鍶(si)(Strontium)是一種化學元(yuan)素(su),元(yuan)素(su)符號是Sr,被發現于1791-1792年間,英國化學家、醫(yi)生荷(he)普研(yan)究礦石時,肯定其中(zhong)含有一種新土,就從它的產(chan)地Strontian命名它為(wei)strontia(鍶(si)土)。
鍶(si)是(shi)一(yi)種銀白色帶黃色光澤(ze)的(de)(de)堿土金屬。是(shi)堿土金屬中豐度(du)第(di)二(er)小的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su),僅次(ci)于(yu)鈹(pi)。單質(zhi)可由電解熔(rong)融(rong)的(de)(de)氯化鍶(si)而制(zhi)得(de)。鍶(si)元(yuan)(yuan)素(su)(su)廣(guang)泛存在在土壤、海水中,是(shi)一(yi)種微(wei)量(liang)元(yuan)(yuan)素(su)(su),具有(you)防止動(dong)脈硬化,防止血栓形成的(de)(de)功(gong)能(neng)。用(yong)于(yu)制(zhi)造合金、光電管、煙火、化學(xue)試劑等。同位素(su)(su)90鍶(si)有(you)放射(she)性(xing),半(ban)衰期是(shi)28.1年,可作β射(she)線(xian)放射(she)源。
鍶的(de)發現(xian)是從(cong)一種礦(kuang)石(shi)開始的(de)。大約(yue)在1787年(nian)間,在歐(ou)洲一些展覽會上展出從(cong)英國蘇格蘭恩特朗蒂安地方的(de)鉛礦(kuang)中采得的(de)一種礦(kuang)石(shi)。一些化學家(jia)認為(wei)它是一種螢(ying)石(shi)。
1790年間英國(guo)醫生(sheng)克勞福德(de)分析研(yan)究了(le)這種(zhong)礦石,把它溶解在鹽(yan)酸中(zhong),獲(huo)得一(yi)種(zhong)氯(lv)(lv)化(hua)物(wu),在多方面和(he)氯(lv)(lv)化(hua)鋇(bei)的(de)(de)性(xing)質不同(tong)。這種(zhong)氯(lv)(lv)化(hua)物(wu)在水中(zhong)的(de)(de)溶解度(du)比(bi)氯(lv)(lv)化(hua)鋇(bei)大(da)(da),在熱水中(zhong)的(de)(de)溶解度(du)又比(bi)在冷(leng)水中(zhong)大(da)(da)得多,在溶于水后使(shi)溫度(du)降低的(de)(de)效應較大(da)(da)。它和(he)氯(lv)(lv)化(hua)鋇(bei)的(de)(de)結晶形也不同(tong)。他認為其(qi)中(zhong)可能存在一(yi)種(zhong)新(xin)土(氧化(hua)物(wu))。
此(ci)后不(bu)(bu)久,大約在(zai)(zai)1791~1792年間,英國化(hua)(hua)學家、醫(yi)生荷(he)普再次研究(jiu)了這種(zhong)礦石(shi),明確它(ta)是碳(tan)酸鹽,但是與(yu)碳(tan)酸鋇不(bu)(bu)同,肯定其(qi)中含有一(yi)種(zhong)新(xin)土,就從它(ta)的(de)(de)產地Strontian命名它(ta)為strontia(鍶土)。他指出鍶土比石(shi)灰(hui)和(he)重土更易吸收水(shui)(shui)分,它(ta)在(zai)(zai)水(shui)(shui)中的(de)(de)溶(rong)解度(du)很大,且在(zai)(zai)熱水(shui)(shui)中的(de)(de)比在(zai)(zai)冷水(shui)(shui)中溶(rong)解的(de)(de)量大得多。并且他指出它(ta)的(de)(de)化(hua)(hua)合(he)物在(zai)(zai)火(huo)焰(yan)中呈洋紅色,而(er)鋇的(de)(de)化(hua)(hua)合(he)物在(zai)(zai)火(huo)焰(yan)中呈現綠色。
這(zhe)樣,在1789年(nian)拉瓦(wa)錫發表(biao)的元素表(biao)中就(jiu)沒有(you)來(lai)得(de)及把鍶(si)土排進(jin)去(qu),戴維(wei)卻趕上了,在1808年(nian)利用電(dian)解法,從碳酸(suan)鍶(si)中分離出(chu)金(jin)屬鍶(si),就(jiu)命名為(wei)strontium,元素符號為(wei)Sr。
