История и происхождение названия
Стронций открывали несколько раз: Кроуфорд (1790 г.) и Хоп (1792 г.) в Англии, Клапрот (1793 г.) в Германии и Т. Е. Ловиц (1795 г.) в России. Металлический стронций (в виде амальгамы) получил в 1808 г. английский ученый Г. Дэви путем электролиза влажного оксида стронция на ртутном катоде. Название элемента происходит от деревни Стронциан (Шотландия). Вблизи этой деревни нашли минерал витерит (ВаСО3), при исследовании которого была выделена новая «земля», т. е. оксид нового элемента.
Нахождение в природе
Содержание стронция в земной коре 3,4*10-2% по массе (шестнадцатое место среди элементов). Обычно он присутствует в различных кальциевых минералах в виде примеси. Всего известно около двадцати минералов, содержащих стронций. Из них только два — стронцианит SrC03 и целестин SrS04 имеют промышленное значение для получения стронция.
Стронций — серебристо-белый, достаточно легкий (плотность 2,63 г/см3), мягкий металл, легко режется ножом. Он плавится при 770°С, а кипит при 380°С. Соли стронция окрашивают пламя в карминово-красный цвет, что издавна сделало их одной из постоянно использующихся добавок в различные пиротехнические составы. Красные гроздья праздничных салютов, тревожный огонь сигнальных ракет, следы, прочерчиваемые в небе трассирующими пулями,— все это «росчерк» соединений стронция —«металла красных огней» (так назвал стронций академик А. Ферсман).
· SrAl3(AsO4)SO4(OH)6 — кеммлицит;
· Sr2Al(CO3)F5 — стенонит;
· SrAl2(CO3)2(OH)4•Н2О — стронциодрессерит;
· SrAl3(PO4)2(OH)5•Н2О — гойясит;
· Sr2Al(PO4)2OH — гудкенит;
· SrAl3(PO4)SO4(OH)6 — сванбергит;
· Sr(AlSiO4)2 — слосонит;
· Sr(AlSi3O8)2•5Н2О — брюстерит;
· Sr5(AsO4)3F — ферморит;
· Sr2(B14O23)•8Н2О — стронциоджинорит;
· Sr2(B5O9)Cl•Н2О — стронциохильгардит;
· SrFe3(PO4)2(OH)5•Н2О — люсуньит;
· SrMn2(VO4)2•4Н2О — сантафеит;
· Sr5(PO4)3OH — беловит;
· SrV(Si2O7) — харадаит.
Получение
Стронций получают промышленной переработкой целестина SrSО4 и стронцианита SrCО3. Карбонат стронция SrCО3 легко растворяется в соляной и азотной кислотах. Металлический стронций получают обычно восстановлением оксида стронция SrO алюминием при нагревании в вакууме при 1100— 1150°С. Пары стронция конденсируются в виде кристаллического порошка на охлаждаемой поверхности внутри стальной реторты, в которой ведется процесс.
Физические свойства
Стронций — мягкий серебристо-белый металл, обладает ковкостью и пластичностью, легко режется ножом.
Полиморфен — известны три его модификации. До 215оС устойчива кубическая гранецентрированная модификация (α-Sr), между 215 и 605оС — гексагональная (β-Sr), выше 605оС — кубическая объемноцентрированная модификация (γ-Sr).
Температура плавления — 768оС, Температура кипения — 1390оС.
Химические свойства
По своим химическим свойствам стронций — типичный металл. Поскольку на внешней электронной оболочке имеется два электрона, то степень окисления его равна +2. Занимая промежуточное положение между кальцием и барием, стронций чрезвычайно близок к ним по химическим свойствам. Одно из немногих различий состоит в разной растворимости солей: соли стронция обычно более растворимы, чем соли бария, но менее— чем соли кальция. Этим и пользуются для разделения солей кальция, стронция и бария.
Стронций химически очень активен. Он быстро окисляется на воздухе при комнатной температуре, покрываясь желтой пленкой оксида SrO и оксида Sr02. Стронций реагирует со всеми неметаллами. При нагревании на воздухе металлический стронций воспламеняется. С водородом он соединяется при температуре выше 200°С, образуя гидрид стронция
Sr + H2 = SrH2
Это соединение имеет типично ионный характер, причем анионом является отрицательно заряженный ион водорода (Н-). Нагревание стронция в азоте при 460°С приводит к образованию нитрида стронция.
3Sr + N2 = Sr3N2
При повышенных температурах стронций легко соединяется с фосфором, серой, галогенами, углеродом.
3Sr + 2P = Sr3P2
Sr + S = SrS
Sr + X2 = SrX2 (где X - галоген)
Sr + 2C = SrC2
В электрохимическом ряду напряжений металлов стронций располагается левее магния и поэтому легко вытесняет водород не только из разбавленных кислот, но и из воды.
Sr+2H2O=Sr(OH)2 + H2
Стронций образует со многими металлами (Mg, А1, Pb, Sn и др., см. диаграмму Юм-Розери) сплавы, которые обладают высокой твердостью и коррозионной устойчивостью. Используют эти сплавы в электро- и радиотехнике.
Оксид стронция SrO — белое кристаллическое вещество, тугоплавкое, энергично присоединяющее воду с образованием гидроксида. Получается при термическом разложении нитрата, оксалата или карбоната стронция. При окислении металла кислородом образуется смесь оксида и пероксида стронция SrO и SrO2.
Изотопы
Применение
Металлический стронций используют мало из-за его высокой химической активности. Так стронций, подобно кальцию, применяют в металлургии при выплавке особо высококачественных бронз. Стронций лучше кальция связывает серу, фосфор, углерод и повышает текучесть шлака, способствуя его лучшему отделению от выплавленного металла. Кроме того, стронций повышает твердость меди без снижения ее электрической проводимости. В электровакуумной технике стронции используют как вещество, способное улавливать даже следы азота и кислорода в вакуумированных приборах.
Соединения стронция используют значительно шире самого металла. Они входят в состав многих пиротехнических и фосфоресцирующих смесей, используются они и в живописи. Хромат стронция SrCrО4— пигмент лимонно-желтого цвета, цветовая основа краски «стронциановая желтая». В производстве глазурей и эмалей для покрытия керамики и металлов соединения стронция заменяют дорогой и к тому же весьма ядовитый оксид свинца, а также соединения бора. Фосфоресцирующим составом на основе стронциевых солей покрывают шлагбаумы, перила мостов, дорожные ограждения.
Находит применение и радиоактивный изотоп 90Sr, имеющий мощную ионизирующую способность и большой период полураспада. Это и изотопный индикатор для исследования различных процессов, и долгоживущий источник 6-частиц, применяемый в медицине для лечения некоторых заболеваний, в космических аппаратах как источник энергии для питания приборов. Ионизация воздуха соединениями 90Sr приводит к снятию электрических зарядов, возникающих при трении в процессах производства бумаги, тканей, пластмасс и других материалов, являющихся изоляторами. Образование этих зарядов не только нарушает технологический процесс, но и создает столь огромные напряжения — до нескольких киловольт,— что они могут привести к искровому пробою и даже к пожару. Применение пластин, покрытых тончайшим слоем Sr, дает большой экономический эффект. Эти пластины недороги, не требуют громоздкой аппаратуры, просты в эксплуатации, компактны и долговечны.
Возможности применения соединений стронция в технике и в научных исследованиях еще далеко не исчерпаны. С каждым годом открываются все новые и новые перспективы их использования.
|