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ストロンチウム

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ルビジウム ← ストロンチウム → イットリウム
Ca
↑
Sr
↓
Ba
外見がいけん
銀ぎん白色はくしょく
一般いっぱん特性とくせい
名称めいしょう, 記号きごう, 番号ばんごう ストロンチウム, Sr, 38
分類ぶんるい アルカリ土ど類るい金属きんぞく
族ぞく, 周期しゅうき, ブロック 2, 5, s
原子げんし量りょう 87.62 
電子でんし配置はいち [Kr] 5s2
電子でんし殻から 2, 8, 18, 8, 2（画像がぞう）
物理ぶつり特性とくせい
相そう 固体こたい
密度みつど（室温しつおん付近ふきん） 2.64 g/cm3
融点ゆうてんでの液体えきたい密度みつど 2.375 g/cm3
融点ゆうてん 1050 K, 777 °C, 1431 °F
沸点ふってん 1655 K, 1382 °C, 2520 °F
融解ゆうかい熱ねつ 7.43 kJ/mol
蒸発じょうはつ熱ねつ 136.9 kJ/mol
熱容量ねつようりょう (25 °C) 26.4 J/(mol·K)
蒸気じょうき圧あつ
圧力あつりょく (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度おんど (K) 796 882 990 1139 1345 1646
原子げんし特性とくせい
酸化さんか数すう 2, 1[1]（強つよ塩基えんき性せい酸化さんか物ぶつ）
電気でんき陰性いんせい度ど 0.95（ポーリングの値ね）
イオン化いおんかエネルギー 第だい1： 549.5 kJ/mol
第だい2： 1064.2 kJ/mol
第だい3： 4138 kJ/mol
原子げんし半径はんけい 215 pm
共有きょうゆう結合けつごう半径はんけい 195±10 pm
ファンデルワールス半径はんけい 249 pm
その他た
結晶けっしょう構造こうぞう 面めん心こころ立方りっぽう格子こうし構造こうぞう
磁性じせい 常つね磁性じせい
電気でんき抵抗ていこう率りつ (20 °C) 132 nΩおめが⋅m
熱ねつ伝導でんどう率りつ (300 K) 35.4 W/(m⋅K)
熱ねつ膨張ぼうちょう率りつ (25 °C) 22.5 μみゅーm/(m⋅K)
剛性ごうせい率りつ 6.1 GPa
ポアソン比ひ 0.28
モース硬度こうど 1.5
CAS登録とうろく番号ばんごう 7440-24-6
主おもな同位どうい体たい
詳細しょうさいはストロンチウムの同位どうい体たいを参照さんしょう
同位どうい体たい NA 半減はんげん期き DM DE (MeV) DP
82Sr syn 25.36 d εいぷしろん - 82Rb
83Sr syn 1.35 d εいぷしろん - 83Rb
βべーた+ 1.23 83Rb
γがんま 0.76, 0.36 -
84Sr 0.56% 中性子ちゅうせいし46個こで安定あんてい
85Sr syn 64.84 d εいぷしろん - 85Rb
γがんま 0.514 D -
86Sr 9.86% 中性子ちゅうせいし48個こで安定あんてい
87Sr 7.0% 中性子ちゅうせいし49個こで安定あんてい
88Sr 82.58% 中性子ちゅうせいし50個こで安定あんてい
89Sr syn 50.52 d εいぷしろん 1.49 89Rb
βべーた- 0.909 D 89Y
90Sr trace 28.90 y βべーた- 0.546 90Y

ストロンチウム（ラテン語らてんご: strontium[2]）は原子げんし番号ばんごう38の元素げんそで、元素げんそ記号きごうは Sr である。軟やわらかく銀ぎん白色はくしょくのアルカリ土ど類るい金属きんぞくで、化学かがく反応はんのう性せいが高たかい。空気くうきにさらされると、表面ひょうめんが黄き味あじを帯おびてくる。天然てんねんには天てん青石あおいしやストロンチアン石せきなどの鉱物こうぶつ中ちゅうに存在そんざいする。放射ほうしゃ性せい同位どうい体たいのストロンチウム90 (90Sr) は放射ほうしゃ性せい降下こうか物ぶつに含ふくまれ、その半減はんげん期きは28.90年ねんである。

