【sr是什么元素】深度解析化学元素锶（Strontium）

当您在化学领域或日常生活中遇到“Sr”这个符号时，它所代表的究竟是哪种元素呢？答案是：Sr是化学元素周期表中的第38号元素，其全称为锶（Strontium）。

锶是一种柔软、呈银白色或黄色、具有金属光泽的碱土金属元素。它因在空气中极易与氧气、氮气反应而失去光泽，因此通常以化合物的形式存在于自然界中。本文将带您深入了解锶的各项特性、发现历程、广泛应用以及相关安全知识。

什么是锶（Strontium）？

锶的化学基本信息

锶是元素周期表中第二主族（碱土金属族）的成员，位于第五周期。它在化学性质上与同族的钙（Ca）和钡（Ba）有许多相似之处，但又展现出其独特的特性。

元素符号： Sr

原子序数： 38

相对原子质量： 87.62

族： 2族（碱土金属）

周期： 5

电子排布： [Kr] 5s2

氧化态： +2（最常见）

锶的物理性质

锶的纯净形态是一种引人注目的银白色金属，但在空气中迅速氧化，表面会形成一层黄色的氧化锶薄膜。它的密度相对较低，比水重，但比许多常见金属轻。

颜色： 银白色，暴露空气中呈淡黄色

状态： 常温下为固体金属

密度： 2.64 g/cm³

熔点： 777°C

沸点： 1377°C

硬度： 较软，可以用刀切割

锶的化学性质与反应特性

活泼的碱土金属

作为一种碱土金属，锶的化学性质非常活泼。其最外层有两个价电子，极易失去形成Sr2+离子，从而达到稳定的惰性气体（氪，Kr）电子构型。这种趋势使得锶成为强还原剂。

与水反应： 锶能与水剧烈反应，生成氢氧化锶（Sr(OH)2）和氢气（H2），并放出大量热量。反应方程式为：

Sr (s) + 2H₂O (l) → Sr(OH)₂ (aq) + H₂ (g)

与空气反应： 锶在空气中能迅速与氧气反应生成氧化锶（SrO），甚至在加热条件下能与氮气反应生成氮化锶（Sr₃N₂）。

锶的焰色反应

锶最显著的化学特性之一是其独特的焰色反应。当锶的化合物在火焰中加热时，会发出明亮且特征性的洋红色（crimson red）光芒。这一特性被广泛应用于烟花、信号弹和照明弹中，是识别锶的重要手段。

这种现象是由于锶原子中的电子在高温下被激发到更高的能级，当它们返回到基态时，会释放出特定波长的光子，对应于肉眼可见的洋红色光。

锶的发现历史与自然界存在

历史溯源

锶的发现历程颇具趣味。最早对锶矿石（锶矿石，strontianite）的研究始于18世纪末。1790年，苏格兰医生兼化学家阿代尔·克劳福德（Adair Crawford）首次在苏格兰斯特朗蒂安（Strontian）发现的一种矿石中识别出一种新的“土”（即氧化物），并将其命名为“斯特朗蒂安土”（strontia）。

随后，德国化学家马丁·海因里希·克拉普罗特（Martin Heinrich Klaproth）在1793年独立地确认了这种新“土”的存在。直到1808年，英国化学家汉弗里·戴维（Humphry Davy）通过电解熔融的氧化锶与氧化汞混合物，成功分离出了纯净的金属锶，从而正式宣告了这一新元素的发现。

自然界的分布与矿物

锶在地球上的丰度相对较高，在地壳中的含量约为万分之三，主要以化合物形式存在，因为其活泼性使其无法以单质形式存在。锶最重要的两种矿物是：

天青石（Celestine，主要成分为硫酸锶，SrSO₄）： 这是自然界中锶最主要的矿石来源，通常呈淡蓝色、白色或无色晶体。

锶矿石（Strontianite，主要成分为碳酸锶，SrCO₃）： 虽然不如天青石常见，但也是重要的锶矿物。

此外，锶也少量存在于海水、土壤和某些植物中。

锶在日常生活与工业中的应用

锶因其独特的物理化学性质，在多个领域都有着重要的应用，从高科技产品到日常用品，都能见到它的身影。

早期与经典应用

阴极射线管（CRT）电视屏幕： 在CRT电视中，玻璃屏幕需要添加锶以吸收X射线，防止有害辐射逸出。随着液晶（LCD）和等离子（Plasma）显示技术的普及，这一应用已逐渐减少。

