스트론튬 : 역사, 구조, 특성, 반응 및 용도 - 화학 - 2026

스트론튬은 그 화학 기호 씨 갓 잘라 빛 광택이 흰색 인 알칼리 토류 금속이지만, 공기 산화에 노출 될 때 노란 색을 취득한다. 따라서 보관 중에 산소로부터 보호해야합니다.

스트론튬은 광물 인 셀레스 타이트 또는 셀레 스틴 (SrSO ₄ ) 및 스 트론 티아 나이트 (SrCO ₃ ) 의 형태로 정맥에서 추출됩니다 . 그러나 celestite는 스트론튬 채굴이 발생하는 주요 형태이며 퇴적물 토양에 있으며 황과 결합되어 있습니다.

아르곤 대기로 보호되는 금속 스트론튬 샘플. 출처 : Strontium unter Argon Schutzgas Atmosphäre.jpg Matthias Zepper 파생 작업 : 재료 과학자

Celestite는 마름모꼴 결정의 형태로 발생하며 일반적으로 무색 유리질이며 투명합니다. 스트론튬은 이런 방식으로 추출되지만 각각의 탄산염으로 변환되어야하며, 그로부터 최종적으로 환원됩니다.

1790 년에 스트론튬은 스코틀랜드 Argyll의 Strontion 마을 근처에있는 납 광산의 광물 인 Adair Crawford와 William Cruickshank에 의해 새로운 원소로 확인되었습니다. 스트론튬은 1807 년 Humphry Davy에 의해 전기 분해를 통해 분리되었습니다.

스트론튬은 가단성, 연성 금속이며 우수한 전기 전도체입니다. 그러나 그것은 산업 및 상업적 용도가 거의 없습니다. 응용 분야 중 하나는 알루미늄 및 마그네슘과 합금을 형성하여 이러한 금속의 취급 및 유동성을 향상시키는 것입니다.

주기율표에서 스트론튬은 칼슘과 바륨 사이의 그룹 2에 있으며 밀도, 융점 및 경도와 같은 일부 물리적 특성은 다음에 표시된 것과 관련하여 중간 값을 가지고 있음을 발견했습니다. 칼슘과 바륨.

스트론튬은 자연에서 4 개의 안정한 동위 원소로 발생합니다. ⁸⁸ Sr, .82.6 % 풍부; ⁸⁶ 9.9 %의 풍부한 시니어; ⁸⁷ 7.0 %의 풍부한 시니어; 및 ⁸⁴ Sr, 0.56 % 풍부.

⁹⁰ Sr은 칼슘과 스트론튬의 유사성으로 인해 동위 원소가 뼈에 통합되기 때문에 원자로에서 핵 폭발 및 누출의 산물 인 방사성 낙진의 가장 피해를주는 성분을 구성하는 방사성 동위 원소입니다 , 골암과 백혈병을 생성합니다.

역사

스코틀랜드 Argyll의 Strontian 마을 근처에있는 납 광산의 광물을 연구했습니다. 원래는 탄산 바륨의 일종으로 확인되었습니다. 그러나 1789 년에 Adair Crawford와 William Cruickshank는 연구 된 물질이 문제의 또 다른 물질이라고 지적했습니다.

화학자 Thomas Charles Hope는 새로운 광물 스 트론 타이트를 명명하고 이에 상응하는 "지구"(산화 스트론튬, SrO)를 strontia라고 명명했습니다.

1790 년에 Crawford와 Cruickshank는 연구 된 물질을 태우고 그 불꽃이 알려진 요소에서 그 당시까지 관찰 된 불꽃과는 다른 진홍색 인 것을 관찰했습니다. 그들은 새로운 요소 앞에 있다고 결론지었습니다.

1808 년에 William Humphry Davy 경은 수은 음극을 사용하여 수은 산화물과 스트론튬 염화물 또는 수은의 습한 혼합물에 전기 분해를 실시했습니다. 그런 다음 형성된 아말감에서 나온 수은이 증발하여 스트론튬이 제거되었습니다.

Davy는 분리 된 원소 스트론튬 (스트론튬)을 명명했습니다.