名称めいしょう

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元素げんそ名めいは、1787年ねんに発見はっけんされたストロンチアン石せき（ストロンチウムを含ふくむ鉱物こうぶつ）の産出さんしゅつ地ち、スコットランドのストロンチアン（英語えいご版ばん）(英語えいご: Strontian、スコットランド・ゲール語ご: Sron an t-Sìthein)という村むらにちなむ。[3]。

性質せいしつ

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酸化さんかストロンチウムのデンドライト

結晶けっしょう構造こうぞうは温度おんど、圧力あつりょく条件じょうけんにより異ことなる3種類しゅるいを取とり得える。常温じょうおん、常つね圧あつで安定あんていなものは面めん心こころ立方りっぽう格子こうし構造こうぞう (FCC, αあるふぁ-Sr)、213℃〜621℃の間あいだでは六方ろっぽう最さい密みつ充填じゅうてん構造こうぞう（HCP,βべーた-Sr)、621℃〜769℃の間あいだでは体からだ心こころ立方りっぽう格子こうし（BCC,γがんま-Sc)がそれぞれ最もっとも安定あんていとなる。銀ぎん白色はくしょくの金属きんぞくで、比重ひじゅうは2.63、融点ゆうてんは777 °C、沸点ふってんは1382 °C。炎ほのお色しょく反応はんのうで赤色あかいろを呈ていする。空気くうき中ちゅうでは灰白色かいはくしょくの酸化さんか物ぶつ被膜ひまくを生しょうじる。水みずとは激はげしく反応はんのうし水酸化すいさんかストロンチウムと水素すいそを生成せいせいする。

生理せいり的てきにはカルシウムに良よく似にた挙動きょどうを示しめし、骨格こっかくに含ふくまれる。

酸化さんかストロンチウムのアルミニウムによる還元かんげん、および塩化えんかストロンチウムなどの溶融ようゆう塩しお電解でんかいにより金属きんぞく単体たんたいが製造せいぞうされ、蒸留じょうりゅうにより精製せいせいされる。

用途ようと

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炎ほのお色しょく反応はんのうが赤あかであるため、花火はなびや発はつ炎えん筒とうの炎ほのおの赤あかい色いろの発生はっせいには塩化えんかストロンチウムなどが用もちいられる。そのほか、高温こうおん超ちょう伝導でんどう体たいの材料ざいりょうとして使つかわれる。

炭酸たんさんストロンチウムは、ブラウン管ぶらうんかんなどの陰極線管いんきょくせんかんのガラスに添加てんかされる。また、フェライトなどの磁性じせい材料ざいりょうの原料げんりょうとしても用もちいられる。

単体たんたいのストロンチウムは酸素さんそなどとの反応はんのう性せいが高たかいため、真空しんくう装置そうち中なかのガスを吸着きゅうちゃくするゲッターとして用もちいられる。

同位どうい体たい

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詳細しょうさいは「ストロンチウムの同位どうい体たい」および「ストロンチウム90」を参照さんしょう

ウランの核分裂かくぶんれつ生成せいせい物ぶつなど、人工じんこう的てきに作つくられる代表だいひょう的てきな物質ぶっしつ放射ほうしゃ性せい同位どうい体たいとしてヨウ素もと131、セシウム137と共ともにストロンチウム90 (90Sr) がある。ストロンチウム90は、半減はんげん期きが28.8年ねんでベータ崩壊ほうかいを起おこして、イットリウム90に変かわる。原子力げんしりょく電池でんちの放射線ほうしゃせんエネルギー源げんとして使つかわれる。体内たいないに入はいると電子でんし配置はいち・半径はんけいが似にているため、骨ほねの中なかのカルシウムと置おき換かわって体内たいないに蓄積ちくせきし長期間ちょうきかんにわたって放射線ほうしゃせんを出だし続つづける。このため大変たいへん危険きけんであるが、揮発きはつ性せい化合かごう物ぶつを作つくりにくく[4]原発げんぱつ事故じこで放出ほうしゅつされる量りょうはセシウム137と比較ひかくすると少すくない。

