1495

Стронций — химически активный металл, по химическим свойст­ вам сходен с кальцием и барием. Стандартный электродный потенциал Sr27Sr° — 2,89 В. При обычных условиях металлический стронций окисляется кислородом воздуха и покрывается пленкой из оксидов SrO

иSr02, при нагревании воспламеняется. Энергично реагирует с водой

иобразует гидроксид с выделением водорода. Элементный стронций взаимодействует с галогенами. При повышенных температурах строн­ ций реагирует с диоксидом углерода: 5Sr + 2С02 = SrC2 + 4SrO, а при 300—400° С с водородом образует гидрид. При нагревании с элемент­ ной серой стронций образует сульфид и полисульфиды SrS„ (п = 2—5),

с селеном и теллуром — селенид (SrSe) и теллурид (SrTe), с азо­ том — нитрид Sr3N2, с углеродом — карбид (SrCJ и перкарбид (SrC2), с газообразным NH3 — амид (Sr(NH2)2).

Стронций в расплавленном состоянии образует однородные рас­ плавы (растворы) со многими металлами. С кальцием и барием дает непрерывный ряд твердых растворов, образует интерметаллиды типа SrMg2, SrAl, SrAl4 и др.

Стронций растворяется в разбавленных минеральных кислотах с образованием соответствующих солей и выделением водорода. Кон­ центрированная серная кислота со стронцием образует сульфат стронция, диоксид серы, сульфид водорода и серы, а концентриро­ ванная азотная кислота — нитрат стронция и NO. При растворении стронция в жидком аммиаке может быть получен аддукт Sr(NH3)6- Хорошо растворяются в воде галогениды, ацетат и некоторые другие соли стронция, плохо растворяются сульфат, фторид, карбонат, окса­ лат, арсенат (III), хромат, йодат, фосфат и молибдат стронция.

Сульфат стронция SrS04 — бесцветные кристаллы ромбической сингонии (табл. 4.1); выше 1157° С переходит в гексагональную (3-SrS04, АН перехода а->Р 10 кДж/моль; выше 1580° С разлагается с образованием оксидов стронция, диоксида серы и кислорода; рас­ творимость в воде 0,0113 г в 100 мл при 0° С; получают осаждени­ ем из водных растворов солей и щелочей стронция сульфатом на­ трия; наполнитель при изготовлении красок и резины, утяжелитель в буровых растворах.

Гексаферрит SrO • 6Fe20 3 получают спеканием смеси Fe203 и SrO или SrC03 при 1000° С ; магнитный материал.

Гидрид стронция SrH2 — бесцветные кристаллы ромбической син­ гонии, выше 355° С существует P-SrH2, АН полиморфного перехода 7,2 кДж/моль; получают восстановлением оксида стронция водоро­ дом при 700—800° С или из элементного стронция и водорода.

Сульфид стронция SrS — бесцветные кристаллы кубической син­ гонии; разлагается водой; получают при нагревании эквимодЯрНОй смеси стронция и элементной серы, восстановлением судьфата

184

стронция углеродом или водородом; компонент люминофоров, фос­ форесцирующих составов. Применяется в качестве средства для уда­ ления волос в кожевенной промышленности.

Получение. Металлический стронций получают электролизом расплава хлорида стронция (85% SrCl2 + КС1 или NH4CI). Процесс ведут на никелевом или железном катоде при 800° С. Исходный хло­ рид стронция получают обработкой сульфида стронция хлороводород­ ной кислотой. Сульфид стронция в свою очередь получают из сульфа­

алюминий, кремний или ферросилиций. Процесс ведут при 1000° С в вакууме в стальной трубке. Элементный стронций получают также восстановлением хлорида стронция металлическим магнием в атмо­ сфере водорода.

Стронцианитовый концентрат разлагают обжигом при 1200° С с последующим выщелачиванием оксида стронция водой или минера­ льными кислотами либо непосредственным растворением стронциа­ нита в азотной или соляной кислоте.