世界范圍內的(de)(de)土壤樣本都(dou)含有(you)(you)大約300mg/kg的(de)(de)鍶(si)。輸入到(dao)海洋(yang)的(de)(de)鍶(si)主要(80%)是由于碳酸鹽、硫酸鹽的(de)(de)風化(hua)。海水含有(you)(you)7mg/L的(de)(de)鍶(si),相對(dui)于天青石(shi)(shi)沉淀(dian)來(lai)說,是不飽和的(de)(de)。Sr在(zai)鹽中(zhong)的(de)(de)濃度為221μg/g。世界河水的(de)(de)鍶(si)/鈣(gai)比(bi)率(lv)是5×10-3,以(yi)河水含鍶(si)68.5μg/L計算,排(pai)放到(dao)海水中(zhong)的(de)(de)鍶(si)(至少)是22噸(dun)/年。天青石(shi)(shi)組成了浮游生(sheng)物棘(ji)谷蟲(chong)的(de)(de)骨(gu)(gu)骼(ge)(ge)(灰(hui)燼中(zhong)有(you)(you)21.8%的(de)(de)Sr)。有(you)(you)證(zheng)據表明,動(dong)物骨(gu)(gu)骼(ge)(ge)中(zhong)的(de)(de)鍶(si)含量比(bi)人的(de)(de)高。
鍶(si)在地(di)殼中(zhong)的豐度為3.7×10-2%,最(zui)重要的礦物是天青石(shi)SrSO4和菱(ling)鍶(si)礦SrCO3。
鍶(si)(si)在(zai)(zai)空氣中加熱到熔點時立即燃燒(shao),火焰呈紅(hong)色。自(zi)然界存在(zai)(zai)鍶(si)(si)-84、鍶(si)(si)-86、鍶(si)(si)-87、鍶(si)(si)-88四種穩定同位素,自(zi)然界中的鍶(si)(si)-90是鈾-235的裂變產物,半(ban)衰期為28.1年。
外觀 銀白色的,有光澤的金(jin)屬,屬立方晶系
質地 質軟
導(dao)電性 容易導(dao)電
傳熱性 容易(yi)傳熱
密度 2.54g/cm3
熔點 769℃
沸點 1384℃
原子(zi)體積 34.496cm3/mol
原子半徑 215pm
鍶的化(hua)學性質活潑,加(jia)熱到熔點(769℃)時可(ke)以燃(ran)燒生(sheng)成(cheng)氧化(hua)鍶(SrO),在加(jia)壓(ya)條件下跟氧氣化(hua)合生(sheng)成(cheng)過氧化(hua)鍶(SrO2)。
鍶跟(gen)(gen)(gen)鹵素(su)、硫、硒等容(rong)易化合(he),常溫時可(ke)以跟(gen)(gen)(gen)氮(dan)化合(he)生成氮(dan)化鍶(Sr3N2),加熱時跟(gen)(gen)(gen)氫(qing)化合(he)生成氫(qing)化鍶(SrH2)。跟(gen)(gen)(gen)鹽酸、稀硫酸劇烈反應放出氫(qing)氣(qi)。
鍶(si)(si)在常溫下跟水反應(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)氫氧化鍶(si)(si)和氫氣。鍶(si)(si)在空氣中(zhong)表面會被氧化成(cheng)(cheng)黃色(se)。由于鍶(si)(si)很(hen)活潑(po),應(ying)保存(cun)在煤油中(zhong)。
鍶是一種活潑金(jin)屬,化學性質與(yu)Ca或Ba類似。水溶(rong)(rong)性鍶鹽(yan)有(you)SrX2,這里X=Cl-,Br-,I-,NO2-,NO3-,ClO3-,ClO4-,BrO3-,CN-。含有(you)C22-的SrC2和Sr3N2有(you)顯著的離子性。不溶(rong)(rong)于水的Sr鹽(yan)有(you)SrF2、SrSO3,SrSO4,SrMoO4,SrHP4,SrSeO4、SrB6等。
Pedersen發現(xian)的多環醚,所謂(wei)的冠狀化(hua)(hua)合(he)物,以及被Lehn等發現(xian)并稱為“穴狀配(pei)體”的重阿扎(zha)聚氧化(hua)(hua)二環化(hua)(hua)合(he)物也會和Sr2+形(xing)成1:1的化(hua)(hua)合(he)物.。
鍶(si)是堿(jian)土(tu)金(jin)屬中豐(feng)度第二小(xiao)的元素。在自然界主要以化(hua)合態存在,主要的礦(kuang)石(shi)有天青石(shi)(SrSO4),菱鍶(si)礦(kuang)(SrCO3)。
不論是(shi)在用碳還原SrS然(ran)后反應的制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)過程(cheng)中還是(shi)在蘇(su)打處理(li)過程(cheng)中,天(tian)青(qing)石(shi)都是(shi)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)SrCO3的起(qi)始物(wu)質,由于(yu)碳酸(suan)鍶可以制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)出(chu)其它Sr化合(he)物(wu),用于(yu)提純制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)陶瓷永(yong)磁(ci)體的Zn(清除Pb和Cd),用作制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)電視熒光屏,它是(shi)最重要的Sr化合(he)物(wu)。Sr(NO3)2用于(yu)煙火裝置(zhi),SrO用于(yu)鋁的冶煉,Sr、SrCl2用于(yu)修補牙齒(chi)。Sr(OH)2早已用于(yu)磨(mo)拉石(shi)的提純。
