鍶(Strontium)是一種化學(xué)元素,元素符號(hào)是Sr,被發(fā)現(xiàn)于1791-1792年間,英國(guó)化學(xué)家、醫(yī)生荷普研究礦石時(shí),肯定其中含有一種新土,就從它的產(chǎn)地Strontian命名它為strontia(鍶土)。
鍶是一種銀白色帶黃色光澤的堿土金屬。是堿土金屬中豐度第二小的元素,僅次于鈹。單質(zhì)可由電解熔融的氯化鍶而制得。鍶元素廣泛存在在土壤、海水中,是一種微量元素,具有防止動(dòng)脈硬化,防止血栓形成的功能。用于制造合金、光電管、煙火、化學(xué)試劑等。同位素90鍶有放射性,半衰期是28.1年,可作β射線放射源。
鍶的發(fā)現(xiàn)是從一種礦石開(kāi)始的。大約在1787年間,在歐洲一些展覽會(huì)上展出從英國(guó)蘇格蘭恩特朗蒂安地方的鉛礦中采得的一種礦石。一些化學(xué)家認(rèn)為它是一種螢石。
1790年間英國(guó)醫(yī)生克勞福德分析研究了這種礦石,把它溶解在鹽酸中,獲得一種氯化物,在多方面和氯化鋇的性質(zhì)不同。這種氯化物在水中的溶解度比氯化鋇大,在熱水中的溶解度又比在冷水中大得多,在溶于水后使溫度降低的效應(yīng)較大。它和氯化鋇的結(jié)晶形也不同。他認(rèn)為其中可能存在一種新土(氧化物)。
此后不久,大約在1791~1792年間,英國(guó)化學(xué)家、醫(yī)生荷普再次研究了這種礦石,明確它是碳酸鹽,但是與碳酸鋇不同,肯定其中含有一種新土,就從它的產(chǎn)地Strontian命名它為strontia(鍶土)。他指出鍶土比石灰和重土更易吸收水分,它在水中的溶解度很大,且在熱水中的比在冷水中溶解的量大得多。并且他指出它的化合物在火焰中呈洋紅色,而鋇的化合物在火焰中呈現(xiàn)綠色。
這樣,在1789年拉瓦錫發(fā)表的元素表中就沒(méi)有來(lái)得及把鍶土排進(jìn)去,戴維卻趕上了,在1808年利用電解法,從碳酸鍶中分離出金屬鍶,就命名為strontium,元素符號(hào)為Sr。
世界范圍內(nèi)的土壤樣本都含有大約300mg/kg的鍶。輸入到海洋的鍶主要(80%)是由于碳酸鹽、硫酸鹽的風(fēng)化。海水含有7mg/L的鍶,相對(duì)于天青石沉淀來(lái)說(shuō),是不飽和的。Sr在鹽中的濃度為221μg/g。世界河水的鍶/鈣比率是5×10-3,以河水含鍶68.5μg/L計(jì)算,排放到海水中的鍶(至少)是22噸/年。天青石組成了浮游生物棘谷蟲(chóng)的骨骼(灰燼中有21.8%的Sr)。有證據(jù)表明,動(dòng)物骨骼中的鍶含量比人的高。
鍶在地殼中的豐度為3.7×10-2%,最重要的礦物是天青石SrSO4和菱鍶礦SrCO3。
鍶在空氣中加熱到熔點(diǎn)時(shí)立即燃燒,火焰呈紅色。自然界存在鍶-84、鍶-86、鍶-87、鍶-88四種穩(wěn)定同位素,自然界中的鍶-90是鈾-235的裂變產(chǎn)物,半衰期為28.1年。
外觀 銀白色的,有光澤的金屬,屬立方晶系
質(zhì)地 質(zhì)軟
導(dǎo)電性 容易導(dǎo)電
傳熱性 容易傳熱
密度 2.54g/cm3
熔點(diǎn) 769℃
沸點(diǎn) 1384℃
原子體積 34.496cm3/mol
原子半徑 215pm
鍶的化學(xué)性質(zhì)活潑,加熱到熔點(diǎn)(769℃)時(shí)可以燃燒生成氧化鍶(SrO),在加壓條件下跟氧氣化合生成過(guò)氧化鍶(SrO2)。
鍶跟鹵素、硫、硒等容易化合,常溫時(shí)可以跟氮化合生成氮化鍶(Sr3N2),加熱時(shí)跟氫化合生成氫化鍶(SrH2)。跟鹽酸、稀硫酸劇烈反應(yīng)放出氫氣。
鍶在常溫下跟水反應(yīng)生成氫氧化鍶和氫氣。鍶在空氣中表面會(huì)被氧化成黃色。由于鍶很活潑,應(yīng)保存在煤油中。
鍶是一種活潑金屬,化學(xué)性質(zhì)與Ca或Ba類(lèi)似。水溶性鍶鹽有SrX2,這里X=Cl-,Br-,I-,NO2-,NO3-,ClO3-,ClO4-,BrO3-,CN-。含有C22-的SrC2和Sr3N2有顯著的離子性。不溶于水的Sr鹽有SrF2、SrSO3,SrSO4,SrMoO4,SrHP4,SrSeO4、SrB6等。
