Химические свойства стронция уравнения реакций

Химические свойства стронция уравнения реакций

Sr — СТРОНЦИЙ — Sr

Характеристика элемента.
Стро́нций —II группа, главная подгруппа, 5 период, электронная конфигурация внешнего уровня 5s 2 , степень окисления +2.

Открытие.
Новый элемент обнаружили в минерале стронцианите, найденном в 1764 году в свинцовом руднике близ шотландской деревни Строншиан, давшей впоследствии название новому элементу. Присутствие в этом минерале оксида нового металла было установлено почти через 30 лет Уильямом Крюйкшенком и Адером Кроуфордом.

Характеристика простого вещества.
Физические свойства

Стронций — мягкий серебристо-белый металл, обладает ковкостью и пластичностью, легко режется ножом.
Температура плавления — 768 º С, Температура кипения — 1390 º С.

Химические свойства
Стронций в своих соединениях всегда проявляет валентность +2. По свойствам стронций близок к кальцию и барию, занимая промежуточное положение между ними.

1. Реакция с кислородом.
2Sr+O 2 =2 SrO

2. Реакция с водой.
Sr+H 2 O=Sr(OH) 2 +O 2

3.Реакция с кислотой.
Sr+H 2 SO 4 =SrSO 4 +H 2

4.Энергично реагирует с неметаллами — серой, фосфором, галогенами.
Sr+S=SrS

5. Взаимодействует с водородом (выше 200оС), азотом (выше 400оС).
Sr+H 2 =SrH 2

Присутствие в природе.
Содержание в земной коре — 0,384% в свободном виде стронций не встречается. Он входит в состав около 40 минералов. Из них наиболее важный — целестин SrSO4. Добывают также стронцианит SrCO3. Эти два минерала имеют промышленное значение.

Стронций содержится в морской воде (0,1 мг/л), в почвах (0,035 масс%).
В природе стронций встречается в виде смеси 4 стабильных изотопов 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,02%), 88Sr (82,56%).

Получение
Существуют 3 способа получения металлического стронция:

• термическое разложение некоторых соединений
• электролиз
• восстановление оксида или хлорида

Основным промышленным способом получения металлического стронция является термическое восстановление его оксида алюминием. Далее полученный стронций очищается возгонкой.
Электролитическое получение стронция электролизом расплава смеси SrCl2 и NaCl не получило широкого распространения из-за малого выхода по току и загрязнения стронция примесями.
При термическом разложении гидрида или нитрида стронция образуется мелкодисперсный стронций, склонный к легкому воспламенению.

Применение
Основные области применения стронция и его химических соединений — это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, пищевая промышленность.
Пиротехника
В пиротехнике применяются карбонат, нитрат, перхлорат стронция для окрашивания пламени в кирпично-красный цвет. Сплав магний-стронций обладает сильнейшими пирофорными свойствами и находит применение в пиротехнике для зажигательных и сигнальных составов.

Химические источники тока
Фторид стронция используется в качестве компонента твердотельных фторионных аккумуляторных батарей с громадной энергоемкостью и энергоплотностью.
Сплавы стронция с оловом и свинцом применяются для отливки токоотводов аккумуляторных батарей. Сплавы стронций-кадмий для анодов гальванических элементов.