地質ちしつ学がくにおいては、ルビジウム87からβべーた崩壊ほうかいにより半減はんげん期き4.9×1010年としでストロンチウム87が生成せいせいされることを利用りようして、主おもに数すう千せん万まん年ねん以前いぜんの岩石がんせきの年代ねんだい測定そくていに用もちいられる。(Rb-Sr法ほう)[5]

骨ほねに吸収きゅうしゅうされやすいという性質せいしつを生いかして、別べつの放射ほうしゃ性せい同位どうい体たいであるストロンチウム89は骨ほね腫瘍しゅようの治療ちりょうに用もちいられる。ストロンチウム89の半減はんげん期きは50.52日にちと短みじかく比較的ひかくてき短期間たんきかんで崩壊ほうかいするため、短期間たんきかんに強力きょうりょくな放射線ほうしゃせんを患部かんぶに直接ちょくせつ照射しょうしゃさせることができる。

骨ほねに吸収きゅうしゅうされやすいので自然しぜん界かいで見みつかるのとほぼ同おなじ比率ひりつで、4つ全すべての安定あんてい同位どうい体たいが取とり込こまれている。また、同位どうい体たいの分布ぶんぷ比率ひりつは地理ちり的てきな場所ばしょによって異ことなる傾向けいこうがある。[6][7] これによって古代こだいにおける人間にんげんの移動いどうや、戦場せんじょうの埋葬まいそう地ちに混在こんざいする人間にんげんの起源きげんを特定とくていすることに役立やくだつ。 [8]

生体せいたいに対たいする影響えいきょう

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ストロンチウム90は骨ほねに蓄積ちくせきされることで生物せいぶつ学がく的てき半減はんげん期きが長ながくなる（長年ながねん、体内たいないにとどまる）ため、ストロンチウム90は、ベべータ線たせんを放出ほうしゅつする放射ほうしゃ性せい物質ぶっしつのなかでも人体じんたいに対たいする危険きけんが大おおきいとされている[4]。

家畜かちくへの蓄積ちくせき

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1957年ねんから北海道ほっかいどうで行おこなわれた調査ちょうさでは、1960年代ねんだいから1970年代ねんだいに北海道ほっかいどうのウシやウマの骨ほねに蓄積ちくせきされていた放射ほうしゃ性せいストロンチウム (90Sr) は2,000-4,000 mBq/gを記録きろくしていたが、大気圏たいきけん内うち核かく実験じっけんの禁止きんし後ごは次第しだいに減少げんしょうし、現在げんざいでは100 mBq以下いか程度ていどまで減少げんしょうしている。また、ウシとウマではウマの方ほうがより高こう濃度のうどで蓄積ちくせきをしていて加か齢よわいと蓄積ちくせき量りょうには相関そうかん関係かんけいがあるとしている。屋外おくがいの牧草ぼくそうを直接ちょくせつ食たべるウシとウマは、放射能ほうしゃのう汚染おせんをトレースするための良よい生物せいぶつ指標しひょうとなる[9]。

