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发现简史

锶结构示意图

锶结构示意图

锶的发现是从一种矿石开始的。大约在1787年间,在欧洲一些展览会上展出从英国苏格兰恩特朗蒂安地方的铅矿中采得的一种矿石。一些化学家认为它是一种萤石。
1790年间英国医生克劳福德分析研究了这种矿石,把它溶解在盐酸中,获得一种氯化物,在多方面和氯化钡的性质不同。这种氯化物在水中的溶解度比氯化钡大,在热水中的溶解度又比在冷水中大得多,在溶于水后使温度降低的效应较大。它和氯化钡的结晶形也不同。他认为其中可能存在一种新土(氧化物)。
此后不久,大约在1791~1792年间,英国化学家、医生荷普再次研究了这种矿石,明确它是碳酸盐,但是与碳酸钡不同,肯定其中含有一种新土,就从它的产地Strontian命名它为strontia(锶土)。他指出锶土比石灰和重土更易吸收水分,它在水中的溶解度很大,且在热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生成鲜红色,而钡的化合物在火焰中呈现绿色。
这样,在1789年拉瓦锡发表的元素表中就没有来得及把锶土排进去,戴维却赶上了,在1808年利用电解法,从碳酸钾中分离出金属锶,就命名为strontium,元素符号用Sr。

元素分布

锶单质

锶单质

世界范围内的土壤样本都含有大约300mg/kg 的锶。输入到海洋的锶主要(80%)是由于碳酸盐、硫酸盐风化。海水含有7mg/L 的锶,相对于天青石沉淀来说,是不饱和的。Sr在盐中的浓度为221μg/g 。世界河水的锶 / 钙比率是5×10 -3 ,以河水含锶68.5μg/L 计算,排放到海水中的锶(至少)是22 吨 / 年。天青石组成了浮游生物棘谷虫的骨骼(灰烬中有21.8%的Sr )。有证据表明,动物骨骼中的锶含量比人的高。
锶在地壳中的丰度为3.7×102% , 最重要的矿物是天青石SrSO 4和菱锶矿SrCO 3

理化性质

物理性质

锶,银白色金属,属立方晶系。 是一种银白色有光泽的金属质软,容易传热导电。在空气中加热到熔点时即燃烧,呈红色火焰.
自然界存在锶-84、锶-86、锶-87、锶-88四种稳定同位素
质量数为90的锶是铀235的裂变产物,半衰期为28.1年。
2.54克/立方厘米
769℃
1384℃
原子体积
33.3立方厘米/摩尔
原子半径
215.1皮米

化学性质

锶的化学性质活泼,加热到熔点(769℃)时可以燃烧生成氧化锶(SrO),在加压条件下跟氧气化合生成过氧化锶(SrO 2)。
锶跟卤素、等容易化合,常温时可以跟氮化合生成氮化锶(Sr 3N 2),加热时跟化合生成氢化锶(SrH 2)。跟盐酸、稀硫酸剧烈反应放出氢气。
锶在常温下跟水反应生成氢氧化锶和氢气。锶在空气中会转黄色。由于锶很活泼,应保存在煤油中。
锶是一种活泼的阳性金属,很容易被氧化为稳定的、无色的Sr 2+,它的化学性质与Ca或Ba类似。水溶性锶盐有SrX 2,这里X=Cl,Br,I,NO 2,NO 3,ClO 3,ClO 4,BrO 3,CN;和SrSiF 6。含有C 2 2-的SrC 2和Sr 3N 2 有显著的离子性。不溶于水的Sr盐有SrF 2和那些锶与原子团的化合物如SrSO 3,SrSO 4,SrMoO 4,SrHP 4, SrSeO 4,和高熔点的硼化锶SrB 6
Pedersen发现的多环醚,所谓的冠状化合物,以及被Lehn等发现并称为“穴状配体” 的重阿扎聚氧化二环化合物也会和Sr 2+形成1:1 的化合物.(水溶液中的logK恒定:对于二氰己烷基-18-冠-6,logK=2.6-3.2 ;对于“扁桃体”111,logK=8.0-8.3)。
锶的分子量为87.62,计算时可取 88。

