ストロンチウムは周期表の第2族に属するアルカリ土類金属で、自然界で最も豊富な同位体がストロンチウム-88です。放射性同位体のストロンチウム-90は半減期が約28.8年と長く、核分裂生成物として知られています。ストロンチウムは化学的にカルシウムに類似しており、骨組織に蓄積しやすいという特徴があります。本記事では、ストロンチウムに関する10問のクイズを通して、その元素の性質や特徴について詳しく解説していきます。ストロンチウムに関する基礎知識から応用まで、ぜひお読みください。
Q1 : ストロンチウムの炎色反応の色は何色か? 緑色 青色 白色 紅色(赤色)
ストロンチウムの炎色反応は紅色(鮮やかな赤色)を示します。この赤色はストロンチウムイオンが炎のエネルギーを受けて励起状態になり、特有の波長の光を放出するためであり、花火や信号用の発色材料としてストロンチウム化合物が使われる理由の一つです。実用上はストロンチウム塩(例:硝酸ストロンチウムなど)が着色剤として用いられます。
Q2 : ストロンチウムが骨に蓄積しやすい主な理由は何か? 化学的性質がカルシウムに似ているため骨の構成成分と置換しやすい 分子量が非常に大きく骨に引き寄せられるため ストロンチウムは脂溶性で骨組織に溶け込みやすいため ストロンチウムは不活性気体と反応して骨に結合するため
ストロンチウムはカルシウムと同じアルカリ土類金属で、化学的性質や二価イオン(Sr2+)としての挙動がカルシウムイオン(Ca2+)に類似しています。このため体内では骨の無機成分であるハイドロキシアパタイトなどに置換・吸着されやすく、特に放射性同位体であるSr-90は骨や骨髄に蓄積して骨髄や骨組織に対する被曝を引き起こすリスクが高くなります。
Q3 : ストロンチウムの典型的な酸化数は何か? +0(金属状態) +2 +3 +1
ストロンチウムの典型的な酸化数は+2です。アルカリ土類金属に共通する性質として、外側のs軌道の電子を2個失って安定な希ガス状態に近づくために+2の酸化数を取りやすく、塩化ストロンチウム(SrCl2)や炭酸ストロンチウム(SrCO3)など多くの化合物でSr2+として存在します。金属状態での酸化数は0ですが、化学反応や化合物中では+2が支配的です。
Q4 : ストロンチウムの基底状態の電子配置として正しいのはどれか? [Ar]4s2 [Kr]4d10 5s2 [Kr]5s2 [Xe]6s2
ストロンチウムの基底状態の電子配置は[Kr]5s2です。原子番号38のため、希ガスクリプトン(Kr)の電子配置を基底殻として持ち、その外側に5s軌道に2個の電子が入ります。これによりストロンチウムは典型的なアルカリ土類金属として振る舞い、最外殻の5s電子を失って二価の陽イオンSr2+になりやすく、酸化数+2の化合物を作りやすいという性質が説明されます。
Q5 : ストロンチウムは周期表のどの族に属するか? 第1族(アルカリ金属) 第3族 第4族 第2族(アルカリ土類金属)
ストロンチウムは周期表の第2族、すなわちアルカリ土類金属に属します。第2族元素は典型的に外側にns2(ここでは5s2)の電子配置を持ち、化学的には二価(+2)で安定なイオンを形成します。カルシウムやバリウムと同族であり、これらと化学的性質や反応性が類似しています。アルカリ土類金属は水と反応して水酸化物を生じるなどの特徴も共有します。
Q6 : 自然界で最も豊富なストロンチウムの同位体はどれか? ストロンチウム-88(Sr-88) ストロンチウム-90(Sr-90) ストロンチウム-87(Sr-87) ストロンチウム-86(Sr-86)
自然に存在するストロンチウム同位体の中で最も豊富なのはストロンチウム-88(Sr-88)です。Sr-88は安定同位体であり、同位体組成は地殻や海水中で観測される値と概ね一致します。一方、Sr-90は人工的に生成される放射性同位体で核分裂生成物として知られます。自然界で支配的なSr-88の存在は、安定同位体としての化学的・鉱物学的な振る舞いに影響します。
Q7 : ストロンチウム90(Sr-90)の半減期はおよそどれくらいか? 5年程度 約28.8年 約100年 1年未満
ストロンチウム90(Sr-90)の半減期は約28.8年です。Sr-90は核分裂で生成される放射性同位体で、β崩壊によりイットリウム-90(Y-90)に変化し、さらに短時間で安定なジルコニウム-90(実際はY-90がβ崩壊してZr-90)へと移行します。半減期が数十年であるため、事故や核実験による環境拡散後も長期間にわたり放射能の問題を引き起こし、骨組織へ取り込まれやすい点が特に問題になります。
Q8 : ストロンチウムの主要な鉱石はどれか? 方解石(炭酸カルシウム) 重晶石(硫酸バリウム) セレスタイト(硫酸ストロンチウム=SrSO4) 石英(SiO2)
ストロンチウムの主要鉱石としてはセレスタイト(celestine、化学式SrSO4)が代表的です。世界的なストロンチウム資源は主にセレスタイト鉱床に存在し、これを化学処理して炭酸ストロンチウム(ストロンチアン石の場合もある)などの化合物を得ます。セレスタイトは硫酸塩鉱物で、採掘・精錬により金属やその他の用途向け化合物の原料となります。
Q9 : ストロンチウムの元素記号は何か? Sr St S Sc
ストロンチウムの元素記号はSrです。元素記号はラテン語名などに由来することが多く、ストロンチウムは英語で strontium と表記されるため Sr が用いられます。ストロンチウムはアルカリ土類金属に属し、化学的には二価の陽イオン(Sr2+)を形成するのが一般的です。元素記号は元素の同定や化学式の表記で基本的かつ重要な情報であり、ストロンチウムの場合は国際的にSrで統一されています。
Q10 : ストロンチウムの原子番号はいくつか? 36 38 40 34
ストロンチウムの原子番号は38です。原子番号は原子核内の陽子数を表し、周期表での位置(第5周期、2族=アルカリ土類金属)を決定します。原子番号38によりストロンチウムは希ガスのクリプトン(Kr)の電子配置を基底に5s軌道に2つの価電子を持つ([Kr]5s2)ことが分かり、化学的性質や酸化数(主に+2)がこれに対応しています。
まとめ
いかがでしたか? 今回はストロンチウムクイズをお送りしました。
皆さんは何問正解できましたか?
今回はストロンチウムクイズを出題しました。
ぜひ、ほかのクイズにも挑戦してみてください!
次回のクイズもお楽しみに。