Елементарен.
Стронцій.
Казань 2004
Зміст:
1. Історія відкриття
2. Знаходження в природі
3. Отримання
4. Фізичні властивості5. Механічні властивості
6. Хімічні властивості
7. Технологічні властивості
8. Області застосування
1.Історія відкриття.
Стронцій (Sr) - метал сріблясто-білого кольору. Мінерал, що містить стронцій, був виявлений вУ 1790 р. шотландські мінералоги Крауфорд і Крюікшенк і ретельно досліджували цей мінерал і прийшли до висновку, що сіль, отримана дією соляної кислоти на стронціаніт, відрізнялася від хлориду барію. Вона краще розчинялася у воді і мала іншу форму кристалів. А. Крауфорд уклав, що стронціаніт містить невідому раніше «землю» (оксид).
В кінці 1791р. дослідженням стронціаніта зайнявся їхній співвітчизник хімік Т. Хоп. Він чітко встановив різницю між вітеріту і стронціанітом. Також Т. Хоп зазначив, що стронцієвих земля з'єднується з водою активніше, ніж негашене вапно; на відміну від оксиду барію вона набагато краще розчиняється у воді, а всі з'єднання стронцію забарвлюють полум'я в червоний колір. Т. Хоп довів, що нова земля не може бути сумішшю кальцієвої і барієвої земель, що в цьому мінералі міститься новий елемент - стронцій. До такого ж висновку дійшов німецький хімік Клапорт. А. Лавуазьє висловлював думку про металевої природі, але це вдалося довести Г. Деві в 1808 р.
Історія відкриття стронцію буде неповною, якщо не згадати ще про один вченого, якому, безсумнівно, належить велика заслуга у вивченні стронціаніта. Їм був російський хімік Т. Е. Ловіц, який незалежно прийшов до висновку, що стронціаніт містить невідомий досі елемент. Т. Є. Ловіц належить першість відкриття стронцію у важкому шпате. Метод отримання металевого стронцію, запропонований Г. Деві, не міг дати досить чистого продукту. Лише в 1924 р. П. Даннер (США) отримав чистий стронцій шляхом відновлення його оксиду металевим алюмінієм або магнієм.
2. Знаходження в природі
Вміст стронцію в земній корі 4.10І% (за масою). У природі у вільному вигляді не зустрічається. Присутній головним чином у мінералах - стронціаніт (SrCO3) і целестину (SrSO4). Міститься також в різних кальцієвих мінералах.
3. Отримання
Металевий стронцій в даний час отримують переважно алюмінотермічним методом. Оксид стронцію змішують з порошком алюмінію, брикетуються і поміщають в електровакуумні піч (вакуум 1,333 Па), де при 1100-1150 ° С відбувається відновлення металу.
Поставляється стронцій у вигляді прутків або комкової металу. Щоб уникнути окислення стронцій слід зберігати під шаром гасу або під лаковим покриттям. У разі нетривалого зберігання стронцій загортають у пергаментний папір і упаковують в герметично закриваються металеві банки. Для тривалого зберігання банки заповнюють сумішшю трансформаторного масла і парафіну (1:1). нА кришці незмивною фарбою наносять напис «Вогненебезпечно, від води загоряється». Зберігають стронцій у сухих закритих приміщеннях. Не допускається зберігати стронцій в одному приміщенні з кислотами, водою, і вогненебезпечними речовинами.
Солі та сполуки стронцію токсичні (викликають параліч, впливають на зір). При роботі з ними слід дотримуватися правил техніки безпеки з солями лужних і лужноземельних металів.
4. Фізичні властивості
Атомні характеристики. Атомний номер 38, атомна маса 87, Ю62 а.е.м, атомний об'єм 33,7.106 мі / моль, атомний радіус 0,215 нм, іонний радіус 0,127 нм. Потенціали іонізації J (еВ): 5,692; 11,026; 43,6. Електронегативність 1,0. Стронцій має г.ц.к. грати (α-Sr) з періодом а = 0,6085 нм, енергія кристалічної решітки 164,3 мкДж / кмоль, координаційне число 12, міжатомну відстань 4,30 нм. При температурі 488 К відбувається α-β-перетворення. β - стонцій має гексагональну решітку з періодами а = 0,432 нм, с = 0,706 нм, с / а = 1,64. При 605єС має місце полиморфное перетворення β → γ. Утворюється кубічна об'емноценрірованная модифікація має період а = 0,485 нм. Електронна конфігурація зовнішнього шару 5sІ. Природний стронцій складається з чотирьох стабільних ізотопів: 84Sr (0,58%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,2%), 88Sr (82,58%). Отримано також 14 штучних нестійких ізотопів. Радіоактивний ізотоп 90 Sr з періодом напіврозпаду 27,7 років утворюється при ядерних реакціях (розподілі урану).
Щільність ρ при 273 К дорівнює 2,630 Мr/м3
Електричні та магнітні. Питома електрична провідність σ і питомий електричний опір ρ залежить від температури:
Т | До | 20 | 253 | 273 | 295 | 673 | 973 |
σ | МСМ / м ... .. | - | 5,9 | 5,0 | - | 1,15 | 1,03 |
ρ | МкОм.м ... | 0,0048 | 0,17 | 0,20 | 21,5 | 60 | 94 |
Найбільше значення коефіцієнта вторинної електронної емісії σmax = 0,72 при ускоряющем напрузі первинних електронів 0,400 кеВ.
