ストロンチウム

Srによる元素38に関する記事。原子番号、38;原子量、87.62。シルバーホワイトのメタル。天然ストロンチウムは、84Sr、86Sr、87Sr、88Srの4つの安定同位体の混合物であり、88Srが最も一般的です（82.56パーセント）。

放射性ストロンチウム同位体は人工的に得られたものです。これらの同位体の質量数は80から97の範囲であり、半減期が27。7年でウラン核分裂で形成される90Srが含まれています。 1790年、スコットランドの医師A. Crawfordは、スコットランドのStrontian村の近くで見つかった鉱物を研究したところ、その鉱物に「strontia」という名前が付けられた未知の「地球」が含まれていることを発見しました。後に、ストロンチウムがストロンチウムSrOの酸化物であることが判明しました。 1808年、H。Davyは、湿らせた水酸化物Sr（OH）2と酸化水銀の混合物を水銀陰極で電気分解し、ストロンチウムのアマルガムを得ました。

自然界での分布。地球の地殻（クラーク）に含まれるストロンチウムの平均含有量は、3.4×10–2重量パーセントです。ストロンチウムは、地球化学的プロセスにおけるカルシウムの付属元素です。ストロンチウムの約30の鉱物が知られており、そのうちセレスタイト（SrSO4）とストロンチアン石（SrCO3）が最も重要です。火成岩では、ストロンチウムは主に分散した形で見られ、カルシウム、カリウム、バリウム鉱物の結晶格子に同形の混合物として存在します。生物圏では、ストロンチウムは炭酸塩岩、特に塩湖やラグーンの堆積物（天青石の堆積物）に蓄積します。

物理的および化学的性質。室温では、ストロンチウムの格子は面心立方（α-Sr）で、間隔はa = 6.0848オングストローム（Å）です。 248°Cを超えると、ストロンチウムは格子間隔a =4.32Åおよびc =7.06Åの六角形の修飾（β-Sr）に変換され、614°Cでは体心立方修飾（γ-Sr）に変換されます。 ）、a =4.85Å。ストロンチウムの原子半径は2.15Å、Sr2 +のイオン半径は1.20Åです。 α型の密度は2.63g / cm3（20°C）です。ストロンチウムの融点は770°C、沸点は1383°C、比熱は737.4キロジュール/ kg-°K（0.176カロリー/ g-°C）、抵抗率は22.76×10–6オーム-です。 cm–1。ストロンチウムは常磁性であり、室温で91.2×10–6の磁化率を示します。

ストロンチウムは、ナイフで簡単に切断できる柔らかい延性のある金属です。外側の電子サブシェルの配置は5s2であり、その化合物では、ストロンチウムは通常+2の酸化状態を持っています。元素はCaやBaと化学的性質が似ているアルカリ土類金属です。金属ストロンチウムは空気中で急速に酸化され、酸化物SrO、過酸化物SrO2、窒化物Sr3N2を含む黄色がかった表面膜を形成します。ストロンチウムは通常の条件下で酸素と反応して酸化物SrOを形成します。これは灰色がかった白色の粉末で、空気中では炭酸塩SrCO3に容易に変換されます。水と激しく反応し、Ca（OH）2よりも強い塩基である水酸化物Sr（OH）2を形成します。ストロンチウムは空気中で加熱すると容易に発火し、粉末状のストロンチウムは空気中で自然発火します。したがって、要素は灯油の層の下で密閉された容器に保管されます。ストロンチウムは水を激しく分解し、水素を放出して水酸化ストロンチウムを形成します。高温では、元素は水素（> 200°C）、窒素（> 400°C）、リン、硫黄、とハロゲン。加熱すると、ストロンチウムは金属、たとえばSrPb3、SrAg4、SrHg8、SrHg12と金属間化合物を形成します。ストロンチウム塩のうち、ハロゲン化物（フッ化物を除く）、硝酸塩、酢酸塩、塩素酸塩は水に溶けやすいが、炭酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩、リン酸塩は溶けにくい。シュウ酸塩および硫酸塩としてのストロンチウムの沈殿は、元素の分析的同定に使用されます。ストロンチウムの多くの塩は、結晶水が1〜6個の分子を含む結晶水和物を形成します。硫化ストロンチウムSrSは、水によって徐々に加水分解されます。水酸化ストロンチウムSr3N2（黒い結晶）は、NH3とSr（OH）2が遊離すると、水によって簡単に分解されます。ストロンチウムは液体アンモニアに容易に溶解し、濃い青色の溶液を生成します。

製造と使用。ストロンチウム化合物を製造するための主な原材料は、天青石とストロンチアン石のドレッシングから得られる精鉱です。金属ストロンチウムは、1100o〜1150°Cでアルミニウムを使用して酸化ストロンチウムを還元することによって得られます。

4SrO + 2A1 = 3Sr + SrO・Al2O3

このプロセスはバッチ方式で実行されます。 1ニュートン/ m2（10–2 mmHg）の圧力で電極真空装置内。ストロンチウム蒸気は、装置内部に配置された凝縮器の冷却された表面に凝縮されます。還元プロセスの最後に、装置はアルゴンで満たされ、凝縮物は溶融された後、型に流れ込む。ストロンチウムは、85％のSrCl2と15％のKC1を含む溶融物の電気分解によっても生成されますが、このプロセスで消費される電流による収率は低く、得られるストロンチウム金属には、窒化ストロンチウムと酸化物の形で不純物が含まれています。そしてストロンチウムの塩。産業では、ストロンチウムの合金、たとえばスズを含む合金は、液体カソードを使用した電気分解によって製造されます。