스트론튬의 구조 및 전자 구성

금속 스트론튬은 상온에서 얼굴 중심 입방체 (fcc) 구조로 결정화됩니다.

이 구조에서 Sr 원자는 단위 셀의 정점과 입방체면에 있습니다. 총 4 개의 원자 원자를 가지고있어 다른 구조 (예 : 입방체 또는 bcc)보다 상대적으로 밀도가 높습니다.

Sr 원자는 결정 내의 모든 방향에서 원자 원자가 궤도가 겹친 결과 인 금속 결합 덕분에 단결 된 상태로 유지됩니다. 이 궤도는 전자 구성에 따라 두 개의 전자를 갖는 5s입니다.

5 초 ²

따라서 전체 5s 대역과 5p 전도 대역 (대역 이론)이 발생합니다.

다른 금속 상과 관련하여 서지 정보는 많지 않지만 결정이 고압에 가해지면 변형이 발생하는 것이 확실합니다.

산화 번호

스트론튬은 다른 금속과 마찬가지로 원자가 전자를 잃는 경향이 높습니다. 이것들은 5s 궤도의 두 전자입니다. 따라서 Sr 원자는 2가 Sr ²⁺ 양이온 ( 나머지 알칼리 토금속과 마찬가지로 M ²⁺ )으로 전환되며, 희가스 크립톤과 등 전자입니다. 스트론튬은 +2의 산화수를 가진다고합니다.

두 개의 전자를 잃는 대신 하나만 잃으면 Sr ⁺ 양이온이 형성됩니다 . 따라서 산화수는 +1입니다. Sr ⁺ 는 스트론튬에서 파생 된 화합물에서 드뭅니다.

속성

외관

은백색의 금속성 광택, 약간의 노란색 색조.

몰 질량

87.62g / 몰.

녹는 점

777 ° C

비점

1,377 ° C

밀도

ᆞ 주위 온도 : 2.64g / cm ³

- 액체 상태 (융점) : 2.375 g / cm ³

용해도

알코올과 산에 용해됩니다. 그것은 물과 강하게 반응하기 때문에 물에 용해되지 않습니다.

융합 열

7.43 kJ / 몰.

기화열

141 kJ / 몰.

열 몰 용량

26.4 J / (몰 · K).

전기 음성도

폴링 척도에서 0.95.

이온화 에너지

1 차 이온화 수준 : 549.5 kJ / mol.

두 번째 이온화 수준 : 1,064.2 kJ / mol.

세 번째 수준의 이온화 : 4,138 kJ / mol.

원자 라디오

경험 215 pm.

공유 반경

195 ± 10 pm.

열 팽창

25 ° C에서 22.5µm / (m · K)

열 전도성

35.4W / (mK).

전기 저항

20 ° C에서 132 nΩ · m

경도

모스 척도 1.5.

화재 가능성

스트론튬은 미세하게 분리되면 공기 중에서 자연적으로 연소됩니다. 또한 녹는 점 이상으로 가열되면 발화하며 화염 열에 노출되면 폭발 위험이 있습니다.

저장

스트론튬의 산화를 방지하려면 등유 나 나프타에 담가 보관하는 것이 좋습니다. 스트론튬은 유기물 및 기타 쉽게 산화되는 물질에서 떨어진 서늘하고 통풍이 잘되는 곳에 보관해야합니다.

명명법

산화수 +1은 흔하지 않기 때문에 스트론튬 화합물 주변의 명명법을 단순화하기 위해 +2 만 존재한다고 가정합니다. 이것이 주식 명명법에서 이름 끝에있는 (II)가 무시되는 이유입니다. 전통적인 명명법에서는 항상 접미사 -ico로 끝납니다.

예를 들어, SrO는 각각 주식 및 전통적인 명명법에 따라 산화 스트론튬 또는 산화 주석입니다.

모양

반응성이 높기 때문에 금속 스트론튬은 자연에서 분리 된 것처럼 보이지 않습니다. 그러나 등유 또는 불활성 가스 (예 : 희가스) 대기에 담그면 산소로부터 보호되는 원소 상태에서 발견 될 수 있습니다.

