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;
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(T1/2 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(T1/2 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 ДKА 4,4∙10−2 Бк/л, допустимое содержание в костях ДCА 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
Химическая энциклопедия