Стронций, его свойства и сплавы

Стронций. Химический элемент, символ Sr (лат. Strontium, от названия деревни Стронциан в Шотландии, где был обнаружен минерал, содержащий стронций). Имеет порядковый номер 38, атомный вес 87, 62, плотность 2, 6 г/см3, температуру плавления 770°С, температуру кипения 1380°С.

Стронций — мягкий серебристо-белый металл, легко режется ножом.

По химическим свойствам сходен с кальцием и барием, занимая промежуточное положение между ними (физические и механические свойства здесь). В соединениях двухвалентен. Металлический стронций быстро окисляется на воздухе, образуя на поверхности плёнку, содержащую окись SrO и перекись SrO2 (а также нитрид Sr3N2). При нагревании на воздухе воспламеняется; порошкообразный стронций на воздухе самовозгорается. Энергично разлагает воду с выделением водорода и образованием гидроокиси. При повышенных температурах стронций взаимодействует с водородом (выше 200°), с азотом (выше 400°), с фосфором, серой и галогенами.

Стронций является сильным восстановителем, его нормальный электродный потенциал равен -2,89 В.

В расплавленном состоянии стронций образует однородные расплавы (растворы) со многими металлами (Ag, Al, Ba, Ca, Cd, Mg, Sb, Sn, Zn, Pb и другими); с кальцием и барием (с последним выше 600°) даёт непрерывный ряд твёрдых растворов. С рядом металлов образует интерметаллические соединения (например, SrAl, SrAl4, SrMg2, SrMg4, SrMg9, SrSn, SrSn3, SrSn5, SrPb3, SrZn5, SrZn12 и т.д.). Соединения стронция, как правило, изоморфны соответствующим соединениям кальция и бария. Из солей стронция растворимы в воде галогениды (кроме фторида), нитрат, ацетат, хлорат. Растворимость солей стронция обычно выше растворимости солей бария, но ниже растворимости солей кальция. Катион Sr2+ бесцветен, поэтому окрашены лишь те соли стронция, которые образованы окрашенными анионами.

Содержание стронция в земной коре 4 . 10-2 вес. %. В магматических породах стронций не образует самостоятельных минералов, а находится в рассеянном состоянии как изоморфная примесь в различных кальциевых минералах. В пегматитах, связанных со щелочными породами, стронций содержится в апатите, нордите, юкспорите и других. Всего известно около 20 минералов, содержащих стронций, не считая минералов, в которых он присутствует в виде изоморфной примеси, как, например, баритоцелестин, кальцитотстронцианит, лопарит и другие. Морская вода содержит 0,013% стронция. Промышленное значение имеют только целестин и стронцианит.

Целестин SrSO4 распространён наиболее широко. Он встречается преимущественно в осадочных породах как продукт химического осаждения в замкнутых бассейнах. Ассоциируется с гипсом, кальцитом, арагонитом, ангидритом, баритом, флюоритом, иногда с серой. Окраска целестина голубовато-белая или голубовато-серая с желтоватым оттенком; блеск стеклянный; сингония ромбическая; плотность 3, 9-4; твёрдость 3-3, 5; хрупок. Кристаллы таблитчатые, столбчатые или призматические.

Стронцианит SrCO3 встречается преимущественно в гидротермальных образованиях в виде жильного минерала полиметаллических месторождений в ассоциации с сульфидами, церусситом, кальцитом, баритом и флюоритом. Бесцветен или имеет зеленоватый, желтоватый или сероватый оттенки; блеск стеклянный, в изломе жирный; сингония ромбическая; плотность 3, 6-3, 8; твёрдость 3, 5-4; хрупок. Кристаллы тонкоигольчатые, призматические.

Основные месторождения целестина в СНГ находятся в Архангельской области, в Верхнем и Среднем Поволжье, Башкортостане, Таджикистане и Якутии (Республика Саха). Небольшие месторождения стронцианита встречаются в Крыму и в Ферганской долине. За границей месторождения стронциевых руд встречаются в Англии, Германии, Франции, Испании, США, Мексике, Канаде, Тунисе, Индии, Пакистане, Австралии.

