鍶(Strontium)是(shi)一種化學元素(su),元素(su)符(fu)號是(shi)Sr,被發現于1791-1792年間,英國(guo)化學家、醫生荷普研究礦(kuang)石(shi)時,肯定其中含(han)有一種新土(tu),就從(cong)它的產地Strontian命名它為strontia(鍶土(tu))。
鍶(si)(si)是一種銀白色(se)(se)帶黃色(se)(se)光(guang)澤的堿(jian)土(tu)金(jin)屬。是堿(jian)土(tu)金(jin)屬中豐度第二(er)小的元(yuan)(yuan)素(su),僅次于鈹。單質可(ke)由電(dian)解熔融的氯(lv)化鍶(si)(si)而(er)制(zhi)得。鍶(si)(si)元(yuan)(yuan)素(su)廣(guang)泛存在在土(tu)壤、海水中,是一種微量(liang)元(yuan)(yuan)素(su),具有防止動脈(mo)硬化,防止血栓(shuan)形成的功能。用于制(zhi)造合金(jin)、光(guang)電(dian)管、煙火(huo)、化學試劑(ji)等。同位素(su)90鍶(si)(si)有放射(she)性,半衰期是28.1年,可(ke)作β射(she)線放射(she)源。
鍶的(de)發現是從一種礦石(shi)開(kai)始(shi)的(de)。大約在1787年間(jian),在歐洲一些展(zhan)覽會(hui)上展(zhan)出從英國蘇格蘭恩特(te)朗蒂(di)安(an)地方的(de)鉛礦中采得的(de)一種礦石(shi)。一些化(hua)學(xue)家認為它是一種螢石(shi)。
1790年間英國醫生克(ke)勞福德分(fen)析研(yan)究了這種礦石,把它(ta)溶解在(zai)鹽(yan)酸(suan)中(zhong),獲得(de)一種氯(lv)化物,在(zai)多方(fang)面和氯(lv)化鋇的性質不(bu)同。這種氯(lv)化物在(zai)水(shui)中(zhong)的溶解度(du)(du)比氯(lv)化鋇大,在(zai)熱水(shui)中(zhong)的溶解度(du)(du)又比在(zai)冷水(shui)中(zhong)大得(de)多,在(zai)溶于水(shui)后(hou)使溫度(du)(du)降低(di)的效應較大。它(ta)和氯(lv)化鋇的結晶形也不(bu)同。他(ta)認為其中(zhong)可能存(cun)在(zai)一種新土(tu)(氧化物)。
此后(hou)不久,大(da)約(yue)在(zai)1791~1792年(nian)間(jian),英國(guo)化學家、醫(yi)生荷(he)普再次研究了這種礦石(shi),明確(que)它(ta)(ta)是碳酸鹽,但(dan)是與碳酸鋇(bei)不同,肯定其中(zhong)含有一種新土(tu)(tu)(tu),就(jiu)從它(ta)(ta)的(de)(de)(de)產地(di)Strontian命名它(ta)(ta)為strontia(鍶(si)土(tu)(tu)(tu))。他指出鍶(si)土(tu)(tu)(tu)比石(shi)灰和重土(tu)(tu)(tu)更易吸收水分,它(ta)(ta)在(zai)水中(zhong)的(de)(de)(de)溶(rong)解度很大(da),且在(zai)熱水中(zhong)的(de)(de)(de)比在(zai)冷水中(zhong)溶(rong)解的(de)(de)(de)量大(da)得多。并且他指出它(ta)(ta)的(de)(de)(de)化合物(wu)在(zai)火焰中(zhong)呈洋紅色,而鋇(bei)的(de)(de)(de)化合物(wu)在(zai)火焰中(zhong)呈現綠色。
這(zhe)樣,在1789年拉瓦(wa)錫發表(biao)的(de)元(yuan)素表(biao)中(zhong)就沒有(you)來得及把鍶土排(pai)進去,戴維卻趕上(shang)了(le),在1808年利用(yong)電解法,從(cong)碳酸鍶中(zhong)分離出金屬鍶,就命名(ming)為strontium,元(yuan)素符號為Sr。
世界范(fan)圍內的(de)(de)(de)土壤樣本(ben)都含(han)(han)有(you)(you)大約300mg/kg的(de)(de)(de)鍶(si)。輸入到海洋的(de)(de)(de)鍶(si)主要(80%)是(shi)由于碳酸鹽(yan)、硫酸鹽(yan)的(de)(de)(de)風化。海水(shui)含(han)(han)有(you)(you)7mg/L的(de)(de)(de)鍶(si),相對于天青石(shi)沉淀來說,是(shi)不飽(bao)和的(de)(de)(de)。Sr在鹽(yan)中的(de)(de)(de)濃度為221μg/g。世界河(he)(he)水(shui)的(de)(de)(de)鍶(si)/鈣比率是(shi)5×10-3,以河(he)(he)水(shui)含(han)(han)鍶(si)68.5μg/L計算,排放到海水(shui)中的(de)(de)(de)鍶(si)(至少)是(shi)22噸/年。天青石(shi)組成了浮游生物棘谷蟲的(de)(de)(de)骨骼(ge)(灰(hui)燼中有(you)(you)21.8%的(de)(de)(de)Sr)。有(you)(you)證據表(biao)明(ming),動物骨骼(ge)中的(de)(de)(de)鍶(si)含(han)(han)量比人的(de)(de)(de)高。