Магнітна сприйнятливість при температурі 293 К χ = +1,05 · 10 №.
Теплові та термодинамічні Температура плавлення tпл = 770 ° С, температура кипіння t кип = 1380 ° С, характеристична температура ШD = 129 К, питома теплота плавлення ΔНпл = 960 кДж / кг. Середня питома теплоємність в інтервалі температур 273-373 К Ср = 737 Дж / (кг · К). Середній температурний коефіцієнт лінійного розширення α = 23.106 К №.
Оптичні властивості. Відбивна здатність (коефіцієнт відбиття nD) і коефіцієнт поглинання α в залежності від довжини хвилі (плівка товщиною 0,2 мкм):
λ, мкм | ND,% | α, м № |
0,124 | 3 | 1,7 · 107 |
0,138 | 7 | 2,5 · 107 |
0,155 | 14 | 4,0 · 107 |
0,177 | 20 | 5,6 · 107 |
Механічні властивості залежно від температури:
T, ° C | σ, МПа | δ,% | Ψ,% | НВ, МПа |
20 | 49,0 | 1,0 | 11,0 | 190 |
110 | 53,9 | - | - | 180 |
200 | 47,0 | 5,3 | 13,5 | 90 |
300 | - | 10,5 | 30,0 | 60 |
400 | 24,5 | 19,0 | 45,0 | 48 |
450 | - | 20,0 | 50,0 | 38 |
550 | - | 8,0 | 16,0 | 3,0 |
600 | 2,0 | 33,0 | 99,0 | 2,5 |
700 | 1,0 | 40,0 | 99,9 | 2,0 |
6. Хімічні властивості
Нормальний електронний потенціал реакції Sr-2е ↔ SrІ + φо = 2,89 В. Ступінь окислювання +2.
Стронцій зустрічається в природі головним чином у вигляді сульфатів і карбонатів, утворюючи мінерали целестин SrCO3 і стронціаніт SrSO4
Стронцій - дуже активний елемент, швидко окислюється на повітрі з виділенням більшої кількості тепла, енергійно розкладає воду. З воднем взаємодіє при підвищеній температурі 300 -
При нагріванні стронцій легко взаємодіє з галогенами створюючи відповідні солі: хлорид SrCl2 з температурою плавлення
З концентрованої азотної та сірчаної кислоти взаємодіє слабо, з розведеними енергійно; з лугами - NaOH, KOH (концентрованими і розведеними) також вступає в реакції.
З металами утворює тверді розчини та металеві з'єднання. У рідкому стані змішується з елементами ІІA, ΙΙB-VB Be, Mg, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi, As). З багатьма з них утворює металеві з'єднання (Al, Mg, Zn, Sn, Pb і ін.) З деякими перехідними і благородними мнталламі дає незмішувані системи. Для більшості металів платинової групи характерне утворення зі стронцієм фаз типу Лавеса. З елементами ΙΙΙ B підгрупи утворюються фази типу АВ4.
Електротехнічний еквівалент 0,45404 мг / Кл.
7. Технологічні властивості
Стронцій - ковкий і пластичний метал. Куванням з нього можна отримати тонкий лист, а пресуванням при 230 ° C-дріт.
8. Області застосування
У промисловості використовують металевий стронцій та його сполуки. Введення цього елемента та його сполук у сталь і чавун сприяють підвищенню їх якості. Є відомості про використання стронцію для розкислення та рафінування міді; при цьому також підвищується твердість. Введення 0,1% Sr в титан і його сплави підвищує ударну в'язкість; строонцій збільшує пластичність магнію і його сплавів, позитивно впливає на властивості алюмінієвих сплавів.
З'єднання стронцію використовують в піротехніку, в електровакуумної техніці (газопоглотителем), в радіоелектроніці (для виготовлення фотоелементів). Стронцій входить до складу оксидних катодів, що застосовуються в електронно-променевих трубках, лампах НВЧ та інших
У стекловарении стронцій використовують для отримання спеціальних оптичних стекол; він підвищує хімічну і термічну стійкість скла і показники заломлення. Так, скло, що містить 9% SrО, володіє високим опором стиранню і високою еластичністю, легко піддається механічній обробці (крученню, переробки в пряжу і тканини). У нашій країні розроблена технологія отримання стронційсодержащего скла без бору. Таке скло має високу хімічну стійкість, міцністю та електрофізичними властивостями. Встановлено здатність стронцієвих стекол поглинати рентгенівське випромінювання трубок кольорових телевізорів, а також покращувати радіаційну стійкість. Фторид стронцію використовують для виробництва лазерів і оптичної кераміки. Гідроксид стронцію застосовують в нафтовій промисловості для виробництва мастил з підвищеним опором окислювання, а в харчовій-для обробки відходів цукрового виробництва з метою додаткового вилучення цукру. З'єднання стронцію входять також до складу емалей, глазурей і кераміки. Їх широко використовують у хімічній промисловості як наповнення гуми, стабілізаторів пластмас, а також для очищення каустичної соди від заліза та марганцю, в якості каталізаторів в органічному синтезі і при крекінгу нафти і т. д.
Список використаних джерел:
Д.М. Трифонов В.Д. Трифонов «Як були відкриті хімічні елементи»
«Список хімічних елементів»