Влияние на организм человека
Стронций — составная часть микроорганизмов, растений и животных. Независимо от пути и ритма поступления в организм растворимые соединения радиоактивного стронция накапливаются в скелете. В мягких тканях задерживается менее 1 %. Путь поступления влияет на величину отложения стронция в скелете. На поведение стронция в организме оказывает влияние вид, пол, возраст, а также беременность, и другие факторы. Например, в скелете мужчин отложения выше, чем в скелете женщин. Изотоп стронция 90Sr является радиоактивным с периодом полураспада 28.9 лет. 90Sr претерпевает β-распад, переходя в радиоактивный 90Y (период полураспада 64 ч.) Полный распад стронция-90, попавшего в окружающую среду, произойдет лишь через несколько сотен лет. 90Sr образуется при ядерных взрывах и выбросах с АЭС. Стронций является аналогом кальция. Стронций с большой скоростью накапливается в организме детей до четырехлетнего возраста, когда идет активное формирование костной ткани. Обмен стронция изменяется при некоторых заболеваниях органов пищеварения и сердечно-сосудистой системы.
Пути попадания:
1. вода (предельно допустимая концентрация стронция в воде 8 мг/л.)
2. пища (томаты, свёкла, укроп, петрушка, редька, редис, лук, капуста, ячмень, рожь, пшеница)
3. интратрахеальное поступление
4. через кожу (накожное)
5. ингаляционное (через воздух)
6. из растений или через животных стронций-90 может непосредственно перейти в организм человека.
7. люди работа которых связана со стронцием (в медицине радиоактивный стронций используют в качестве аппликаторов при лечении кожных и глазных болезней. Основные области применения стронция — это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, металлотермия, пищевая промышленность, пр-во магнитных материалов, пр-во атомных электрических батарей. атомно-водородная энергетика, радиоизотопные термоэлектрические генераторы и др.)

Влияние:
1. откладывается в скелете (костях), поражает костную ткань и костный мозг, что приводит к развитию лучевой болезни, опухолей кроветворной ткани и костей.
2. вызывает «стронциевый рахит» и «уровскую болезнь» — поражение и деформация суставов, задержка роста и другие нарушения
3. лейкемия и злокачественные опухоли (рак) костей
4. поражение печени и мозга.

Стронций: способы получения и химические свойства

Стронций Sr — это щелочноземельный металл. Светло-желтый, ковкий. Реакционноспособный; Сильный восстановитель.

Относительная молекулярная масса Mr = 87,62; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 2,63; tпл = 768º C; tкип = 1390º C.

Способ получения

1. В результате реакции между оксидом стронция и алюминием при 1200º С образуются стронций и алюминат стронция :

4SrO + 2Al = 3Sr + Sr(AlO2)2

2. Хлорид стронция взаимодействует с алюминием при 600 — 700º С образуя стронций и хлорид стронция:

3SrCl2 + 2Al = 3Sr + 2AlCl3

3. В результате электролиза жидкого хлорида стронция образуется стронций и хлор:

4. Сульфид стронция разлагается при температуре выше 2000º С с образованием стронция и серы:

SrS = Sr + S

Качественная реакция

Окрашивает пламя газовой горелки в ярко-красный цвет.

Химические свойства

1. Стронций — сильный восстановитель . Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами :

1.1. Стронций взаимодействует с азотом при 450 — 500º С образуя нитрид стронция:

1.2. Стронций сгорает в кислороде (воздухе) при выше 250º С с образованием оксида стронция:

2Sr + O2 = 2SrO

1.3. Стронций активно реагирует при 200 — 400º С с хлором . При этом образуется хлорид стронция :

1.4. С водородом стронций реагирует при температуре 200 — 500º C с образованием гидрида стронция:

1.5. Стронций вступает в реакцию при 500º С с углеродом и образует карбид стронция:

Sr + 2C = SrC2

2. Стронций активно взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Стронций реагирует при комнатной температуре с водой . Взаимодействие стронция с водой приводит к образованию гидроксида стронция и газа водорода:

2.2. Стронций взаимодействует с кислотами:

2.2.1. Стронций реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид стронция и водород :

Sr + 2HCl = SrCl2 + H2

2.2.2. Реагируя с разбавленной азотной кислотой стронций образует нитрат стронция, оксид азота (I) и воду:

а если стронций будет взаимодействовать с очень разбавленной азотной кислотой , то на выходе будет образовываться нитрат стронция, нитрат аммония и вода:

2.3. Стронций вступает в реакцию с газом аммиаком при 600 — 650º С. В результате данной реакции образуется нитрид стронция.