现代与新兴应用

焰色剂与烟花： 这是锶最为人熟知的应用之一。碳酸锶（SrCO₃）和硝酸锶（Sr(NO₃)₂）是生产红色烟花、信号弹和照明弹的主要原料，其明亮的洋红色焰色无可替代。

特种玻璃： 锶化合物被用于制造特殊玻璃，如用于医疗成像设备（MRI）的超导磁体玻璃、光学玻璃等，能够提高玻璃的密度和折射率。

医疗与医药领域：

骨质疏松治疗： 雷尼酸锶（Strontium Ranelate）是一种用于治疗骨质疏松症的药物，它能促进骨形成并抑制骨吸收，有助于增加骨密度。

放射性同位素Sr-89： 放射性锶-89（Strontium-89 Chloride）被用作治疗骨癌疼痛的放射性药物，它能够选择性地被骨骼中的癌细胞吸收，从而局部缓解疼痛。

牙膏： 某些敏感牙齿牙膏中会添加锶盐，以封闭牙本质小管，减轻牙齿敏感。

磷光材料与夜光涂料： 掺杂了锶的铝酸盐（如SrAl₂O₄:Eu, Dy）是优异的长余辉磷光材料，广泛应用于夜光钟表、玩具、交通标志等，其发光亮度高、持续时间长。

磁性材料： 锶铁氧体（Strontium Ferrite）是一种重要的硬磁材料，广泛应用于永磁电机、扬声器、磁性吸附装置等。

电解冶炼： 在铝电解工业中，添加少量锶可以细化晶粒，改善铝的机械性能。

锶的生物学作用与安全性

锶在生物体中的存在

锶在生物体中以微量形式存在，特别是在骨骼和牙齿中。它的化学性质与钙相似，因此在生物体内，锶有时可以替代钙参与骨骼的形成。然而，这主要指稳定同位素的锶。

放射性同位素锶-90的危害

在讨论锶时，不得不提及其放射性同位素——锶-90（Sr-90）。锶-90是核裂变产物之一，具有较长的半衰期（约28.8年），并能通过食物链进入人体。由于其化学性质与钙相似，锶-90一旦进入人体，会沉积在骨骼中，持续释放β射线，对骨髓、造血系统和周围组织造成辐射损伤，从而增加罹患白血病和骨癌的风险。因此，锶-90是环境监测和核安全领域关注的重点。

需要强调的是，我们日常接触和工业应用的锶，通常指的是稳定的非放射性锶（如锶-87、锶-88），它们与锶-90的危害性有着本质区别。

常见问题解答（FAQ）

以下是一些关于锶（Sr）的常见问题及其简要解答：

如何区分锶与其他碱土金属？

区分锶与其他碱土金属（如钙、钡）最直观的方法是进行焰色反应。锶的焰色是独特的洋红色，钙是砖红色，而钡是黄绿色。此外，它们化合物的溶解度也有所不同，例如硫酸锶（SrSO₄）微溶于水，而硫酸钙（CaSO₄）略溶，硫酸钡（BaSO₄）则几乎不溶。

为何锶的焰色反应如此独特？

锶的焰色反应之所以独特，是因为当锶原子被加热时，其外层电子被激发到更高的能级。当这些电子从高能级跃迁回低能级时，它们会释放出特定波长的光子。对于锶原子来说，这些光子的波长恰好落在可见光谱的洋红色区域，因此呈现出鲜明的洋红色。

锶-90对人体有何危害？

锶-90是一种危险的放射性同位素，主要危害在于其化学性质与钙相似，易被骨骼吸收并沉积在骨组织中。由于锶-90会持续释放高能β射线，长期滞留在体内会对骨髓、造血系统和周围软组织造成严重的放射性损伤，从而显著增加患白血病、骨癌及其他恶性肿瘤的风险。

锶在烟花中扮演什么角色？

在烟花中，锶化合物（特别是碳酸锶和硝酸锶）是必不可少的红色发光剂。它们利用锶在高温下发出特征性洋红色的焰色反应原理，为烟花表演增添了绚丽的红色效果。没有锶，烟花将失去其最具代表性的色彩之一。

如何判断某种物质是否含有锶？

判断物质是否含有锶，最简单且常用的方法是进行焰色反应。取少量待测物质，将其置于无烟火焰（如本生灯火焰）中，如果观察到火焰呈现明亮的洋红色，则表明该物质中可能含有锶。更精确的分析则需要使用原子吸收光谱（AAS）或电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等专业分析仪器。