Pedersen發(fā)現(xiàn)的多環(huán)醚,所謂的冠狀化合物,以及被Lehn等發(fā)現(xiàn)并稱為“穴狀配體”的重阿扎聚氧化二環(huán)化合物也會(huì)和Sr2 形成1:1的化合物.。
鍶是堿土金屬中豐度第二小的元素。在自然界主要以化合態(tài)存在,主要的礦石有天青石(SrSO4),菱鍶礦(SrCO3)。
不論是在用碳還原SrS然后反應(yīng)的制造過(guò)程中還是在蘇打處理過(guò)程中,天青石都是制造SrCO3的起始物質(zhì),由于碳酸鍶可以制造出其它Sr化合物,用于提純制造陶瓷永磁體的Zn(清除Pb和Cd),用作制造電視熒光屏,它是最重要的Sr化合物。Sr(NO3)2用于煙火裝置,SrO用于鋁的冶煉,Sr、SrCl2用于修補(bǔ)牙齒。Sr(OH)2早已用于磨拉石的提純。
金屬鍶用于制造合金、光電管、照明燈。它的化合物用于制信號(hào)彈、煙火等。
鍶-90可做β射線的放射源,對(duì)人體有相當(dāng)大的危害,半衰期為28.1年,它在核試驗(yàn)中由鈾產(chǎn)生,以粉塵的形態(tài)被人體吸入,對(duì)人體產(chǎn)生放射性傷害。
鍶-87m因其會(huì)釋放γ射線而在醫(yī)學(xué)上有一定的應(yīng)用。把鍶-87m引入患者體內(nèi),待骨骼吸收后,用輻射檢測(cè)器可測(cè)定其在人體骨骼中所處的位置,并確定人體中出現(xiàn)異常的情況。鍶-87m雖然半衰期只有2.8小時(shí),但會(huì)很快從人體中排出,因此,人體所受輻射量很小。
中國(guó)鍶原子光鐘:與現(xiàn)行的銫原子鐘比較,中國(guó)鍶原子光鐘具有實(shí)現(xiàn)更高準(zhǔn)確度的潛力,被公認(rèn)為下一代時(shí)間頻率基準(zhǔn)。用光鐘替代現(xiàn)行的銫原子噴泉鐘來(lái)重新定義秒,可以顯著提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。
工業(yè)上從天青石礦提取鍶鹽。常用熱還原法,用鋁還原氧化鍶制備金屬鍶,或電解熔融的氯化鍶和氯化鉀制備金屬鍶。
放射性鍶進(jìn)入人體后會(huì)導(dǎo)致癌癥。
鍶鹽工廠工人的膽堿酯酶、乙酰膽堿酯酶活性在職業(yè)暴露期間會(huì)被明顯削弱。
放射性90Sr存在于核爆炸的輻射微塵中。由于鍶和鈣性質(zhì)相似,它是一種強(qiáng)烈的污染源。在IPCS-WHO的環(huán)境健康標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)中曾概括了90Sr的人放射性暴露。
英國(guó)的Papworth研究了Sr的吸收和在骨骼中的轉(zhuǎn)變。
澳大利亞的鍶暴露工人尿液中的濃度為0.5-5.0pCl/L(正常的是<2pCl/L)。
美國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)18年的對(duì)獵犬的90Sr終生毒性研究觀察到毒性和劑量有關(guān)。
哺乳動(dòng)物對(duì)Sr的排泄模式隨物種不同而不同。對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)吸收的鍶有90%通過(guò)尿液排泄。
食物中的藻酸鈉會(huì)加速老鼠對(duì)Sr的排泄。
只有蘇聯(lián)規(guī)定了Sr化合物的TLV。對(duì)于Sr(NO3)2,SrO,Sr(OH)2浮質(zhì),建議的極限是1mg Sr/m3。飲用水中允許的忍耐極限是2mg Sr/L。
德國(guó)沒(méi)有規(guī)定SrCrO4的MAK值,但是建議的技術(shù)指導(dǎo)濃度是0.1mg CrO3/m3。
沒(méi)有發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)中有正常血清鍶濃度值。Schroder和Nason提出在全身的血中有0.17mg的鍶。Biswas等研究了指甲中的鍶濃度,一個(gè)澳大利亞小組測(cè)量了骨骼中的鍶濃度(100-120mg Sr/kg)。牙齒表層琺瑯的鍶濃度為300mg/kg,這是由于飲用水中含有鍶(0.02-34mg/L)。