в результате взаимодействия жидкого аммиака и стронция в присутствии катализатора Pt происходит образование амида стронция и воды

Стронций

Стронций
Мягкий серебристо-белый металл
Название, символ, номерСтронций / Strontium (Sr), 38
Атомная масса
(молярная масса)
87,62(1) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация[Kr] 5s 2
Радиус атома215 пм
Ковалентный радиус191 пм
Радиус иона(+2e) 112 пм
Электроотрицательность0,95 (шкала Полинга)
Электродный потенциал−2,89
Степени окисления2
Энергия ионизации
(первый электрон)
549,0 (5,69) кДж/моль (эВ)
Плотность (при н. у.)2,54 г/см³
Температура плавления1042 K
Температура кипения1657 K
Уд. теплота плавления9,20 кДж/моль
Уд. теплота испарения144 кДж/моль
Молярная теплоёмкость26,79 Дж/(K·моль)
Молярный объём33,7 см³/моль
Структура решёткикубическая гранецентрированая
Параметры решётки6,080 Å
Температура Дебая147 K
Теплопроводность(300 K) (35,4) Вт/(м·К)
Номер CAS7440-24-6

Стронций — химический элемент с атомным номером 38. Принадлежит к 2-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к главной подгруппе II группы, или к группе IIA), находится в пятом периоде таблицы. Атомная масса элемента 87,62(1) а. е. м. . Обозначается символом Sr (от лат. Strontium ). Простое вещество стронций — мягкий, ковкий и пластичный щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью, на воздухе быстро реагирует с влагой и кислородом, покрываясь жёлтой оксидной плёнкой.

Содержание

  • 1 История и происхождение названия
  • 2 Нахождение в природе
    • 2.1 Месторождения
  • 3 Получение
  • 4 Физические свойства
  • 5 Химические свойства
  • 6 Применение
    • 6.1 Металлургия
    • 6.2 Металлотермия
    • 6.3 Магнитные материалы
    • 6.4 Пиротехника
    • 6.5 Ядерная энергетика
    • 6.6 Высокотемпературная сверхпроводимость
    • 6.7 Вакуумные электронные приборы
    • 6.8 Химические источники тока
    • 6.9 Медицина
  • 7 Биологическая роль
    • 7.1 Влияние на организм человека
  • 8 Изотопы
    • 8.1 Стронций-90

История и происхождение названия

Новый элемент обнаружили в минерале стронцианите, найденном в 1764 году в свинцовом руднике близ шотландской деревни Стронти́ан (англ. Strontian , гэльск. Sròn an t-Sìthein ), давшей впоследствии название новому элементу. Присутствие в этом минерале оксида нового металла было установлено в 1787 году Уильямом Крюйкшенком и Адером Кроуфордом. Выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году.

Нахождение в природе

В свободном виде стронций не встречается ввиду его высокой химической активности. Он входит в состав около 40 минералов. Из них наиболее важный — целестин SrSO4 (51,2 % Sr). Добывают также стронцианит SrCO3 (64,4 % Sr). Эти два минерала имеют промышленное значение. Чаще всего стронций присутствует как примесь в различных кальциевых минералах.

Среди прочих минералов стронция:

По уровню физической распространённости в земной коре стронций занимает 23-е место — его массовая доля составляет 0,014 % (в литосфере — 0,045 %). Мольная доля металла в земной коре 0,0029 %.
Стронций содержится в морской воде (8 мг/л).

Месторождения

Известны месторождения в Калифорнии, Аризоне (США); Новой Гранаде; Турции, Иране, Китае, Мексике, Канаде, Малави.

В России обнаружены, но в настоящее время не разрабатываются месторождения стронциевых руд: Синие камни (Дагестан), Мазуевское (Пермский край), Табольское (Тульская область), а также месторождения в Бурятии, Иркутской области, Красноярском крае, Якутии и на Курильских островах.

Получение

Существуют три способа получения металлического стронция:

  • термическое разложение некоторых соединений;
  • электролиз;
  • восстановление оксида или хлорида.

Основным промышленным способом получения металлического стронция является термическое восстановление его оксида алюминием. Далее полученный стронций очищается возгонкой.

