ストロンチウム（Sr）
ストロンチウム（Sr）は周期表第2族に属するアルカリ土類金属である。原子番号は38、銀白色でやや柔らかい金属光沢を示し、空気中で速やかに酸化して表面に酸化膜を生じる。水とは発熱的に反応して水酸化物と水素を生じるため、金属としての取り扱いには注意が必要である。地殻中では硫酸塩（セレスタイト、SrSO4）や炭酸塩（ストロンチアナイト、SrCO3）として産する。化合物は発光材料、磁性材料、セラミックス、花火の発色剤など多用途に用いられる。
基本性質
ストロンチウムの標準原子量はおよそ87.62である。常温では金属結合により延性をもち、柔らかく加工しやすい。融点は約777℃、沸点は約1380℃とされ、中程度の密度（約2.6 g/cm3）を示す。電子配置は[Kr]5s2であり、価電子は2個のため典型的に+2の酸化数をとる。イオン半径はCa2+より大きくBa2+より小さい中間的な値で、格子置換によって多くの結晶材料に取り込まれやすい。
化学的性質
ストロンチウムはアルカリ土類金属として反応性が高い。乾燥空気中で酸化してSrOやSrCO3の皮膜を形成し、湿潤環境では水酸化物Sr(OH)2を生じる。希酸には容易に溶解して水素を発生する。硫酸塩（SrSO4）や炭酸塩（SrCO3）は難溶である一方、硝酸塩（Sr(NO3)2）や塩化物（SrCl2）は水に可溶であり、前駆体や機能材料の原料として利用される。
資源と製造
鉱石は主にセレスタイト（SrSO4）として産する。工業的には、還元処理により硫酸塩を硫化物へ転換し、続いて炭酸化してSrCO3にするプロセスが広く用いられる。高純度の塩化物や硝酸塩は炭酸塩から中和・転換して得る。金属Srは溶融塩電解または真空還元で製造されるが、需要の中心は金属そのものよりも化合物である。
代表的化合物と機能材料
- SrCO3：セラミックス、フェライト磁石原料、ガラス調合に使用。
- SrFe12O19（ストロンチウムフェライト）：ハードフェライト磁石。モータ、スピーカー、計測機器の永久磁石として広範に使用。
- SrTiO3（ストロンチウムチタン酸塩）：ペロブスカイト型酸化物。高誘電率基板、フォトニクス、酸化物エレクトロニクスの標準基板材料として重要。
- SrAl2O4:Eu,Dy：長残光性のフォトルミネセンス材料（夜光顔料）。非常口標識、蓄光塗料などに応用。
用途
ストロンチウムの用途は多岐にわたる。花火では硝酸ストロンチウムなどが強い深紅色の発色剤として不可欠である。セラミック・ガラス分野では、熱膨張や誘電特性の調整に寄与し、電子部品の基板や封着材として機能する。磁性材料ではストロンチウムフェライトが廉価かつ耐食性に優れ、家電から自動車まで幅広く用いられる。さらに、ペロブスカイト酸化物中でのAサイトカチオンとして、触媒・燃料電池・スピントロニクス研究の母材にもなる。
炎色反応と光学特性
炎色反応では濃い紅色を示す。この特性は花火の赤色発色や信号弾の調合に直接利用される。また、Eu2+などをドープしたストロンチウムアルミネートは励起後の残光が長く、可視域で明るい発光を示す。ストロンチウムチタン酸塩は光学的にも高屈折・高誘電特性をもち、薄膜デバイスの評価基板として重宝される。
同位体と放射性核種
天然の安定同位体は主に84、86、87、88のSrで構成される。地球化学では87Sr/86Sr比が岩石・水文起源解析のトレーサに用いられる。核分裂生成物の90Srはβ線放出核種で半減期がおよそ30年と長く、環境・廃棄物管理上重要である。過去には熱電発電（RTG）や計測用β線源として利用例があるが、取扱いは厳格な放射線管理の下で行う。
生体影響と安全衛生
ストロンチウムは生体内でCa2+と競合しやすく、可溶性塩の高濃度被ばくは骨代謝に影響を与える可能性がある。金属粉や可溶性塩の吸入・摂取を避け、手袋・保護眼鏡・局所排気を用いる。金属Srは水や酸と反応して水素を発生するため、乾燥環境下で不活性油中に保管する。放射性90Srに関しては、専用容器、遮蔽、表面汚染管理、線量管理などの規制手順に従う。
分析・同定手法
定性では炎色反応の紅色と難溶性SrSO4沈殿の生成が古典的指標である。定量ではICP-OESやAASが一般的で、微量分析にはICP-MSが用いられる。材料評価ではXRDによりSrTiO3やSrFe12O19などの結晶相を同定し、SEM-EDSで元素マッピングを行う。環境・地球化学分野では87Sr/86Srの同位体比測定が起源推定に有効である。
工業上の留意点
磁石や発光材料の量産では、粒径制御、焼結雰囲気、ドーパント濃度が性能を左右する。SrTiO3基板は表面原子段差の制御がデバイス特性の再現性に直結する。花火用途では酸化剤・燃料・結合剤の比率や粒度分布が色純度と燃焼安定性を支配し、湿度管理が品質確保の鍵となる。廃液・粉塵はアルカリ土類金属塩として適切に中和・固化し、法規に従って処理する。
関連する材料科学的視点
ストロンチウムは「イオン半径」「価数」「結晶化学的適合性」により、ペロブスカイトや六方フェライトなどで格子安定化に寄与する。Aサイト置換や酸素欠陥制御は電気伝導、磁気特性、光学応答を大きく変えるため、固体化学・欠陥工学・相平衡の理解が設計の基礎となる。これらの知見は次世代エネルギー材料や光・磁気機能デバイスの開発に直結する。