应用领域

锶是碱土金属中丰度最小的元素。在自然界主要以化合态存在,主要的矿石有天青石(SrSO 4),菱锶矿(SrCO 3)。锶元素广泛存在在矿泉水中,是一种人体必需的微量元素,具有防止动脉硬化,防止血栓形成的功能。
不论是在用碳还原SrS然后反应的制造过程中还是在苏打处理过程中,天青石都是制造SrCO 3的起始物质,由于碳酸锶可以制造出其它Sr化合物,用于提纯制造陶瓷永磁体的Zn(清除Pb和Cd),用作制造电视荧光屏,它是最重要的Sr化合物。Sr(NO 32用于烟火装置,SrO用于铝的冶炼,Sr、SrCl 2用于修补牙齿。Sr (OH) 2早已用于磨拉石的提纯。
金属锶用于制造合金、光电管、照明灯。它的化合物用于制信号弹、烟火等。
锶-90可做β射线的放射源,对人体有相当大的危害,半衰期为25年,它在核试验中由铀产生,以粉尘的形态被人体吸入,对人体产生放射性伤害。
锶-87在医学上有一定的应用。把放射性的锶-87m引入患者身体中,待骨骼吸收后,用辐射检测器可测定其在人体骨骼中所处的位置,并确定人体中出现异常的情况。锶-87m半衰期只有2.8小时,会很快从人体中排出,因此,人体所受辐射量很小。
中国锶原子光钟:与现行的铯原子钟比较,中国锶原子光钟具有实现更高准确度的潜力,被公认为下一代时间频率基准。用光钟替代现行的铯原子喷泉钟来重新定义秒,可以显著提高卫星导航系统的定位精度。

制备方法

工业上从天青石矿提取锶盐。常用热还原法,用铝还原氧化锶制备金属锶,或电解熔融的氯化锶和氯化钾制备金属锶。

注意事项

放射性锶为水溶性物质,吸入人体后,会导致癌症和白血病的发生。
锶盐工厂工人的胆碱酯酶、乙酰胆碱酯酶活性在职业暴露期间会被明显削弱。
放射性90Sr存在于核爆炸的辐射微尘中。由于锶和钙类似,它是一种强的环境危害。在IPCS-WHO的环境健康标准文献中曾概括了90Sr的人放射性暴露。
英国的Papworth研究了90Sr的吸收和在骨骼中的转变。
澳大利亚的锶暴露工人尿液中的浓度为0.5-5.0pCl/L(正常的是<2 pCl/L)。
美国一项长达18年的对猎犬的90Sr 终生毒性研究观察到毒性和剂量有关。
哺乳动物对Sr的排泄模式随物种不同而不同。对人类来说吸收的锶有90%通过尿液排泄。 钢凹板 等摄入磷(和钙)对90Sr的排泄、停滞的影响。
食物中的藻酸钠会加速老鼠对Sr的排泄。
只有苏联规定了Sr化合物的TLV 。对于Sr(NO 32,SrO,Sr(OH) 2浮质,建议的极限是1mgSr/m 3 。饮用水中允许的忍耐极限是 2mg Sr/L 。
德国没有规定SrCrO 4的MAK值,但是建议的技术指导浓度是0.1mgCrO 3/m 3
没有发现文献中有正常血清锶浓度值。Schroder和Nason 提出在全身的血中有0.17mg的锶。Biswas 等研究了指甲中的锶浓度,一个澳大利亚小组测量了骨骼中的锶浓度(100-120mg Sr/kg)。牙齿表层珐琅的锶浓度为300mg/kg,这是由于饮用水中含有锶(0.02-34mg/L)。
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- 来自原声例句
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