放射ほうしゃ性せいストロンチウムの体外たいがい排泄はいせつ

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1960年代ねんだい、米べいソを中心ちゅうしんに大気圏たいきけん内ないの核かく実験じっけんが盛さかんに行おこなわれた。これに伴ともない、体内たいないに取とり込こまれた放射ほうしゃ性せい物質ぶっしつの除去じょきょ剤ざいや排泄はいせつ促進そくしん法ほうに関かんする研究けんきゅうも数多かずおおく行おこなわれている。放射ほうしゃ性せいストロンチウムは生体せいたい内ないではカルシウムと同おなじような挙動きょどうをとる。IAEA（国際こくさい原子力げんしりょく機関きかん）は放射ほうしゃ性せいストロンチウムを大量たいりょうに摂取せっしゅした場合ばあい、アルギン酸あるぎんさんの投与とうよを考慮こうりょするように勧告かんこくしている[10]。アルギン酸あるぎんさんは褐藻かっそう類るいの細胞さいぼう間あいだを充填じゅうてんする粘ねば質しつ多た糖とうで、カルシウムよりもストロンチウムに対たいする親和しんわ性せいが高たかいことが知しられている。ヒトにアルギン酸あるぎんさんを経口けいこう投与とうよしてから放射ほうしゃ性せいストロンチウムを投与とうよすると、投与とうよしていない場合ばあいと比くらべて体内たいない残留ざんりゅう量りょうが約やく1⁄8になることが報告ほうこくされている[11][12]。また動物どうぶつ実験じっけんでも同様どうようの効果こうかがあることが確たしかめられている[13]。

歴史れきし

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ストロンチウムの炎ほのお色しょく試験しけん

1790年ねん、バリウムの調合ちょうごうに携たずさわった医師いしであるAdair Crawfordと同僚どうりょうのWilliam Cruickshankがストロンチアン石せきが他たの重じゅう晶あきら石せき("heavy spars")の元もととなる石いしの特性とくせいとは異ことなる特性とくせいを示しめすことを認識にんしきした[14]。これによりAdairは355ページで「・・・実際じっさいにこのスコットランドの鉱物こうぶつはこれまで十分じゅうぶんに調しらべられていない新種しんしゅの土ど類るいである可能かのう性せいが高たかい」と締しめくくっている。医師いしで鉱物こうぶつ収集しゅうしゅう家かである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さんの鉱物こうぶつを分析ぶんせきしストロンチアナイトと名付なづけた。また、毒どく重石おもし（英語えいご版ばん）とは異ことなり新あらたな土ど類るい(neue Grunderde)を含ふくんでいるという結論けつろんを出だした[15]。1793年ねん、グラスゴー大学だいがくの化学かがく教授きょうじゅThomas Charles Hopeがストロンタイト(strontites)という名前なまえを提案ていあんする[16][17][18][19]。1808年ねんにハンフリー・デービー卿きょうにより、塩化えんかストロンチウムと酸化さんか水銀すいぎん(II)を含ふくむ混合こんごう物ぶつの電気でんき分解ぶんかいにより最終さいしゅう的てきに分離ぶんりされ、1808年ねん6月がつ30日にちの王立おうりつ協会きょうかいでの講演こうえんで発表はっぴょうされた[20]。他たのアルカリ土ど類るいの名前なまえに合あわせ、名前なまえをストロンチウムに変更へんこうした[21][22][23][24][25]。

ストロンチウムの最初さいしょの大だい規模きぼな適用てきようは、テンサイからの砂糖さとうの生産せいさんであった。水酸化すいさんかストロンチウムを用もちいた結晶けっしょう化かプロセスは1849年ねんにAugustin-Pierre Dubrunfautにより特許とっきょがとられたが[26]、1870年代ねんだい初期しょきにプロセスが改善かいぜんされたことで大だい規模きぼな導入どうにゅうが行おこなわれた。ドイツの砂糖さとう工業こうぎょうは20世紀せいきまでこのプロセスをうまく利用りようしていた。第だい一いち次じ世界せかい大戦たいせん前まえ、テンサイの砂糖さとう産業さんぎょうはこのプロセスに年間ねんかん10万まんから15万まんトンの水酸化すいさんかストロンチウムを使用しようしていた[27]。水酸化すいさんかストロンチウムはこのプロセスでリサイクルされたが、製造せいぞう中ちゅうの損失そんしつを補おぎなう需要じゅようはミュンスターランドでストロンチアナイトの採掘さいくつを始はじめる大おおきな需要じゅようを生うみ出だすほど高たかかった。ドイツのストロンチアナイトの採掘さいくつはグロスタシャーで天てん青石あおいし鉱床こうしょうの採掘さいくつが始はじまると終了しゅうりょうした[28]。これらの鉱山こうざんは1884年ねんから1941年ねんまでの世界せかいのストロンチウム供給きょうきゅうのほとんどを賄まかなった。グラナダ盆地ぼんちの天てん青石あおいし鉱床こうしょうはしばらくの間あいだ知しられていたが、大だい規模きぼな採掘さいくつは1950年代ねんだいより前まえには始はじまっていない[29]。

