ストロンチウムとはどんな元素？花火との関係とは？元素の秘密を科学館職員がわかりやすく解説

ライター／たかはし　ふみか

元素や原子、化学という言葉が好きな科学館職員。幼稚園児から小中学生、保護者と幅広い世代に科学を楽しんでほしいと実験の本を読み漁っている。基礎知識を求めて化学辞書を読むことも。学生時代は試験対策としてノートの書き写したり用語の確認を行っていた。

元素から見るストロンチウム

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ストロンチウム（strontium）という元素になじみがない人も多いと思います。まずは元素の特徴を確認してみましょう。

ストロンチウムSr

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元素記号:Sr

原子番号:38

原子量:87.62

密度:2.64g/cm3

融点:777℃

沸点:1382℃

見た目の特徴:銀白色の柔らかい金属

単体のストロンチウムは反応性が高く、水と激しく反応して水素を発生します。そのため天然では単体として存在することができず、ストロチアン石や天青石などの鉱物や化合物に含まれて存在しているのです。

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名前の由来はスコットランドで採掘されるストロンチアン石（SrCO₃）に由来しています。この鉱物にストロンチウムが含まれているのです。ストロンチウムを含む鉱石は上にある写真のストロチアン石の他に、セレスタイト（SrSO₄、天青石・セレスタイン）があります。

ストロンチウムイオンはカルシウムイオンとイオン半径が同じくらいです。そのため体内でカルシウムとの置換が起こり、ストロンチウムが骨に蓄積します。こうして蓄積したストロンチウム90が体内被曝を引き起こし、骨肉腫や白血病の原因となっているのです。このことから放射性のストロンチウム90は、最も危険な核種とされています。核種とは陽子の数と中性子の数で特定される原子核の種類のことです。この体内被曝を引き起こすものとしては他に、ヨウ素やセシウム137も知られています。

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アルカリ土類金属とは

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アルカリ土類金属は2族のうち、ベリリウムBeとマグネシウムMg以外の元素のことです。カルシウムCa、ストロンチウムSr、バリウムBa、そしてラジウムRaが該当します。

アルカリ土類金属とはコトバンクで調べると

水酸化物はアルカリ性を示し強塩基となり、またいろいろな酸と塩をつくる。

アルカリ金属よりはかたく、融点も高い。電気的に陽性で2価の化合物をつくるのが普通。

と書かれています。

アルカリ土類金属はすべて金属元素です。アルカリ土類金属はイオン化傾向が高く反応性に富んでいて、空気中で酸素と化合します。アルカリ土類金属は周期表の下に行くほど反応性が高く、一番下のバリウムが最も反応しやすいのです。そして2価の陽イオンとなります。

アルカリ土類金属は全て、炎色反応を起こす元素です。炎色反応は熱エネルギーを得た金属がエネルギーが高く不安定な状態となり、そのエネルギーを光エネルギーとして放出しておこります。このエネルギーが元素の種類によって異なり、光の波長も異なるため炎の色がそれぞれ違うのです。炎色反応はカルシウムが橙赤色、ストロンチウムが深赤色、バリウムが淡緑色、ラジウムが鮮紅色になります。

アルカリ土類金属についてはこちらの記事を確認して下さいね、

3分で簡単にわかる「アルカリ土類金属」！元素の特性や炎色反応も元家庭教師がわかりやすく解説

典型元素ってどんな元素?

ストロンチウムは典型元素です。

元素は遷移元素と典型元素に分けられ、コトバンクでは次のように解説されています。

遷移元素

一つの周期で左側の典型元素から右側の典型元素へ移る途中の位置にある元素。すべて金属元素で、遷移金属とも。原子番号が増えてゆくあいだ、類似した元素のまま少しずつ性質が推移してゆく。

典型元素

典型元素は短周期型周期表で左下に金属製の強いもの、右上に非金属性の強いものがある。

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遷移元素は周期表の3族から11族の元素で、上の図の赤い線で囲まれた元素となります。ちなみに遷移元素は、すべて金属元素です。遷移元素は原子番号が隣り合う元素同士でその性質が似ています。これは内側の原子殻に電子が入るため、最外殻には入らず化学的性質が似ているからです。これ以外の元素を典型元素と言い、すべての非金属と一部の金属が分類されています。なお、教科書や先生によっては典型元素の区分が異なる場合があるので、よく授業を聞いてくださいね。

遷移元素についてはこちらの記事をどうぞ。

元素分類の1つ「遷移元素」とは？元家庭教師がわかりやすく解説

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放射性同位体

コトバンクを調べると、放射性同位体とは次のように書かれています。

略称RI.ラジオアイソトープともいう.

同位体のうちで放射性崩壊をするもの.ある元素の同位体のうち、放射能をもつもの.

同位体とは、同じ種類の元素で原子核に含まれる中性子の数が事なる原子同士のことです。天然のストロンチウムは4種類あり最も多いのは⁸⁸Srで82.5%。そこに⁸⁶Sr（9.86%）、⁸⁷Sr（7.0%）⁸⁴Sr（0.56%）と続きます。

放射性同位体としてよく登場するのが⁹⁰Sr、ストロンチウム90。この半減期は28.78年、つまり放出する放射線の強さが半分になるまでに約29年かかるという事です。ストロンチウム90は天然には殆ど存在しませんが、過去の核実験のとして今も存在しています。またウランの核分裂でもでき、核燃料中にも存在しているのです。