金屬鍶用于(yu)制造合金、光電(dian)管、照明燈。它的化合物用于(yu)制信號彈、煙火等。
鍶-90可做β射線的放(fang)射源,對人體(ti)有相(xiang)當大(da)的危害,半(ban)衰期為28.1年,它在核試驗中由鈾產生(sheng),以粉塵的形態被人體(ti)吸入(ru),對人體(ti)產生(sheng)放(fang)射性傷害。
鍶-87m因其(qi)(qi)會(hui)釋放γ射線(xian)而(er)在(zai)醫學上有一定的(de)應用。把鍶-87m引入患者體(ti)(ti)內,待骨骼(ge)吸收后,用輻射檢測器可(ke)測定其(qi)(qi)在(zai)人(ren)體(ti)(ti)骨骼(ge)中所處的(de)位置(zhi),并確定人(ren)體(ti)(ti)中出現異常的(de)情況。鍶-87m雖然半衰期只有2.8小時(shi),但會(hui)很快從人(ren)體(ti)(ti)中排出,因此,人(ren)體(ti)(ti)所受輻射量很小。
中國鍶(si)原子光鐘:與現行(xing)的銫原子鐘比較,中國鍶(si)原子光鐘具(ju)有實現更高(gao)準(zhun)確度的潛力,被公認為下一代(dai)(dai)時間頻率基準(zhun)。用光鐘替(ti)代(dai)(dai)現行(xing)的銫原子噴泉(quan)鐘來重新定(ding)義秒,可以顯著提高(gao)衛星導航(hang)系統的定(ding)位精(jing)度。
工業上從天(tian)青石礦(kuang)提取鍶(si)鹽。常用熱還原法,用鋁還原氧化(hua)鍶(si)制備金屬(shu)鍶(si),或電解熔融的氯化(hua)鍶(si)和氯化(hua)鉀制備金屬(shu)鍶(si)。
放射性鍶進入人體(ti)后會導(dao)致癌癥。
鍶鹽工(gong)廠(chang)工(gong)人的膽(dan)堿酯酶、乙酰膽(dan)堿酯酶活(huo)性在(zai)職業暴露期間會被明顯削弱。
放(fang)(fang)射(she)性90Sr存在于(yu)核爆炸的(de)輻射(she)微(wei)塵中。由于(yu)鍶和鈣(gai)性質相似,它(ta)是(shi)一種強烈(lie)的(de)污染源(yuan)。在IPCS-WHO的(de)環境健康標準文獻中曾(ceng)概括了90Sr的(de)人放(fang)(fang)射(she)性暴(bao)露。
英國(guo)的Papworth研究了(le)Sr的吸收和(he)在骨骼中的轉變。
澳大利亞的(de)鍶暴露工人尿液中的(de)濃度為(wei)0.5-5.0pCl/L(正(zheng)常的(de)是<2pCl/L)。
美國一項(xiang)長達18年的對獵犬(quan)的90Sr終(zhong)生毒性研(yan)究觀(guan)察到毒性和(he)劑量有關(guan)。
哺(bu)乳(ru)動物對Sr的排泄(xie)模式隨物種不同而(er)不同。對人類來說(shuo)吸(xi)收的鍶有90%通(tong)過尿液(ye)排泄(xie)。
食物中的藻酸鈉(na)會加速老鼠對Sr的排泄(xie)。
只有蘇聯規定了(le)Sr化合物的TLV。對(dui)于(yu)Sr(NO3)2,SrO,Sr(OH)2浮質(zhi),建議(yi)的極(ji)限(xian)是1mg Sr/m3。飲(yin)用水(shui)中允許的忍耐極(ji)限(xian)是2mg Sr/L。
德國沒(mei)有規定SrCrO4的MAK值,但是建議(yi)的技術指導(dao)濃(nong)度是0.1mg CrO3/m3。
沒有發現文獻中(zhong)(zhong)(zhong)有正常(chang)血清鍶(si)(si)濃度(du)值。Schroder和Nason提(ti)出(chu)在全(quan)身的(de)(de)(de)血中(zhong)(zhong)(zhong)有0.17mg的(de)(de)(de)鍶(si)(si)。Biswas等研究了(le)指(zhi)甲中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鍶(si)(si)濃度(du),一(yi)個澳大利亞小組測(ce)量了(le)骨骼(ge)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鍶(si)(si)濃度(du)(100-120mg Sr/kg)。牙齒表層琺瑯的(de)(de)(de)鍶(si)(si)濃度(du)為300mg/kg,這是(shi)由(you)于飲用水中(zhong)(zhong)(zhong)含有鍶(si)(si)(0.02-34mg/L)。