strontiumとは？ わかりやすく解説

ルビジウム ← ストロンチウム → イットリウム Ca ↑ Sr ↓ Ba 38Sr 周期表
外見
銀白色
一般特性
名称, 記号, 番号	ストロンチウム, Sr, 38
分類	アルカリ土類金属
族, 周期, ブロック	2, 5, s
原子量	87.62
電子配置	[Kr] 5s2
電子殻	2, 8, 18, 8, 2（画像）
物理特性
相	固体
密度（室温付近）	2.64 g/cm3
融点での液体密度	2.375 g/cm3
融点	1050 K, 777 °C, 1431 °F
沸点	1655 K, 1382 °C, 2520 °F
融解熱	7.43 kJ/mol
蒸発熱	136.9 kJ/mol
熱容量	(25 °C) 26.4 J/(mol·K)
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 温度 (K) 796 882 990 1139 1345 1646
原子特性
酸化数	2, 1[1]（強塩基性酸化物）
電気陰性度	0.95（ポーリングの値）
イオン化エネルギー	第1： 549.5 kJ/mol
	第2： 1064.2 kJ/mol
	第3： 4138 kJ/mol
原子半径	215 pm
共有結合半径	195±10 pm
ファンデルワールス半径	249 pm
その他
結晶構造	面心立方格子構造
磁性	常磁性
電気抵抗率	(20 °C) 132 nΩ⋅m
熱伝導率	(300 K) 35.4 W/(m⋅K)
熱膨張率	(25 °C) 22.5 μm/(m⋅K)
剛性率	6.1 GPa
ポアソン比	0.28
モース硬度	1.5
CAS登録番号	7440-24-6
主な同位体
詳細はストロンチウムの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP 82Sr syn 25.36 d ε - 82Rb 83Sr syn 1.35 d ε - 83Rb β+ 1.23 83Rb γ 0.76, 0.36 - 84Sr 0.56% 中性子46個で安定 85Sr syn 64.84 d ε - 85Rb γ 0.514 D - 86Sr 9.86% 中性子48個で安定 87Sr 7.0% 中性子49個で安定 88Sr 82.58% 中性子50個で安定 89Sr syn 50.52 d ε 1.49 89Rb β- 0.909 D 89Y 90Sr trace 28.90 y β- 0.546 90Y
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ストロンチウム（ラテン語: strontium^[2]）は原子番号38の元素で、元素記号は Sr である。軟らかく銀白色のアルカリ土類金属で、化学反応性が高い。空気にさらされると、表面が黄味を帯びてくる。天然には天青石やストロンチアン石などの鉱物中に存在する。放射性同位体のストロンチウム90 (⁹⁰Sr) は放射性降下物に含まれ、その半減期は28.90年である。

元素名は、1787年に発見されたストロンチアン石（ストロンチウムを含む鉱物）の産出地、スコットランドのストロンチアン（英語版）(英語: Strontian、スコットランド・ゲール語: Sron an t-Sìthein)という村にちなむ。^[3]。

結晶構造は温度、圧力条件により異なる3種類を取り得る。常温、常圧で安定なものは面心立方格子構造 (FCC, α-Sr)、213℃〜621℃の間では六方最密充填構造（HCP,β-Sr)、621℃〜769℃の間では体心立方格子（BCC,γ-Sc)がそれぞれ最も安定となる。銀白色の金属で、比重は2.63、融点は777 °C、沸点は1382 °C。炎色反応で赤色を呈する。空気中では灰白色の酸化物被膜を生じる。水とは激しく反応し水酸化ストロンチウムと水素を生成する。

${\displaystyle {\ce {Sr + 2 H2O -> Sr(OH)2 + H2}}}$

1790年、バリウムの調合に携わった医師であるAdair Crawfordと同僚のWilliam Cruickshankがストロンチアン石が他の重晶石("heavy spars")の元となる石の特性とは異なる特性を示すことを認識した^[14]。これによりAdairは355ページで「・・・実際にこのスコットランドの鉱物はこれまで十分に調べられていない新種の土類である可能性が高い」と締めくくっている。医師で鉱物収集家であるFriedrich Gabriel Sulzerはヨハン・フリードリヒ・ブルーメンバッハとともにストロンチアン産の鉱物を分析しストロンチアナイトと名付けた。また、毒重石（英語版）とは異なり新たな土類(neue Grunderde)を含んでいるという結論を出した^[15]。1793年、グラスゴー大学の化学教授Thomas Charles Hopeがストロンタイト(strontites)という名前を提案する^{[16][17][18][19]}。1808年にハンフリー・デービー卿により、塩化ストロンチウムと酸化水銀(II)を含む混合物の電気分解により最終的に分離され、1808年6月30日の王立協会での講演で発表された^[20]。他のアルカリ土類の名前に合わせ、名前をストロンチウムに変更した^{[21][22][23][24][25]}。

ストロンチウムの最初の大規模な適用は、テンサイからの砂糖の生産であった。水酸化ストロンチウムを用いた結晶化プロセスは1849年にAugustin-Pierre Dubrunfautにより特許がとられたが^[26]、1870年代初期にプロセスが改善されたことで大規模な導入が行われた。ドイツの砂糖工業は20世紀までこのプロセスをうまく利用していた。第一次世界大戦前、テンサイの砂糖産業はこのプロセスに年間10万から15万トンの水酸化ストロンチウムを使用していた^[27]。水酸化ストロンチウムはこのプロセスでリサイクルされたが、製造中の損失を補う需要はミュンスターランドでストロンチアナイトの採掘を始める大きな需要を生み出すほど高かった。ドイツのストロンチアナイトの採掘はグロスタシャーで天青石鉱床の採掘が始まると終了した^[28]。これらの鉱山は1884年から1941年までの世界のストロンチウム供給のほとんどを賄った。グラナダ盆地の天青石鉱床はしばらくの間知られていたが、大規模な採掘は1950年代より前には始まっていない^[29]。