Электролитическое получение стронция электролизом расплава смеси SrCl2 и NaCl не получило широкого распространения из-за малого выхода по току и загрязнения стронция примесями.

При термическом разложении гидрида или нитрида стронция образуется мелкодисперсный стронций, склонный к лёгкому воспламенению.

Физические свойства

Стронций — мягкий серебристо-белый металл, обладает ковкостью и пластичностью, легко режется ножом.

Полиморфен — известны три его модификации. До 215 °С устойчива кубическая гранецентрированная модификация (α-Sr), между 215 и 605 °С — гексагональная (β-Sr), выше 605 °С — кубическая объёмноцентрированная модификация (γ-Sr).

Температура плавления: 768 °С, температура кипения: 1390 °С.

Химические свойства

Стронций в своих соединениях всегда проявляет степень окисления +2. По свойствам стронций близок к кальцию и барию, занимая промежуточное положение между ними.

В электрохимическом ряду напряжений стронций находится среди наиболее активных металлов (его нормальный электродный потенциал равен −2,89 В). Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид:

Взаимодействует с кислотами, вытесняет тяжёлые металлы из их солей. С концентрированными кислотами (H2SO4, HNO3) реагирует слабо.

Металлический стронций быстро окисляется на воздухе, образуя желтоватую плёнку, в которой, помимо оксида SrO, всегда присутствуют пероксид SrO2 и нитрид Sr3N2. При нагревании на воздухе загорается, порошкообразный стронций на воздухе склонен к самовоспламенению.

Энергично реагирует с неметаллами — серой, фосфором, галогенами. Взаимодействует с водородом (выше 200 °С), азотом (выше 400 °С). Практически не реагирует со щелочами.

При высоких температурах реагирует с CO2, образуя карбид:

Легкорастворимы соли стронция с анионами Cl − , I − , NO3 − . Соли с анионами F − , SO4 2− , CO3 2− , PO4 3− малорастворимы.

Из-за высокой химической активности стронция его хранят в закрытой стеклянной посуде под слоем керосина.

Применение

Основные области применения стронция и его химических соединений — это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, пищевая промышленность.

Металлургия

Стронций применяется для легирования меди и некоторых её сплавов, для введения в аккумуляторные свинцовые сплавы, для десульфурации чугуна, меди и сталей.

Металлотермия

Стронций чистотой 99,99—99,999 % применяется для восстановления урана.

Магнитные материалы

Магнитотвёрдые ферриты стронция широко употребляются в качестве материалов для производства постоянных магнитов.

Пиротехника

В пиротехнике применяются карбонат, нитрат, перхлорат стронция для окрашивания пламени в карминово-красный цвет. Сплав магний-стронций обладает сильнейшими пирофорными свойствами и находит применение в пиротехнике для зажигательных и сигнальных составов.

Ядерная энергетика

Уранат стронция играет важную роль при получении водорода (стронций-уранатный цикл, Лос-Аламос, США) термохимическим способом (атомно-водородная энергетика), и, в частности, разрабатываются способы непосредственного деления ядер урана в составе ураната стронция для получения тепла при разложении воды на водород и кислород.

Высокотемпературная сверхпроводимость

Оксид стронция применяется в качестве компонента сверхпроводящих керамик.

Вакуумные электронные приборы

Оксид стронция, в составе твёрдого раствора оксидов других щёлочноземельных металлов — бария и кальция (BaO, CaO), используется в качестве активного слоя катодов косвенного накала в вакуумных электронных приборах.

Химические источники тока

Фторид стронция используется в качестве компонента твёрдотельных фторионных аккумуляторных батарей с большой энергоёмкостью и энергоплотностью.

Сплавы стронция с оловом и свинцом применяются для отливки токоотводов аккумуляторных батарей. Сплавы стронций-кадмий — для анодов гальванических элементов.

Медицина

Изотоп с атомной массой 89, имеющий период полураспада 50,55 суток, применяется (в виде хлорида) в качестве противоопухолевого средства.