大気圏たいきけん内ない核かく実験じっけんによる核分裂かくぶんれつ生成せいせい物ぶつの中なかに、ストロンチウム90が比較的ひかくてき多おおいことが観察かんさつされた。カルシウムとの化学かがく的てき動態どうたいの類似るいじ性せいからストロンチウム90が骨ほねに蓄積ちくせきする可能かのう性せいが考かんがえられ、ストロンチウムの代謝たいしゃに関かんする研究けんきゅうが重要じゅうようなトピックとなった[30][31]。

産出さんしゅつ

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Grey and white world map with China colored green representing 50%, Spain colored blue-green representing 30%, Mexico colored light blue representing 20%, Argentina colored dark blue representing below 5% of strontium world production.
2014年ねんのストロンチウムの生産せいさん国こく[32]

2015年ねん現在げんざいの天てん青石あおいしとしてのストロンチウムの3つの主要しゅよう産出さんしゅつ国こくは、中国ちゅうごく(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)は小規模しょうきぼ産出さんしゅつ国こくである。ストロンチウム鉱床こうしょうはアメリカに広ひろく存在そんざいしているが、1959年ねん以降いこう採掘さいくつされていない[32]。

採掘さいくつされる天てん青石あおいし(SrSO4)の大だい部分ぶぶんは2つのプロセスにより炭酸たんさん塩しおに変換へんかんされる。天てん青石あおいしを炭酸たんさんナトリウム溶液ようえきで直接ちょくせつ浸出しんしゅつするか、石炭せきたんで焙あぶ煎せんじし硫化りゅうか物ぶつを作つくる。2番目ばんめの段階だんかいでは主おもに硫化りゅうかストロンチウムを含ふくむ暗色あんしょくの物質ぶっしつが作つくられる。このいわゆる「黒くろ灰はい」（ブラックアッシュ）は水みずに溶とけて濾過ろかされる。炭酸たんさんストロンチウムは二酸化炭素にさんかたんそを入いれることにより硫化りゅうかストロンチウム溶液ようえきから沈殿ちんでんする[33]。硫酸りゅうさん塩しおは炭素たんそ還元かんげんにより硫化りゅうか物ぶつに還元かんげんされる。

SrSO4 + 2 C → SrS + 2 CO2

毎年まいとし30万まんトンにこのプロセスが行おこなわれている[34]。

ストロンチウム金属きんぞくは、商業しょうぎょう的てきには酸化さんかストロンチウムをアルミニウムで還元かんげんすることにより製造せいぞうされている。混合こんごう物ぶつから蒸留じょうりゅうされる[34]。溶融ようゆう塩化えんかカリウム中なかの塩化えんかストロンチウム溶液ようえきの電気でんき分解ぶんかいにより小規模しょうきぼで調製ちょうせいすることもできる[35]。

Sr2+ + 2 e- → Sr
2 Cl− → Cl2 + 2 e-

ストロンチウムの化合かごう物ぶつ

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参考さんこう書籍しょせき

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  • 『放射ほうしゃ化学かがく』著ちょ：古こ川路かわじ明あきら 出版しゅっぱん：朝倉書店あさくらしょてん 1994年ねん03月がつ25日にち ISBN 978-4-254-14545-8 C3343

出典しゅってん

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[脚注きゃくちゅうの使つかい方かた]
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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
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