大気圏内核実験による核分裂生成物の中に、ストロンチウム90が比較的多いことが観察された。カルシウムとの化学的動態の類似性からストロンチウム90が骨に蓄積する可能性が考えられ、ストロンチウムの代謝に関する研究が重要なトピックとなった^[30][31]。

産出

2015年現在の天青石としてのストロンチウムの3つの主要産出国は、中国(150,000 t)、スペイン(90,000 t)、メキシコ(70,000 t)であり、アルゼンチン(10,000 t)やモロッコ(2,500 t)は小規模産出国である。ストロンチウム鉱床はアメリカに広く存在しているが、1959年以降採掘されていない^[32]。

採掘される天青石(SrSO₄)の大部分は2つのプロセスにより炭酸塩に変換される。天青石を炭酸ナトリウム溶液で直接浸出するか、石炭で焙煎し硫化物を作る。2番目の段階では主に硫化ストロンチウムを含む暗色の物質が作られる。このいわゆる「黒灰」（ブラックアッシュ）は水に溶けて濾過される。炭酸ストロンチウムは二酸化炭素を入れることにより硫化ストロンチウム溶液から沈殿する^[33]。硫酸塩は炭素還元により硫化物に還元される。

SrSO₄ + 2 C → SrS + 2 CO₂

毎年30万トンにこのプロセスが行われている^[34]。

ストロンチウム金属は、商業的には酸化ストロンチウムをアルミニウムで還元することにより製造されている。混合物から蒸留される^[34]。溶融塩化カリウム中の塩化ストロンチウム溶液の電気分解により小規模で調製することもできる^[35]。

Sr²⁺ + 2 e^- → Sr

2 Cl⁻ → Cl₂ + 2 e^-

ストロンチウムの化合物

• 酸化ストロンチウム (SrO) - 塩基性酸化物
• 水酸化ストロンチウム (Sr(OH)₂) - 強塩基
• チタン酸ストロンチウム (SrTiO₃) - 常誘電体
• クロム酸ストロンチウム (SrCrO₄) - 黄色顔料・ストロンチウムクロメート（ストロンチウムイエロー、ストロンシャンイエロー）の主成分。
• ストロンチアン石 (SrCO₃) - 主成分炭酸ストロンチウム
• 天青石 (SrSO₄) - 主成分硫酸ストロンチウム
• 硝酸ストロンチウム (Sr(NO₃)₂)
• 塩化ストロンチウム (SrCl₂)
• 水素化ストロンチウム（SrH₂）
• リン酸水素ストロンチウム (SrHPO₄) - 蛍光体
• 乳酸ストロンチウム（C₆H₁₀O₆Sr）

参考書籍

• 『放射化学』著：古川路明 出版：朝倉書店 1994年03月25日 ISBN 978-4-254-14545-8 C3343

出典

[脚注の使い方]

1. ^ P. Colarusso et al. (1996). “High-Resolution Infrared Emission Spectrum of Strontium Monofluoride”. J. Molecular Spectroscopy 175: 158. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022285296900193. 
2. ^ WEBSTER'S DICTIONARY, 1913
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4. ^ ^{a b} ストロンチウム-90 原子力資料情報室 (CNIC)
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32. ^ ^{a b} Ober, Joyce A.. “Mineral Commodity Summaries 2015: Strontium”. United States Geological Survey. 26 March 2016閲覧。
33. ^ Kemal, Mevlüt; Arslan, V.; Akar, A.; Canbazoglu, M. (1996). Production of SrCO₃ by black ash process: Determination of reductive roasting parameters. p. 401. ISBN 978-90-5410-829-0. https://books.google.com/books?id=5smDPzkw0wEC&pg=PA401 
34. ^ ^{a b} MacMillan, J. Paul; Park, Jai Won; Gerstenberg, Rolf; Wagner, Heinz; Köhler, Karl and Wallbrecht, Peter (2002) "Strontium and Strontium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a25_321.
35. ^ Greenwood and Earnshaw, p. 111

関連項目

ウィキメディア・コモンズには、ストロンチウムに関連するメディアがあります。

• ルビジウム-ストロンチウム年代測定（英語版）
• 光格子時計
• ストロンチウム格子時計

外部リンク

• 国際化学物質安全性カード ストロンチウム (ICSC:1534) 日本語版(国立医薬品食品衛生研究所による), 英語版
• 『ストロンチウム』 - コトバンク

表 話 編 歴 周期表
	1	2															3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	H																															He
2	Li	Be																									B	C	N	O	F	Ne
3	Na	Mg																									Al	Si	P	S	Cl	Ar
4	K	Ca															Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
5	Rb	Sr															Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
6	Cs	Ba	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
7	Fr	Ra	Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts	Og
アルカリ金属   アルカリ土類金属   ランタノイド   アクチノイド   遷移金属   その他の金属   半金属元素（半導体元素）   その他の非金属   ハロゲン   貴ガス（希ガス）   不明

表 話 編 歴 ストロンチウムの化合物
二元化合物	SrB6 SrBr2 SrC2 SrCl2 SrF2 SrI2 Sr3N2 SrO SrO2 SrS SrSe
三元化合物	SrAl2O4 Sr(BrO3)2 Sr(ClO3)2 Sr(ClO4)2 Sr(CN)2 SrCO3 SrCrO4 Sr(IO3)2 Sr(NO3)2 Sr(OH)2 Sr3(PO4)2 SrSO3 SrSO4 SrTiO3
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