Металлический стронций не получил широкого применения в технике. Его используют для раскисления меди и бронзы и как поглотитель газов в электровакуумной технике. Сплав Pb-Sn-Sr применяют для изготовления анодов аккумуляторных батарей, а сплав Sr-Cd — для гальванических элементов.

Стронций входит в состав некоторых сплавов с сильно пирофорными свойствами (например, Mg-Sr), а также сплавов для изготовления люминофоров и фотоэлементов. Радиоактивный изотоп Sr89 используется для обнаружения повреждённых телеграфных кабелей, а Sr90 является источником β-излучения в атомных электрических батареях, характеризующихся постоянством напряжения и длительным сроком службы.

Более широко в технике применяют минералы и соединения стронция. Стронцианит и карбонат стронция идут на очистку высокосортных сталей от серы и фосфора (используется высокая химическая активность стронция). В производстве чистой каустической соды целестин (иногда в смеси со стронцианитом) служит адсорбентом для поглощения примесей железа и марганца. Минералы стронция используют при приготовлении тяжёлых жидкостей для бурения скважин. Широко распространено применение соединений стронция в пиротехнике благодаря их свойству окрашивать пламя в интенсивный красный цвет. Нитрат Sr(NO3)2, карбонат SrCO3 и оксалат SrC2O4 стронция входят в состав сигнальных и осветительных ракет, а также трассирующих и зажигательных пуль и снарядов. Соединения стронция используют для замены ядовитой окиси свинца в производстве стекол, глазурей и особенно эмалей (для придания почти зеркального блеска), применяемых для покрытия фарфора, стали, жароупорных сплавов, лёгких металлов и их сплавов. Так, карбонат стронция входит в состав глазурей, особо стойких к атмосферным воздействиям (глазурование кирпичей, предназначенных для внешней облицовки зданий). Окись стронция входит в состав некоторых оптических стёкол и оксидных покрытий катодов радиоламп, отличающихся высокими эмиссионными свойствами. Гидроокись стронция применяют для выделения сахара из патоки. Хромат стронция, очень устойчивый пигмент, применяют для грунтовки и изготовления художественных красок. Титанат стронция входит в состав керамических масс с полупроводниковыми свойствами, а также используется в ювелирном деле. Стронциевые соли жирных кислот, т. н. «стронциевые мыла», применяют при изготовлении специальных видов консистентных смазок. Галогениды стронция используют в холодильной промышленности, медицине и косметике.

Соединения стронция неядовиты. Попадая в организм человека, стронций сопутствует близкому к нему по химическим свойствам кальцию. Вследствие этого Sr90, один из наиболее долго живущих (период полураспада 27, 7 лет)радиоактивных продуктов распада урана, накапливаясь в атмосфере при испытаниях атомного оружия, представляет огромную опасность для человека. Радиоактивный стронций может накапливаться в организме, особенно в костных тканях и костном мозге — органе кроветворения, что приводит к тяжелейшему заболеванию — лейкемии.

При работе с металлическим стронцием следует руководствоваться правилами обращения со щелочными и щелочноземельными металлами.

КОНЕЦ

 

© П.М.В., 2017

SiteHeart
Радиолярия Acanthometra tetracopa (отряд Acantharia).Радиолярия Lithoptera mulleri (отряд Acantharia).

Радиолярия Acanthometra tetracopa (отряд Acantharia). Немногочисленные радиальные псевдоподии; скелет состоит из сульфата стронция, слагается из 20 радиально расположенных одинаково развитых игл; цитоплазма прикрепляется к иглам при помощи сократимых волоконец (миофрисков). В центре ярко окрашенная центральная капсула с зёрнами пигмента и зоохлореллами.

Радиолярия Lithoptera mülleri (отряд Acantharia). Скелет из сульфата стронция в форме радиальных неравномерно развитых игл с сетчатыми выростами на концах, центральная капсула крестообразной формы с зелёными симбионтами зоохлореллами.