大学化学, 2019, 34(8): 44-46 doi: 10.3866/PKU.DXHX201905081

科普

记忆远去,“锶”仍在

陈燕慧, 杨静,, 朱亚先,

Memory Is Gone, "Strontium" Remains

CHEN Yanhui, YANG Jing,, ZHU Yaxian,

通讯作者: 杨静, Email: j.yang@xmu.edu.cn朱亚先, Email:yaxian@xmu.edu.cn

收稿日期: 2019-05-28   接受日期: 2019-06-8  

基金资助: 国家基础科学人才培养基金项目.  J1310024

Received: 2019-05-28   Accepted: 2019-06-8  

Fund supported: 国家基础科学人才培养基金项目.  J1310024

作者简介 About authors

陈燕慧,2018级本科生 。

摘要

采取拟人化的手法,以讲故事的形式对锶的性质以及应用等进行介绍,让读者在趣味阅读中了解锶。

关键词: 锶及其化合物 ; 性质 ; 应用

Abstract

We adopt the form of telling a story to introduce property and application of Strontium. Our purpose is to give our readers comprehensive perspective of Strontium while enjoying the very fun of reading our story.

Keywords: Strontium and its compound ; Property ; Application

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陈燕慧, 杨静, 朱亚先. 记忆远去,“锶”仍在. 大学化学[J], 2019, 34(8): 44-46 doi:10.3866/PKU.DXHX201905081

CHEN Yanhui. Memory Is Gone, "Strontium" Remains. University Chemistry[J], 2019, 34(8): 44-46 doi:10.3866/PKU.DXHX201905081

晨光微升,老奶奶艾莉坐在窗边,她望着窗外,似乎在等着什么。

老爷爷瑞恩朝艾莉走去,并坐在了艾莉的旁边。她看着他,那眼神熟悉又陌生。

瑞恩微微一笑,轻声问道:“你还记得当年,有架前往冲绳的飞机坠落,我们一起被派去检测飞机部件上的放射性物质的事吗?”

艾莉用疑惑的眼神看着他。

瑞恩看着艾莉的眼睛说:“那个时候啊,我们都认为部件上的放射性物质是锶-90,它衰变时产生的β射线会导致骨癌或白血病[1]。但那时人们并不知晓,锶-90并非自然界中的产物,它的出现很大一部分是由人类活动导致的,核反应堆或者核武器中的裂变反应是产生它的主要根源。”

“由于锶-90的存在,小锶与她的伙伴们的名誉遭到了严重的损伤。为了给小锶正名,我们写了一篇关于锶的科普论文,改变了当时部分人对锶-90的看法。慢慢地人们了解到,只要控制好锶-90的剂量,她可以应用于血管瘤等疾病的治疗。”

“机缘巧合,在探讨锶的过程中,我们相识、相知,渐渐地,成为了彼此的伴侣。”

听到这,艾莉脑海闪过许多零碎的片断,她相信眼前的这个人对她来说,是一位很重要的人,但她还是记不起来。

瑞恩帮艾莉捋了捋头上的白发,说:“来,我们一起慢慢回忆,但愿锶能唤起你的记忆。”

“起初,Adair Crawford在苏格兰小镇Strontian的岩石中发现了碳酸锶(SrCO3)。后来,Davy通过电解氧化锶和氧化汞混合物,把小锶分离了出来[2],为了纪念这个地方,小锶被命名为Strontium。”

“小锶呀,她是银白色中带点黄色光泽的小可爱,你见过萤火虫吗?小锶那略带黄色的外表跟萤火虫有一点点相似呢!”

“小锶啊,是个多胞胎,有锶-84、锶-86、锶-87、锶-88等多种同位素姐妹。她外表柔软,具有光泽,容易传热和导电。她生性活泼,和你年轻时候很像呢!”

艾莉若有所思。

“对了,小锶喜欢捉迷藏,喜欢把自己藏身于化合物中,故通常你看不到她的单质。”

艾莉接到:“哦,是因为她在自然界中太微少了吗?”

“不不不,不是这样的,她的丰度为3.7 × 10-2% [4],居于第15位[5],这是相当不错的成绩了。”

艾莉点点头,轻声问:“小锶是孤独者吗?”