Биологическая роль

Влияние на организм человека

Не следует путать действие на организм человека природного стронция (не радиоактивного, малотоксичного и более того, широко используемого для лечения остеопороза) и радиоактивных изотопов стронция.

Стронций природный — составная часть микроорганизмов, растений и животных. Стронций является аналогом кальция, поэтому он наиболее эффективно откладывается в костной ткани. В мягких тканях задерживается менее 1 %. Стронций с большой скоростью накапливается в организме детей до четырёхлетнего возраста, когда идёт активное формирование костной ткани. Обмен стронция изменяется при некоторых заболеваниях органов пищеварения и сердечно-сосудистой системы.

  1. вода (предельно допустимая концентрация стронция в воде в РФ — 8 мг/л, а в США — 4 мг/л)
  2. пища (томаты, свёкла, укроп, петрушка, редька, редис, лук, капуста, ячмень, рожь, пшеница)
  3. интратрахеальное поступление
  4. через кожу (накожное)
  5. ингаляционное (через лёгкие)
  6. люди, работа которых связана со стронцием (в медицине радиоактивный стронций используют в качестве аппликаторов при лечении кожных и глазных болезней.

Основные области применения:

  • природного стронция — радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, металлотермия, пищевая промышленность, производство магнитных материалов;
  • радиоактивного — производство атомных электрических батарей, атомно-водородная энергетика, радиоизотопные термоэлектрические генераторы и другое).

Влияние нерадиоактивного стронция проявляется крайне редко и только при воздействии других факторов (дефицит кальция и витамина D, неполноценное питание, нарушения соотношения микроэлементов таких, как барий, молибден, селен и другие). Тогда он может вызывать у детей «стронциевый рахит» и «уровскую болезнь» — поражение и деформацию суставов, задержку роста и другие нарушения.

Радиоактивный стронций практически всегда негативно воздействует на организм человека. Откладываясь в костях, он облучает костную ткань и костный мозг, что увеличивает риск заболевания злокачественными опухолями костей, а при поступлении большого количества может вызвать лучевую болезнь.

Изотопы

В природе стронций встречается в виде смеси четырёх стабильных изотопов 84 Sr (0,56(2) %), 86 Sr (9,86(20) %), 87 Sr (7,00(20) %), 88 Sr (82,58(35) %). Проценты указаны по числу атомов. Известны также радиоактивные изотопы стронция с массовым числом от 73 до 105. Лёгкие изотопы (до 85 Sr включительно, а также изомер 87m Sr) испытывают электронный захват, распадаясь в соответствующие изотопы рубидия. Тяжёлые изотопы, начиная с 89 Sr, испытывают β − -распад, переходя в соответствующие изотопы иттрия. Наиболее долгоживущим и важным в практическом плане среди радиоактивных изотопов стронция является 90 Sr.

Стронций-90

Изотоп стронция 90 Sr является радиоактивным с периодом полураспада 28,78 года . 90 Sr претерпевает β − -распад, переходя в радиоактивный 90 Y (период полураспада 64 часа), который, в свою очередь, распадается в стабильный цирконий-90. Полный распад стронция-90, попавшего в окружающую среду, произойдёт лишь через несколько сотен лет.

90 Sr образуется при ядерных взрывах и внутри ядерного реактора во время его работы. Образование стронция-90 при этом происходит как непосредственно в результате деления ядер урана и плутония, так и в результате бета-распада короткоживущих ядер с массовым числом A = 90 (в цепочке 90 Se → 90 Br → 90 Kr → 90 Rb → 90 Sr ), образующихся при делении.

Применяется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 4,8 г/см³ , а энерговыделение — около 0,54 Вт/см³ ).

123456789101112131415161718
1HHe
2LiBeBCNOFNe
3NaMgAlSiPSClAr
4KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
5RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
6CsBaLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
7FrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
8UueUbnUbuUbbUbtUbqUbpUbhUbs

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au


источники:

http://chemege.ru/stroncij/

http://chem.ru/stroncij.html