鍶在地殼中(zhong)的(de)豐度(du)為(wei)3.7×10-2%,最重要的(de)礦物是天青石SrSO4和菱鍶礦SrCO3。
鍶(si)(si)在空氣中(zhong)加熱到熔(rong)點時(shi)立(li)即燃燒(shao),火焰呈(cheng)紅色。自然(ran)界存在鍶(si)(si)-84、鍶(si)(si)-86、鍶(si)(si)-87、鍶(si)(si)-88四種(zhong)穩(wen)定(ding)同位素,自然(ran)界中(zhong)的(de)鍶(si)(si)-90是鈾-235的(de)裂變產物,半衰期為28.1年。
外(wai)觀 銀(yin)白色的,有光澤的金(jin)屬,屬立方(fang)晶系
質地 質軟
導電性 容易導電
傳熱性 容易傳熱
密度 2.54g/cm3
熔點 769℃
沸點 1384℃
原子(zi)體積 34.496cm3/mol
原子半(ban)徑 215pm
鍶(si)的化(hua)(hua)學性質活潑(po),加熱到熔(rong)點(769℃)時可以(yi)燃燒(shao)生成(cheng)氧化(hua)(hua)鍶(si)(SrO),在加壓條(tiao)件下(xia)跟(gen)氧氣(qi)化(hua)(hua)合(he)生成(cheng)過氧化(hua)(hua)鍶(si)(SrO2)。
鍶跟鹵素、硫(liu)、硒(xi)等容(rong)易化合(he)(he)(he),常溫時(shi)可以跟氮(dan)化合(he)(he)(he)生(sheng)(sheng)成氮(dan)化鍶(Sr3N2),加熱時(shi)跟氫化合(he)(he)(he)生(sheng)(sheng)成氫化鍶(SrH2)。跟鹽酸、稀硫(liu)酸劇烈(lie)反應(ying)放出氫氣(qi)。
鍶(si)(si)在常溫下跟水反應生成(cheng)氫氧化鍶(si)(si)和氫氣(qi)。鍶(si)(si)在空氣(qi)中(zhong)表面(mian)會被氧化成(cheng)黃(huang)色。由于鍶(si)(si)很活潑(po),應保存(cun)在煤(mei)油中(zhong)。
鍶是一種活潑金屬,化(hua)學性(xing)質與Ca或Ba類(lei)似。水溶性(xing)鍶鹽有(you)SrX2,這里X=Cl-,Br-,I-,NO2-,NO3-,ClO3-,ClO4-,BrO3-,CN-。含有(you)C22-的(de)SrC2和Sr3N2有(you)顯著的(de)離子性(xing)。不溶于水的(de)Sr鹽有(you)SrF2、SrSO3,SrSO4,SrMoO4,SrHP4,SrSeO4、SrB6等。
Pedersen發(fa)現(xian)的多環醚,所謂(wei)的冠(guan)狀(zhuang)化(hua)合(he)物(wu),以及被Lehn等發(fa)現(xian)并稱為(wei)“穴(xue)狀(zhuang)配體”的重阿(a)扎聚氧(yang)化(hua)二環化(hua)合(he)物(wu)也(ye)會和Sr2+形成1:1的化(hua)合(he)物(wu).。
鍶是(shi)堿土金屬中豐度第二小的(de)(de)元素。在(zai)自然界主(zhu)(zhu)要(yao)以化合態(tai)存在(zai),主(zhu)(zhu)要(yao)的(de)(de)礦(kuang)(kuang)石有天青(qing)石(SrSO4),菱(ling)鍶礦(kuang)(kuang)(SrCO3)。
不論是在用碳還原SrS然后反(fan)應的制(zhi)造(zao)過(guo)程中還是在蘇(su)打處理過(guo)程中,天青石(shi)都是制(zhi)造(zao)SrCO3的起始物(wu)質,由于碳酸鍶(si)可以制(zhi)造(zao)出其它Sr化合物(wu),用于提(ti)純(chun)制(zhi)造(zao)陶(tao)瓷永(yong)磁(ci)體的Zn(清(qing)除Pb和Cd),用作制(zhi)造(zao)電視熒光屏,它是最重要的Sr化合物(wu)。Sr(NO3)2用于煙(yan)火裝置,SrO用于鋁的冶煉,Sr、SrCl2用于修補牙齒。Sr(OH)2早(zao)已用于磨(mo)拉石(shi)的提(ti)純(chun)。
金屬鍶(si)用于制(zhi)造合(he)金、光電管、照(zhao)明燈(deng)。它的化合(he)物用于制(zhi)信號彈、煙火(huo)等。