Стронций может быть получен при нагревании в вакууме гидри­ да стронция при 1000° С , Sr3N2 (140— 150° С) или Sr(NH3)6. Образу­ ющийся стронций очищают перегонкой в вакууме.

Радиоактивные изотопы стронция образуются при делении 235U. Изотоп 89Sr (Т\12 50,5 сут) получают также в реакторах из стабильного стронция по реакции Sr (п, у) Sr или в циклотроне: Sr (d, р) Sr.

Применение. Металлический стронций применяют в технологии раскисления меди и бронзы, в качестве легирующих добавок к спла­ вам Mg, Al, Ni, Си, в качестве геттера в электровакуумной технике. Более широко применяются в народном хозяйстве его соли и, в част­ ности, в производстве оптических стекол, стекол для кинескопов, электронных трубок, в пиротехнических составах (дают пламя кар­ минно-красного цвета), фосфоресцирующих составах, в производстве

185

ферромагнитных люминесцентных материалов, эмиссионных покры­ тий радиоламп и т.д.

Соли стронция, в том числе радиоактивного, применяют в тера­ пии кожных болезней, соли жирных кислот — при изготовлении консистентных смазок. Sr — источник у-излучения.

Хранят стронций в закрытой стеклянной посуде под слоем керосина.

4.2. ГАЛОГЕНИДЫ СТРОНЦИЯ

Галогениды стронция SrX2, где X = F, Cl, Br, I, бесцветные крис­ таллы (табл. 4.2). Фторид стронция SrF2 плохо растворим в воде (0,П73 г при 17,4° С и 0,1193 г в 1 л раствора при 27,4° С) и раз­ бавленных минеральных кислотах, растворим в горячей хлороводо­ родной кислоте. В криолитовых копях Гренландии найден минерал

этаноле (3,64% масс, при 6° С), что используется для их разделения.

или оксида стронция (либо БгСОз) с галогеноводородными кцслота. ми. В газовой фазе существуют моногалогениды стронция Sr)j

186

Параметры элементарной ячейки, нм:

Карбонат стронция при нагревании разлагается на оксид строн­ ция и диоксид углерода, уравнение температурной зависимости дав­

(2-10'3г в 100 г при 25° С). При избытке диоксида углерода в раство­ ре превращается в гидрокарбонат Sr(HC03)2.

Карбонат стронция применяется в качестве одного из исходных компонентов при изготовлении оксидных катодов электровакуумных приборов, высокотемпературных сверхпроводников, в производстве некоторых сортов стекол (в том числе для кинескопов цветных теле­ визоров), эмалей, глазурей.

Способы получения карбоната стронция. Основные способы полу­ чения карбоната стронция основаны на реакции обмена водорастворимых солей стронция карбонатом натрия или аммония. К водорастворимым со­ лям относятся его сульфид, хлорид и нитрат. Одним из возможных видов сырья может быть оксид и гидроксид стронция.

При этом процессы проходят по следующим реакциям:

SrS + Na2C 03 = SrC03 + Na2S

SrCl2 + Na2C03 = SrC03 + 2NaCl

Sr(N03)2 + (NH4)2C 03 = Si€03 + 2NH4N 03

Sr(OH)2 + Na2C03 = SrC03 + 2NaOH

Sr(OH)2 + C02 = SrC03 + H20

SrO + H20 + C02 = SrC03 + H20

П о л у ч е н и е к а р б о н а т а с т р о н ц и я из е г о Х л о ­ р и д а . Процесс основан на обменной реакции между хлоридом строн­ ция и карбонатом натрия:

SrCl2 + Na2C 03 = SrC03 + 2NaCl

Процесс состоит из следующих стадий: 1) приготовление и очи­ стка растворов хлорида стронция; 2) подготовка и очистка растворов карбоната натрия; 3) проведение обменной реакции и сгущение сус­ пензии; 4) разделение и отмывка пасты карбоната стронция; 5) суш­ ка пасты карбоната стронция; 6) затаривание сухого продукта.