또한 알루미늄 및 마그네슘과 합금을 형성하고 주석과 납의 합금으로 골재를 형성하는 것으로도 밝혀졌습니다. 스트론튬은 토양이나 해수 등에 용해 된 이온 형태 (Sr ²⁺ ) 로 발견됩니다 .

따라서 스트론튬에 대해 말하는 것은 Sr ²⁺ 양이온 (그리고 더 적은 정도의 Sr ⁺ )을 의미합니다.

또한 이온 형태로 다른 원소와 상호 작용하여 염 또는 기타 화합물을 형성 할 수 있습니다. 염화 스트론튬, 탄산염, 황산염, 황화물 등

스트론튬은 주로 셀레스 타이트 또는 셀레 스틴 (SrSO ₄ )과 스 트론 타이트 (SrCO ₃ )의 두 가지 미네랄에 존재 합니다. Celestite는 스트론튬 채굴 추출의 주요 원천입니다.

스트론튬은 4 개의 천연 동위 원소를 가지고 있으며 그중 더 많이 발견되는 것은 ⁸⁸ Mr. 또한 원자로에서 인공적으로 생성 된 수많은 방사성 동위 원소가 있습니다.

생물학적 역할

척추 동물에서 스트론튬에 대한 알려진 생물학적 역할은 없습니다. 칼슘과 유사하기 때문에 뼈 조직에서 대체 할 수 있습니다. 즉, Sr ²⁺ 는 Ca ^2+를 대체 합니다. 그러나 스트론튬과 칼슘 사이의 뼈에서 발견되는 비율은 1/1000에서 1/1000 사이입니다. 즉, 매우 낮습니다.

따라서 스트론튬은 뼈에서 자연적인 생물학적 기능을 수행해서는 안됩니다.

스트론튬 라넬 레이트는 골다공증 치료에 사용되었습니다. 그러나 어쨌든 이것은 치료 작용입니다.

스트론튬의 생물학적 기능에 대한 몇 안되는 예 중 하나는 스트론튬이있는 골격을 가진 방사성 원생 동물 인 Acantharea에서 발생합니다.

찾아서 생산하는 곳

스트론튬의 미네랄 공급 원인 셀레스 타이트 결정. 출처 : Aram Dulyan (사용자 : Aramgutang)

스트론튬은 모든 화성암의 약 0.034 %에서 발견됩니다. 그러나 celestite 또는 celestine이라는 두 가지 미네랄 만이 상당한 스트론튬 함량이있는 매장지에서 발견됩니다.

두 가지 중요한 광물 인 스트론튬 중, 스트론튬을 추출 할 수있는 시설을 만들 수 있도록 퇴적층에서 충분한 양의 셀레스 타이트 만 발견됩니다.

Strationite는 대부분의 스트론튬이 탄산 스트론튬의 형태로 생성되기 때문에 celestite보다 더 유용합니다. 그러나 지속 가능한 채굴을 허용하는 예금은 거의 발견되지 않았습니다.

해수의 스트론튬 함량은 82 ~ 90 µmol / L로 칼슘보다 훨씬 낮은 농도 인 9.6 ~ 11 mmol / L입니다.

거의 모든 채굴은 천체 광상을 기반으로합니다. 스 트론 티아 나이트 광맥은 희소하고 스트론튬을 추출하는 데 그다지 수익성이 없기 때문입니다. 그럼에도 불구하고 대부분의 스트론튬은 탄산 스트론튬 형태로 생산됩니다.

Pidgeon 방법

Celestite는 석탄 존재하에 소각되어 황산 스트론튬을 황화 스트론튬으로 변환합니다. 두 번째 단계에서는 황화 스트론튬이 포함 된 어두운 물질을 물에 녹여 여과합니다.

그런 다음, 황화 스트론튬 용액을 이산화탄소로 처리하여 탄산 스트론튬의 침전을 생성합니다.

스트론튬은 Pidgeon 방법의 변형으로 분리 할 수 ​​있습니다. 스트론튬 산화물과 알루미늄의 반응은 진공 상태에서 발생하며, 스트론튬은 가스로 변환되고 생산 레토르트를 통해 응축기로 이동하여 고체로 침전됩니다.

