Стронций является химическим элементом с атомным номером 38 и условным обознаяением Sr. Стронций представляет собой серебристо-белый с желтоватым оттенком щелочной металл.
Как был открыт Стронций
История открытия стронция, как химического элемента, начинается в 1790 году. На территории современной Шотландии есть деревня Strontian. В XVIII веке немного севернее этой деревни была шахта по добыче свинца. Адэр Кроуфорд, который являлся врачом ирландского происхождения и занимался получением бария, совместно со своим коллегой Уильямом Круикшанком исследовали образцы свинца из этой шахты. Они пришли к умозаключению, что стронцианские руды обладают свойствами, которые отличаются от свойств других источников свинцовых руд.
Врач и коллекционер минералов Фридрих Габриэль Зульцер вместе с Иоганном Фридрихом Блюменбахом проанализировали минерал из Стронциана и назвал его стронтианитом. В 1793 году Томас Чарльз Хоуп, профессор химии в Университете Глазго, изучил минерал и предложил название стронтиты.
Элементарный стронций был в конечном итоге выделен сэром Хамфри Дэви в 1808 году путем электролиза смеси, содержащей хлорид стронция и оксид ртути, о чем он объявил в лекции Королевскому обществу 30 июня 1808 г. В соответствии с названием других щелочноземельных металлов, он изменил название на стронций.
Где и как добывают Стронций
Стронций, в большинстве случаев, добывается в виде целестина, который имеет химическую формулу SrSO4. Главными производителями стронция и целестина являются Китай, Испания и Мексика. Аргентина и Марокко занимают 4 и 5 строчки соответственно.
Большая часть добытого целестина перерабатывается в карбонат стронция
SrCO3 двумя способами:
- Целестин выщелачивают раствором карбоната натрия;
- Целестин обжигают углем с образованием сульфида.
На второй стадии получается материал темного цвета, состоящий в основном из сульфида стронция. Черный пепел растворяется в воде и фильтруется. Карбонат стронция осаждают из раствора сульфида путем введения диоксида углерода. Сульфат будет уменьшен до сульфида путем карботермического восстановления:
SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2
Таким способом получают около 300 000 тонн ежегодно.
Чистый металл получают путем уменьшения стронция оксида с алюминием. Стронций отгоняют из смеси. Металлический стронций также может быть получен в небольших масштабах путем электролиза раствора хлорида стронция в расплавленном хлориде калия:
SR2+ + 2е— → Sr
2 Cl— → Cl2 + 2е—
Распространенность Стронция
Стронций является достаточно распространенным химическим элементом. Он занимает 15 место по распространенности на Земле, уступая родственному барию, который занимает 14 позицию. По оценкам ученых, содержание стронция в земной коре составляет около 360 частей на миллион. Стронций в природе встречается в виде сульфатного минерала целестин и карбонатный стронтианит.
Из двух вышеперечисленных минералов целестин встречается гораздо чаще в месторождениях руд. Поскольку стронций чаще всего используется в карбонатной форме, стронцианит был бы более полезным из двух обычных минералов, но было обнаружено несколько месторождений, подходящих для разработки. Из-за того, как он реагирует с воздухом и водой, стронций существует в природе только в сочетании с образованием минералов. Природный стронций стабилен, но его синтетический изотоп Sr-90 образуется только в результате ядерных осадков.
В подземных водах стронций химически очень похож на кальций. При pH от среднего до кислого Sr2+ является доминирующим видом стронция. В присутствии ионов кальция стронций обычно образует соосаждения с минералами кальция, такими как кальцит и ангидрит, при повышенном pH. При pH от среднего до кислого растворенный стронций связывается с частицами почвы за счет катионного обмена.
Среднее содержание стронция в океанской воде составляет 8 мг/л. При концентрации стронция от 82 до 90 мкмоль/л концентрация значительно ниже, чем концентрация кальция, которая обычно составляет от 9,6 до 11,6 ммоль/л. Тем не менее, он намного выше, чем у бария, 13 мкг/л.
Применение Стронция
Применение стронция имеет достаточно широкое применение. Лет 10 назад 75% стронция приходилось на стекло электронно-лучевых трубок для цветных телевизоров. Главной задачей стронция в этом устройстве является поглощение рентгеновских лучей.
Поскольку стронций очень похож на кальций, он способен проникать и накапливаться в костях человека. Анализ костей человека на наличие этого химического элемента помогает экспертам определять в каком регионе он обитал. Этот подход помогает идентифицировать древние модели миграции и происхождение смешанных человеческих останков в захоронениях на поле боя.
Карбонат и другие соли стронция добавляют в фейерверки, чтобы придать им темно-красный цвет. Этот же эффект идентифицирует катионы стронция в испытании пламенем. Фейерверки потребляют около 5% мирового производства. Карбонат стронция используется в производстве магнитов из твердого феррита.
Хлорид стронция иногда используется в зубных пастах для чувствительных зубов. Один популярный бренд включает 10% гексагидрата хлорида стронция по весу. Небольшие количества используются при рафинировании цинка для удаления небольшого количества примесей свинца. Сам металл имеет ограниченное применение в качестве газопоглотителя для удаления нежелательных газов в вакууме путем взаимодействия с ними, хотя для этой цели также может использоваться барий.
Интересные факты
Интересных фактов связанных со стронцием достаточно много. Стоит начать с того, что стабильные изотопы стронция не представляют значительной угрозы для здоровья. В среднем человек потребляет около двух миллиграммов стронция в день. У взрослых потребляемый стронций имеет тенденцию прикрепляться только к поверхности костей, но у детей стронций может заменять кальций в минерале растущих костей и, таким образом, вызывать проблемы с их ростом.
Биологический период полураспада стронция в организме человека различно были представлены как от 14 до 600 дней, 1000 дней, 18 лет, 30 лет и в качестве верхнего предела — 49 лет. Широко распространенные опубликованные данные о биологическом периоде полураспада объясняются сложным метаболизмом стронция в организме. Однако при усреднении всех путей выведения общий биологический период полураспада оценивается примерно в 18 лет. Скорость выведения стронция сильно зависит от возраста и пола из-за различий в метаболизме костей.
Препарат стронция ранелат способствует росту костей, увеличивает плотность костей и снижает частоту переломов позвонков, периферических переломов и бедра. Однако стронция ранелат также увеличивает риск венозной тромбоэмболии, тромбоэмболии легочной артерии и серьезных сердечно-сосудистых заболеваний, включая инфаркт миокарда. Поэтому его использование сейчас ограничено.
