 1390 °C; 26,79 Дж/(моль∙К); ΔH_пл 8,2 кДж/моль, ΔH_исп 133,8 кДж/моль, 160,5 кДж/моль; 55,70 Дж/(моль∙К); давление пара 2,254∙10⁻⁶ Па (500 К), 2,861∙10⁻⁴ Па (580 К), 1,12∙10⁻² Па (660 К), 245,9 Па (1043 К); температурный коэф. линейного расширения 20,6∙10⁻⁶ К⁻¹ (273–503 К), 22,6∙10⁻⁶ К⁻¹ (503–773 К); ρ 0,2 мкОм∙м (0 °C), 21,5 мкОм∙м (22 °C), 60 мкОм∙м (400 °C), температурный коэф. ρ 5,2∙10⁻³ К⁻¹ (273–473 К); парамагнетик, магн. восприимчивость + 1,05∙10⁻⁹; γ 350 мН/м (768 °C). Пластичен, модуль упругости 16,0 ГПа, модуль сдвига 6,08 ГПа; σ_раст 49,0 МПа (20 °C), 53,9 МПа (110 °C), 200 МПа (200 °C), 1,0 МПа (700 °C); твердость по Бринеллю 190 МПа (20 °C), 90 МПа (200 °C), 2,0 МПа (700 °C); относит. удлинение 1,0% (20 °C), 5,3% (200 °C), 40% (700 °C).

С. отличается большой хим. активностью, по химическим свойствам сходен с Ca и Ва. Стандартный электродный потенциал Sr²⁺ /Sr⁰ — 2,89 В. При обычных температурах металлич. Sr взаимод. с воздухом, покрываясь пленкой из SrO и SrO₂ (см. стронция оксид), при нагр. воспламеняется. Энергично реагирует с водой с образованием Sr(OH)₂ и выделением H₂. Металлический С. взаимод. с галогенами, образуя стронция галогениды. С CO₂ реагирует при повышенных температурах: 5Sr + 2 CO₂ → SrC₂ + 4 SrO. При 300–400 °C с H₂ образует гидрид SrH₂, при натр. с S, Se и Те — соотв. сульфид SrS, селенид SrSe и теллурид SrTe, с N₂-нитрид Sr₃N₂, с углеродом-карбид SrC₂, с газообразным NH₃-амид Sr(NH₂)₂ и т. д.

В расплавл. состоянии С. образует однородные расплавы (растворы) со многими металлами, с Ca и Ba дает непрерывный ряд твердых растворов, образует интерметаллиды, напр. SrAl, SrAl₄, SrMg₂.

С. раств. в разб. кислотах с образованием солей и H₂. Конц. H₂SO₄ дает с С. SrSO₄, SO₂, H₂S и S, конц. HNO₃-Sr(NO₃)₂ и NO. При растворении С. в жидком NH₃ м. б. получен аддукт Sr(NH₃)₆. Хорошо раств. в воде хлорид, бромид, иодид, ацетат и некоторые др. соли С., плохо раств. сульфат, фторид, карбонат, оксалат, арсенит, хромат, иодат, фосфат, молибдат С.

Сульфат SrSO₄ — бесцветные кристаллы ромбич. сингонии (см. табл.); выше 1157 °C переходит в гексагон. β-SrSO₄, ΔH перехода α:β 10 кДж/моль; разлагается выше 1580 °C; растворимость в воде 0,0113 г в 100 мл при 0 °C; получают осаждением из растворов солей С. сульфатом Na; наполнитель при изготовлении красок и резины, утяжелитель в буровых жидкостях. Хромат SrCrO₄-желтые кристаллы моноклинной сингонии; получают осаждением из растворов H₂CrO₄ и Sr(OH)₂; желтый пигмент в производстве лаков, художеств, красок ("стронционовый желтый"), антикоррозионное покрытие для Zr, Mg, Al. Гексаферрит SrO∙6Fe₂ O₃ получают спеканием смеси Fe₂O₃ и SrCO₃ при 1000 °C; магн. материал.

Гидрид SrH₂ — бесцветные кристаллы ромбич. сингонии, выше 355 °C существует p-SrH₂, ΔH полиморфного перехода 7,2 кДж/моль; получают восстановлением SrO водородом при 700–800 °C или из Sr и H₂. Сульфид SrS — бесцветные кристаллы кубич. сингонии; разлагается водой; получают при нагр. Sr и S, восстановлением SrSO₄ углем, H₂ и др.; компонент люминофоров, фосфоресцирующих составов, средство для удаления волос в кожев. промышленности.