金属ストロンチウムはほとんど実用的ではありません。銅と青銅の脱酸に役立ちます。ストロンチウム90は、原子力電池のベータ線源です。ストロンチウムは、発光団やフォトセル、および自然発火性の強い合金の製造に使用されます。酸化ストロンチウムは、電子管内の特定の光学ガラスおよび酸化物でコーティングされたカソードの構成要素です。ストロンチウムの化合物は、炎に鮮やかなチェリーレッドの色を与えるために使用され、したがって花火での使用が見出されています。ストロンチアン石は高級鋼から硫黄とリンを除去するためにスラグに導入され、炭酸ストロンチウムは不揮発性ゲッターに使用され、磁器、鋼、耐熱合金のコーティングに使用される大気効果に耐性のあるラッカーとエナメルに添加されます。ストロンチウムクロメート、SrCrO4、非常に高速な顔料は、アーティストの塗料の調製に使用され、チタン酸ストロンチウム、SrTiO3は、強誘電体および圧電セラミックの構成要素として使用されます。特殊な潤滑油グリースの製造には、脂肪酸のストロンチウム塩（「ストロンチウム石鹸」）が使用されます。

ストロンチウムの塩および化合物は毒性が低く、アルカリ塩の取り扱いに標準的な安全上の注意事項があります。

生物中のストロンチウム。ストロンチウムは微生物、植物、海洋放射性物質（Acanthria）の骨格は、硫酸ストロンチウム（セレスタイト）で構成されています。海洋藻類には、乾物100 gあたり26〜140 mgのストロンチウムが含まれ、陸生植物には2.6 mgが含まれ、海洋動物には2〜50が含まれます。 mg、および陸生動物1.4mg。細菌には0.27〜30 mgのストロンチウムが含まれています。さまざまな生物におけるストロンチウムの蓄積は、生物の種や特殊な特徴だけでなく、環境内の他の要素に対するストロンチウムの比率にも依存します。主にCaとP、そして生物の適応についてt o特定の地球化学的環境。

動物は水と食物からストロンチウムを取得します。この元素は小腸で吸収され、主に大腸で排出されます。多くの物質（藻類の多糖類、陽イオン交換樹脂）がストロンチウムの同化を阻害します。ストロンチウムは主に骨組織に貯蔵されており、骨組織の灰には約0.02パーセントのストロンチウムが含まれています。他の組織では、含有量は約0.0005パーセントです。ラットの食餌に過剰なストロンチウム塩が含まれていると、「ストロンチウム」くる病が発生します。大量の天青石が含まれる土壌に生息する動物では、生体内のストロンチウム含有量の増加が観察されます。その他の病気。この病気のくる病は、中央アジア、東アジア、北ヨーロッパの特定の地域など、ストロンチウムが豊富な生物地球化学的地域で発生することがあります。

ストロンチウム90。ストロンチウムの人工同位体の中で、長寿命の放射性核種ストロンチウム90は、生物圏の放射性汚染に顕著に現れます。環境に入ると、90Srは代謝プロセスに（主にCaとともに）参加する能力を示します。したがって、90Srによる生物圏の汚染を評価する際に、90Sr / Ca比はストロンチウム単位で計算されます（1 SU = Ca 1グラムあたり90Srの10〜12キュリー）。ストロンチウムの識別。それはで発生します生物学的および食物連鎖に沿った90SrおよびCaの動きは、識別係数、つまり生物学的または食物連鎖の特定のリンクにおける90Sr / Ca比と、前のリンクにおける比との関係によって定量的に表されます。食物連鎖の最終リンクでは、「Srの濃度は、原則として、開始リンクよりも大幅に低くなります。

ストロンチウム90は、葉を汚染するか、後者の場合、土壌の種類、土壌水分、pH、Caと有機物質の含有量が大きな影響を及ぼします。マメ科植物と根作物はストロンチウム90の蓄積が比較的多く、草は穀物を含み、亜麻は含有量が少ない。植物の種子や果実に蓄積されるストロンチウム90は、他の器官よりも大幅に少ない。たとえば、小麦の葉や茎には穀物の10倍の90Srが含まれている。主に植物性食品から90Srを取得する動物や、主に牛乳や魚から90Srを取得する人間では、同位体は主に骨に蓄積します。動物や人間の有機体における90Srの蓄積は、有機体の年齢、摂取された放射性核種の量、新しい骨組織の成長速度などの要因に依存します。ストロンチウム90は、ミルクから同位体を取得し、急速に成長する骨組織に蓄積する子供たちに大きな危険をもたらします。

90Srの生物学的効果は、体内の同位体の分布に関連しています（スケルトン）。この効果は、90Srと同位体の娘放射性同位元素90Yによって生成されるベータ線の線量にも依存します。 90Srの長期摂取により、比較的少量であっても、骨組織への継続的な照射の結果として白血病と骨肉腫が発症する可能性があります。骨組織の有意な変化は、Ca1グラムあたり約1マイクロキュリーの食事で90Srの含有量で観察されます。核実験禁止条約（1963年）は、大気中、宇宙空間、水中での核実験を禁止しており、ストロンチウム90を大気からほぼ完全に排除し、同位体の移動形態を減少させています。土壌。