전기 분해

스트론튬은 접촉 음극 전기 분해 방법에 의해 막대 형태로 얻을 수 있습니다. 이 과정에서 음극 역할을하는 냉각 된 철 막대가 염화칼륨과 염화 스트론튬의 용융 혼합물 표면과 접촉하게됩니다.

스트론튬이 음극 (철 막대)에서 응고됨에 따라 막대가 올라갑니다.

반응

칼 코겐과 할로겐으로

스트론튬은 활성 환원 금속이며 할로겐, 산소 및 황과 반응하여 각각 할로겐화물, 산화물 및 황을 생성합니다. 스트론튬은 은색 금속이지만 공기에 노출되면 산화 스트론튬으로 산화됩니다.

Sr (s) + 1 / 2O ₂ (g) => SrO (s)

산화물은 금속 표면에 어두운 층을 형성합니다. 염소 및 황과의 반응은 다음과 같습니다.

Sr (s) + Cl ₂ (g) => SrCl ₂ (s)

Sr (s) + S (l) => SrS (s)

스트론튬은 녹은 황과 반응합니다.

공기와 함께

그것은 산소와 결합하여 스트론튬 과산화물을 형성 할 수 있습니다. 그러나 그것의 형성을 위해 높은 압력의 산소가 필요합니다. 또한 질소와 반응하여 질화 스트론튬을 생성 할 수 있습니다.

3Sr (s) + N ₂ (g) => Sr ₃ N ₂ (s)

그러나 반응이 일어나려면 온도가 380 ° C 이상이어야합니다.

물과 함께

스트론튬은 물과 격렬하게 반응하여 수산화 스트론튬, Sr (OH) ₂ 및 수소 가스 를 형성 할 수 있습니다 . 스트론튬과 물의 반응은 알칼리 금속과 물의 반응에서 관찰되는 폭력과 바륨의 경우에서 관찰되는 폭력이 없습니다.

산과 수소

스트론튬은 황산 및 질산과 반응하여 각각 황산 스트론튬과 질산염을 형성 할 수 있습니다. 또한 뜨거운 수소와 결합하여 스트론튬 수 소화물을 형성합니다.

스트론튬은 주기율표의 s 블록에있는 다른 무거운 원소와 마찬가지로 광범위한 배위 수를 가지고 있습니다. 예 를 들어 SrCd ₁₁ 및 SrZn ₁₃ 과 같은 화합물에서 볼 수있는 2, 3, 4, 22 및 24와 같은 .

응용

-원소 스트론튬

합금

Al-Ag 합금의 강도와 연성을 향상시키기 위해 공융 개질제로 사용됩니다. 흑연의 형성을 제어하기 위해 연성 철 주 조소에서 접종 제로 사용됩니다. 또한 인성과 연성을 추가하기 위해 주석 및 납 합금에 첨가됩니다.

또한 구리 및 청동의 탈산제로 사용됩니다. 용융 알루미늄에 소량의 스트론튬을 첨가하여 금속의 용융 성을 최적화하여 전통적으로 강철로 만들어진 물체를 만드는 데 더 적합합니다.

엔진 블록 및 휠 주조에 사용되는 알루미늄 또는 마그네슘 용 합금 제입니다. 스트론튬은 합금되는 금속의 취급과 유동성을 향상시킵니다.

동위 원소

손상 작용에도 불구하고 ⁹⁰ Sr은 열전 발전기로 사용되며, 복사열 에너지를 사용하여 오래 지속되는 전기를 생산하며 우주 차량, 원격 연구소 및 항법 부표에 적용됩니다.

⁸⁹ 시니어는 종양 세포의 파괴에 대한 방사성 방출 β 유형을 사용하여, 뼈 암의 치료에 사용되어왔다.

스트론튬 원자는 시간을 측정하는 시스템을 구축하는 데 사용되어 왔으며, 이는 2 억년마다 1 초에 거의 뒤처지지 않습니다. 가장 정확한 시계입니다.

-화합물

탄산염

페라이트 및 자석

탄산 스트론튬 (SrCO ₃ ) 산화철과 반응 FE ( ₂ O ₃ 1,000 1,300 ºC의 온도에서)는, 스트론튬 페라이트를 형성한다. 이 페라이트 계열의 일반 공식은 SrFe _x O ₄ 입니다.