• см. также стронция карбонат, стронция нитрат, стронция титанат

Получение. Источники получения С. — прир. минералы целестин и стронцианит, перспективно использование прир. минерализов. вод. С. получают электролизом расплава SrCl₂, а также металлвтермич. восстановлением SrO или SrCl₂. Электролиз расплава (85% SrCl₂ + KC1 или NH₄Cl) ведут на никелевом или железном катоде при 800 °C. Предварительно восстанавливают целестиновый концентрат до SrS углем при нагр. с послед. обработкой SrS соляной кислотой и обезвоживанием образовавшегося SrCl₂. Полученный этим методом С. содержит 0,3–0,4% К. Для металлотермич. восстановления SrO используют Al, Si или ферросилиций. Процесс ведут при 1000 °C в вакууме в стальной трубке. SrCl₂ восстанавливают металлич. Mg в атмосфере H₂.

Стронцианитовый концентрат разлагают обжигом при 1200 °C с послед. растворением SrO в воде или кислотах либо непосредств. растворением стронцианита в азотной или соляной кислоте.

С. может быть также получен при нагр. в вакууме SrH₂ (1000 °C), Sr₃N₂ (140–150 °C) или Sr(NH₃)₆. С. очищают перегонкой в вакууме. Радиоактивные изотопы С. образуются при делении ²³⁵U. Изотоп ⁸⁹Sr(T_1/2 50,5 сут) получают также в реакторах из стабильного С. по реакции: ⁸⁸Sr(n, γ) ⁸⁹Sr или в циклотроне: ⁸⁸Sr(d, p) ⁸⁹Sr.

Определение. Наиб. надежный метод качеств. обнаружения и количеств. определения С. в прир. и пром. объектах-пламенная фотометрия. Качественно С. может быть обнаружен по карминово-красному окрашиванию пламени. Количественно С. определяют также гравиметрически в виде сульфата (осаждением из водно-этанольного раствора), карбоната или оксалата, а также методом комплексонометрич. титрования комплексоном III.

Радиоактивный С. определяют по дочернему ⁹⁰Y, осаждаемому в виде оксалата. В продуктах питания и золе костной ткани ⁹⁰Y выделяют экстракцией. В пищ. продуктах, растительности и костной ткани ⁸⁹Sr определяют осаждением дымящей HNO₃ с послед. определением активности ⁸⁹Sr.

Применение. Металлический С. ограниченно используют в технике для раскисления меди и бронзы, в качестве легирующих добавок к сплавам Mg, Al, Pb, Ni и Cu, как геттер в электровакуумной технике. Более широко используют соединения С. при изготовлении спец. оптич. стекол, стекол для кинескопов электронных трубок, в пиротехн. составах (дают карминово-красное пламя), фосфоресцирующих составах, в производстве ферромагн. и люминесцентных материалов, эмиссионных покрытий радиоламп и т. д.

Соли С., в т. ч. радиоактивного С., применяют в терапии кожных болезней, соли жирных кислот — при изготовлении консистентных смазок. ⁹⁰Sr-источник β-излучения.

Хранят С. в закрытой стеклянной посуде под слоем керосина.

Осн. источники загрязнения природы стабильным С. — сточные воды металлургич., электротехн., стекольного, ке-рамич. и свеклосахарного производства. Радиоактивный С. может поступать в окружающую среду в результате ядерных испытаний и аварий на АЭС. При крупных ядерных испытаниях выход ⁹⁰Sr(T_1/2 29,12 лет, β-излучатель) составляет 3,5%. Небольшие количества ⁹⁰Sr, образующиеся в ядерных реакторах, из-за дефектов в оболочке твэла могут поступать в теплоноситель, а затем при его очистке попадать в жидкие и газообразные отходы. ⁹⁰Sr как аналог Ca активно участвует в обмене веществ у растений. В растения ⁹⁰Sr попадает при загрязнении листьев и из почвы через корни. Особенно много ⁹⁰Sr накапливают бобовые, корне- и клубнеплоды и злаки.

При избытке С. прежде всего поражаются костная ткань, печень и кровь. ПДК С. в воде 8 мг/л, в воздухе для гидроксида, нитрата и оксида С. 1 мг/м³, для карбоната, сульфата и фосфата 6 мг/м³. Радиоактивный С. избирательно накапливается в скелете, мягкие ткани задерживают менее 1%, с возрастом отложение ⁹⁰Sr в скелете понижается, у мужчин он накапливается больше, чем у женщин, в первые месяцы жизни ребенка отложение ⁹⁰Sr на порядок, а ⁸⁹Sr на два порядка выше, чем у взрослого человека. Для категории А допустимая концентрация ⁹⁰Sr в воздухе рабочей зоны ДK_А 4,4∙10⁻² Бк/л, допустимое содержание в костях ДC_А 7,4∙10⁴ Бк, в легких 2,8∙10⁴ Бк.

С. открыт в 1790 А. Крофордом, металлический С. получен впервые Г. Дэви в 1808.

^{Лит.: Получение стронция. Обзор литературы, М., 1972; Аналитическая химия стронция, М.„ 1978; Технология соединений бария и стронция, под ред. Ф.И. Стригунова, Э.Б. Гитиса, Хр., 1979; Алейникова М. Л., Клименко И. А., Стронций в природных и сбросных водах и способы его извлечения, М., 1980; Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества. Справочник, Л., 1990.}

_{В. П. Данилов}