Рассмотрим схему производства карбоната стронция из его хло­ рида (рис. 4.2). Карбонат натрия доставляют пневмотранспортом из силосных башен в бункер 1, откуда он через дозатор 2 поступает в растворитель 3, снабженный метальным устройством. Одновременно в растворитель 3 заливают отмеренное количество раствора карбона-

190

Рис 4.2. Схема получения карбоната стронция из его хлорида:

Растворы в реакторе 4 обрабатывают хлорной известью, фильтруют на фильтре 5 в напорную емкость 6. Одновременно в напорную ем­ кость 7 поступают отфильтрованные растворы хлорида стронция.

Обменную реакцию проводят в реакторе 8 при температурном интервале 85—95° С. Образующуюся водную суспензию карбоната стронция из репульпатора 9 насосом перекачивают на первый бара­ банный вакуум-фильтр 10, откуда отжатая паста поступает в репульпатор 11, где она перемешивается очищенной водой (конденсат), и смесь направляется во второй барабанный вакуум-фильтр 10. Промы­ тая и отжатая на фильтре паста с влажностью 30% направляется в сушилку с кипящим слоем 12.

Образующиеся в процессе промывки карбоната стронция водные растворы хлорида натрия направляются на станцию нейтрализации. Полученный карбонат стронция упаковывается в бумажную тару с полиэтиленовым вкладышем внутри.

П о л у ч е н и е к а р б о н а т а с т р о н ц и я из е г о г и д ­ р о к с и д а ( о к с и д а ) . Технология основана на единовременной реакции перехода оксида стронция в его гидроксид, который с диок­ сидом углерода образует карбонат стронция по схеме (рис. 4.3):

SrO + Н20 = Sr(OH)2

Sr(OH)2 + С02 = SrC03 + Н20

Исходный оксид стронция растворяется в емкости 1 водой. Полу­ ченные растворы гидроксида стронция фильтруются на фильтре 2 и направляются в сборник фильтрованных растворов 3, откуда поступа-

191

Рис. 4.3. Схема получения карбоната стронция из его оксида:

1 — емкость для растворения оксида стронция; 2 — фильтр; 3 — сборник растворов гидроксида стронция; 4 — абсорбер; 5,7 — репульпаторы; 6 — барабанный вакуум-фильтр; 8 — сушилка кипя­ щего слоя

ют в абсорбер 4 на орошение диоксидом углерода. В абсорбере 4 происходит процесс образования суспензии карбоната стронция. Об­ разующаяся в абсорбере 4 суспензия карбоната стронция поступает в репульпатор 5, откуда — на барабанный вакуум-фильтр 6. Отжатая на фильтре 6 паста карбоната стронция влажностью 30% поступает в репульпатор 7, где она перемешивается с очищенной водой, а обра­ зующаяся суспензия поступает в сушилку КС. После сушки сухой продукт идет на упаковку.

4.4. НИТРАТ СТРОНЦИЯ

Нитрат стронция Sr(N03)2, бесцветные кристаллы кубической сингонии (а = 0,781 нм, z = 4, пространственная группа Гп6); темпера­ тура плавления 645° С; плотность 3,0 г/см3; С° = 149,91 Дж/(моль-К);

АЯ^р =-984,08 кДж/моль; S°9i = 194,6 Дж/(моль-К); растворимость в

воде (в 100 г): 70,5 (20° С ), 90,0 (40° С) и 98,0 (80° С). Из водных растворов до 29° С при концентрации 47,0% (масс.) кристаллизуется тетрагидрат 8г(Ы0з)2-4Н20, а выше — безводный нитрат стронция; температура плавления криогидрата— 5,4° С (24,7% по массе нитра­ та стронция). Тетрагидрат — бесцветные кристаллы моноклинной

го нитрата стронция. В водных растворах нитрат стронция диссоции­ рует, слабо гидролизуется и образует нитратные комплексы [Sr(H20):i (ЫОз)з]. Получают нитрат свинца растворением Sr, SrO, Sr(OH)2 или 8гСОз в растворах HNO3.

192