瑞恩看了一下艾莉,答道:“小锶的朋友很多,常以化合物的形式显现在我们的眼前。空气就是她的好朋友,她与氧气结合能生成氧化锶、过氧化锶甚至超氧化锶。因此,人们常把她保存在煤油中。”

“小锶的性情慷慨大方,在化学反应中,她常把她最外层的两个电子奉献出来,变为稳定、无色的锶离子,这点与她的姐妹钙和钡极为相似。”

瑞恩接着说:“小锶主要以天青石(SrSO4)和菱锶矿(SrCO3)[3]的形式感受着大自然的美,而天青石和菱锶矿就像恋人一样共同成长、难舍难分。她们经常居住在加拿大、墨西哥、西班牙和英国。”

瑞恩从柜子里拿出本相册,指着一张照片给艾莉看,照片上两人手挽着手坐在海滩上,天空中绽放着五彩缤纷的焰火。

“你还记得我们毕业前的那个元宵节吗?我们一起到海边看焰火,美丽极了。对了,这里面也有小锶的功劳哦!她喜欢和朋友们一起在空中开Party,五彩的焰火就是小锶和朋友们的舞裙。”瑞恩说。

“焰色反……?”艾莉突然说出这几个字。

“对!对!焰色反应!”瑞恩高兴地说,“它可以检验很多金属离子的存在呢,包括小锶!这种检验方法,其实很早以前就有了。《本草经集注》一书中就有这样的记载‘以火烧之,紫青烟起,云是真硝石也’。”

“为什么有不同的颜色?”艾莉的眼中充满了疑惑。

“金属及其盐在火焰上灼烧时,原子中的电子吸收能量,从能量较低的轨道逃脱到能量较高的轨道上去;但高能量轨道上的电子通常比较调皮,很快又会跑回低能量轨道上玩耍,多余的能量便以光的形式放出。”

瑞恩一边用手比划着轨道能量的高低,一边说:“因为不同金属离子核外电子结构不同,电子跃迁时吸收和放出的能量不同,于是就呈现不同的颜色了!钙离子呈砖红色,钡离子呈绿色,钠离子呈黄色,钾离子呈紫色,而小锶离子的存在则使焰火呈洋红色[6]。当她们一起在空中跳舞时,就绽放出色彩缤纷的焰火。”

说到这,瑞恩喝了口水,接着说道:“你还记得我们一起做过一些关于锶的实验吗?”

艾莉摇了摇头。

“没关系,我们一起回去。”说完,他帮艾莉戴上了VR眼镜,同时,自己也戴上了一个。

VR带他们去到以前的实验室,瑞恩说:“小锶易溶于液氨,现象还有点好看哦,你注意观察。”

果然,小锶与液氨一接触,溶液变成了蓝色,就像盛开的蓝玫瑰一般。

艾莉睁大双眼,似乎被那美丽的颜色给吸引住了,不禁问道:“为什么变蓝呢?”

瑞恩答:“锶溶于液氨,生成氨合电子,蓝色是由氨合电子跃迁引起的[7]。”

接着,瑞恩将碳酸锶(SrCO3)和碳酸钙(CaCO3)粉末分别置于两根石英管的底部,并将试管固定,管口略向下倾斜,开始慢慢加热。

过了一会儿,瑞恩说:“你看!碳酸钙已经开始分解了,而碳酸锶还一动不动。”

瑞恩从原来装有碳酸钙的试管中取出少量残留固体,加适量水振荡后静置,再滴几滴酚酞试液,溶液神奇地成为红色,就像艾莉红色的上衣。

瑞恩又从原来装有碳酸锶的试管中取出少量固体,加入稀盐酸,一串串气泡调皮地从溶液中咕噜、咕噜冒出来。

艾莉拍着手笑道:“太有趣了!”