세라믹 자석은 페라이트로 만들어지며 다양한 용도로 사용됩니다. 그중에는 스피커, 자동차 앞 유리 와이퍼 용 모터, 어린이 장난감 등이 있습니다.

탄산 스트론튬은 텔레비전 화면 및 디스플레이 장치 용 유리 생산에도 사용됩니다.

안경

LCD (Liquid Crystal Display) 용 유리의 특성을 개선하는 것 외에도 유약 도자기에도 사용되어 소성시 긁힘 및 기포 형성에 대한 저항력을 강화합니다.

광학, 유리 제품 및 조명에 사용할 수있는 유리 생산에 사용됩니다. 또한 경도와 긁힘에 대한 내성 및 밝기를 증가시키기 때문에 유리 섬유 및 실험실 및 제약 유리의 일부입니다.

금속 및 염 생산

납 불순물 제거에 기여하기 때문에 고순도 아연을 얻는 데 사용됩니다. 인쇄용 페인트의 부식 억제제로 사용되는 화합물 인 크롬산 스트론튬 생산에 도움이됩니다.

폐수 및 인광 램프

황산염 제거를 위해 폐수 처리에 사용됩니다. 또한 형광등 제조에 사용되는 오르토 인산 생산에 사용됩니다.

불꽃 쏘아 올리기

다른 스트론튬 염과 마찬가지로 탄산 스트론튬은 불꽃 놀이에 사용되어 진홍색을 띱니다. 스트론튬 검사에도 사용되는 얼룩입니다.

수산화물

수산화 스트론튬이 설탕과 결합하여 복잡한 당류를 생성하기 때문에 사탕무에서 설탕을 추출하는 데 사용됩니다. 이 복합체는 이산화탄소의 작용에 의해 해리되어 설탕이 없어집니다. 또한 플라스틱의 안정화에도 사용됩니다.

산화물

1970 년이 응용 프로그램을 시작으로 텔레비전 영상 튜브 제조에 사용 된 유리에 존재합니다. 컬러 텔레비전과 음극선을 포함하는 기타 장치는 정지하기 위해 전면 플레이트에 스트론튬을 사용해야합니다. 엑스레이.

음극관이 다른 장치로 교체 되었기 때문에이 텔레비전은 더 이상 사용되지 않으며, 따라서 스트론튬 화합물을 사용할 필요가 없습니다.

한편, 산화 스트론튬은 세라믹 유약의 품질을 향상시키는 데 사용됩니다.

염화물

염화 스트론튬은 민감한 치아와 불꽃 놀이를 위해 일부 치약에 사용됩니다. 또한 진공 용기에서 원하지 않는 가스를 제거하기 위해 제한된 방식으로 사용됩니다.

Ranelate

골밀도를 높이고 골절 발생률을 낮추기 때문에 골다공증 치료에 사용됩니다. 국소 적으로 바르면 감각 자극을 억제합니다. 그러나 심혈관 질환의 발생을 증가 시킨다는 증거로 인해 그 사용이 감소했습니다.

알루 민 산염

전자 산업에서 도펀트로 사용됩니다. 또한 화학적 및 생물학적으로 불활성 인 화합물이기 때문에 특정 장난감을 어둠 속에서 빛나게하는 데 자주 사용됩니다.

참고 문헌

1. Shiver & Atkins. (2008). 무기 화학. (제 4 판). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). 스트론튬. 출처 : en.wikipedia.org
3. Timothy P. Hanusa. (2019). 스트론튬. 브리태니커 백과 사전. 출처 : britannica.com
4. 국립 생명 공학 정보 센터. (2019). 스트론튬. PubChem 데이터베이스. CID = 5359327. 출처 : pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Traci Pedersen. (2013 년 5 월 20 일). 스트론튬에 대한 사실. 출처 : livescience.com
6. 더그 스튜어트 박사. (2019). 스트론튬 원소 사실. 출처 : chemicool.com
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 년 7 월 3 일). 스트론튬 정보 (원자 번호 38 또는 Sr). 출처 : thoughtco.com
8. Lenntech BV (2019). 스트론튬. 출처 : lenntech.com