鍶-90可做(zuo)β射(she)線的(de)放射(she)源,對人(ren)體(ti)(ti)有相當大的(de)危害,半衰期為28.1年,它在核(he)試驗中由鈾產生,以粉(fen)塵的(de)形態被人(ren)體(ti)(ti)吸入,對人(ren)體(ti)(ti)產生放射(she)性傷害。
鍶(si)-87m因其會釋放γ射線而(er)在醫學(xue)上有(you)一定的(de)應用(yong)。把鍶(si)-87m引入(ru)患者體(ti)內(nei),待骨(gu)(gu)骼(ge)吸收后,用(yong)輻射檢(jian)測器可(ke)測定其在人(ren)體(ti)骨(gu)(gu)骼(ge)中(zhong)(zhong)所(suo)處的(de)位置,并確定人(ren)體(ti)中(zhong)(zhong)出(chu)現(xian)異常的(de)情(qing)況。鍶(si)-87m雖(sui)然半衰期只有(you)2.8小(xiao)(xiao)時,但(dan)會很快從(cong)人(ren)體(ti)中(zhong)(zhong)排出(chu),因此,人(ren)體(ti)所(suo)受輻射量很小(xiao)(xiao)。
中國鍶原子(zi)光鐘(zhong):與現行的銫(se)原子(zi)鐘(zhong)比較,中國鍶原子(zi)光鐘(zhong)具有實現更(geng)高(gao)準確度的潛力,被公認(ren)為下一代(dai)時間頻率基準。用光鐘(zhong)替代(dai)現行的銫(se)原子(zi)噴泉(quan)鐘(zhong)來重新定(ding)義秒,可以顯著提(ti)高(gao)衛星導航系統的定(ding)位精度。
工業上從天青(qing)石礦提取鍶(si)(si)(si)鹽(yan)。常用熱還(huan)原法,用鋁還(huan)原氧化(hua)(hua)(hua)鍶(si)(si)(si)制(zhi)備(bei)金屬鍶(si)(si)(si),或電解熔融(rong)的氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鍶(si)(si)(si)和氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鉀制(zhi)備(bei)金屬鍶(si)(si)(si)。
放(fang)射性鍶進入人體后會導致癌癥。
鍶鹽工(gong)廠工(gong)人的膽(dan)堿酯酶、乙酰膽(dan)堿酯酶活性(xing)在(zai)職業暴露期間會被明顯(xian)削(xue)弱。
放(fang)射(she)性90Sr存在于核(he)爆炸的輻射(she)微塵中(zhong)。由于鍶和鈣(gai)性質相似(si),它是一(yi)種強烈(lie)的污(wu)染源。在IPCS-WHO的環境健康標準文獻中(zhong)曾概括了90Sr的人放(fang)射(she)性暴露。
英國的Papworth研究了Sr的吸(xi)收和(he)在骨骼(ge)中(zhong)的轉變。
澳大利亞的鍶暴露工人尿液(ye)中的濃度為0.5-5.0pCl/L(正常的是<2pCl/L)。
美國一項長達(da)18年的(de)對獵犬的(de)90Sr終(zhong)生(sheng)毒(du)性(xing)研究觀察到毒(du)性(xing)和劑量有關。
哺乳動物對Sr的(de)排泄(xie)(xie)模(mo)式隨物種不同而不同。對人類來說吸收的(de)鍶有90%通(tong)過(guo)尿液排泄(xie)(xie)。
食物中的藻酸鈉會加(jia)速老鼠對Sr的排(pai)泄。
只有蘇聯規定了Sr化合物的(de)(de)TLV。對于(yu)Sr(NO3)2,SrO,Sr(OH)2浮(fu)質(zhi),建議的(de)(de)極限是(shi)1mg Sr/m3。飲用水中允許(xu)的(de)(de)忍耐極限是(shi)2mg Sr/L。
德國沒有規定SrCrO4的(de)MAK值,但是建(jian)議的(de)技術(shu)指導(dao)濃度是0.1mg CrO3/m3。
沒有(you)發(fa)現文獻中(zhong)有(you)正常血清鍶(si)(si)濃度(du)值。Schroder和Nason提出在全(quan)身的血中(zhong)有(you)0.17mg的鍶(si)(si)。Biswas等(deng)研究了指甲(jia)中(zhong)的鍶(si)(si)濃度(du),一(yi)個(ge)澳(ao)大(da)利亞小組(zu)測(ce)量了骨骼中(zhong)的鍶(si)(si)濃度(du)(100-120mg Sr/kg)。牙齒(chi)表(biao)層琺瑯的鍶(si)(si)濃度(du)為(wei)300mg/kg,這是由于(yu)飲用水中(zhong)含有(you)鍶(si)(si)(0.02-34mg/L)。