瑞恩说:“和碳酸钙相比,碳酸锶更稳重一些,分解温度比较高。因为Sr2+半径大、极化力较小,她不愿意和别的元素争夺电子。”

他们摘下了VR眼镜。

瑞恩说:“以前我们做完实验,还喜欢一起看电视!有一次我们还争论电视机中防辐射的原理。”

艾莉突然说:“争论,你赢了……”

“是的,人们在制造阴极射线管的玻璃时添加氧化锶,来阻挡其内部产生的X射线[8]。”

瑞恩很兴奋:“你知道吗?小锶及其化合物还用于制造铁氧体磁铁(也称陶瓷磁铁),这是一种主要以SrO或BaO及Fe2O3为原料制造而成的永磁磁铁,从电机、扬声器到玩具、工艺品,应用十分广泛哦。”

这时,有人敲门进来。

瑞恩患有转移性骨癌,护理人员要带他去用锶-90治疗转移性骨癌带来的疼痛。

治疗完毕,瑞恩回到家,刚到门口就听到了优美的琴声,是艾莉在抚琴!那是他和艾莉以前编写的关于锶的小曲。

“也许艾莉记起了一些往事吧,太好了!”瑞恩这样想到。

琴声停了,瑞恩看着艾莉的眼睛,继续说:“小锶是人体重要的微量元素,她是个尽职的人,一刻也没有忘记自己的使命。小锶喜欢在骨骼和牙齿中工作,由于她和她的小姐妹钙的化学性质非常相似,在特定时刻,小锶可以代替部分钙工作。”

“如果我们对小锶过于冷淡,可能引起龋齿、骨质软化和骨质疏松。大量临床前研究表明,锶具有促进骨形成和抑制骨吸收的双重抗骨质疏松作用哦[9]。”

“但人体内能提供的工作岗位有限,小锶过多的话,元素们会为了争取饭碗而造成动乱,从而导致人体骨骼生长过快。”

瑞恩有点口渴了,他从冰箱里拿出一瓶矿泉水,连续喝了几大口:“要想小锶在我们体内正常有序地工作,其实也并不难,只须通过食物与饮水来摄取其正常含量就可以了。”

说到这儿,他突然用手捂着腮帮子:“哦,刚才的水太冰了,我的牙齿很酸痛。”

艾莉马上跑去卫生间,拉开抽屉在寻找什么。

瑞恩随即跟了过去。

艾莉兴奋地从抽屉中拿出了一支牙膏递给瑞恩。

是一支含氯化锶的牙膏!瑞恩眼眶红了:“含氯化锶的牙膏啊,可以起到一定的抗牙齿敏感作用[10]。艾莉,你记起来了!你以前也给过我含锶的牙膏,我坚持用过一段时间,牙齿便不酸痛了。”

“是你,我的爱人……”,艾莉望着瑞恩说,虽然眼神仍旧有些迷茫。

两人紧紧拥抱在一起。

参考文献

杰克·查洛纳.图解化学元素:探秘我们宇宙的构成单元.卜建华,译.北京:人民邮电出版社, 2014: 035.

[本文引用: 1]

张祖德. 无机化学, 合肥: 中国科学技术大学出版社, 2008.

[本文引用: 1]

大连理工大学无机化学教研室. 无机化学, 第5版 北京: 高等教育出版社, 2006.

[本文引用: 1]

宋天佑; 徐家宁; 程功臻. 无机化学(下册), 北京: 高等教育出版社, 2004.

[本文引用: 1]

格林伍德, N. N.;厄恩肖, A.元素化学(上册).曹庭礼,王致勇,张弱非,单辉,白桂蓉,等译;曹庭礼,李学同,校.北京:高等教育出版社, 1997: 166.

[本文引用: 1]

天津大学无机化学教研室. 无机化学, 第4版 北京: 高等教育出版社, 2010.

[本文引用: 1]

刘新锦; 朱亚先; 高飞. 无机元素化学, 第2版 北京: 科学出版社, 2010.

[本文引用: 1]

周公度; 叶宪曾; 吴念祖. 化学元素综论, 北京: 科学出版社, 2012.

[本文引用: 1]

王买全; 李运峰. 中国骨质疏松杂志, 2014, (10), 27.

URL     [本文引用: 1]

锶维基百科.[2018-05-14]. https://zh.wikipedia.org/wiki/锶.

[本文引用: 1]

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