Mis metall on strontsium? Keemiline element strontsium - kirjeldus, omadused ja valem

Strontsium (Sr) on keemiline element, perioodilisuse tabeli 2. rühma leelismuldmetall. Kasutatakse punastes signaaltuledes ja fosforites, kujutab endast radioaktiivse saastumise tõttu suurt terviseohtu.

Avastamise ajalugu

Mineraal Šotimaal Strontiani küla lähedal asuvast pliikaevandusest. Algselt tunnistati seda baariumkarbonaadi sordiks, kuid Adair Crawford ja William Cruikshank pakkusid 1789. aastal, et see on erinev aine. Keemik Thomas Charles Hope nimetas uuele mineraalile küla järgi strontiidi ja vastavale strontsiumoksiidile SrO strontsiumi. Metalli eraldas 1808. aastal Sir Humphry Davy, kes elektrolüüsis elavhõbekatoodi abil märja hüdroksiidi või kloriidi segu elavhõbedaoksiidiga ja seejärel aurutas elavhõbeda saadud amalgaamist. Ta andis uuele elemendile nime, kasutades sõna "strontsium" juurt.

Looduses olemine

Perioodilise tabeli kolmekümne kaheksanda elemendi strontsiumi suhteline arvukus ruumis on hinnanguliselt 18,9 aatomit iga 10 6 räni aatomi kohta. See moodustab umbes 0,04% maakoore massist. Elemendi keskmine kontsentratsioon merevesi võrdne 8 mg/l.

Keemiline element Strontsiumi esineb looduses laialdaselt ja see on hinnanguliselt 15. kohal kõige levinum aine Maal, ulatudes kontsentratsioonini 360 miljondikosa. Arvestades selle äärmist reaktsioonivõimet, eksisteerib see ainult ühendite kujul. Selle peamised mineraalid on tselestiit (SrSO 4 sulfaat) ja strontianiit (SrCO 3 karbonaat). Neist tselestiiti leidub kasumlikuks kaevandamiseks piisavas koguses, mille üle 2/3 maailma tarnimisest pärineb Hiinast, samas kui Hispaania ja Mehhiko tarnivad. enamusülejäänud osa. Tulusam on aga strontianiiti kaevandada, sest strontsiumi kasutatakse sagedamini karbonaadi kujul, kuid selle teadaolevaid maardlaid on suhteliselt vähe.

Omadused

Strontsium on pliiga sarnane pehme metall, mis lõigates särab nagu hõbe. Õhus reageerib see kiiresti atmosfääris oleva hapniku ja niiskusega, omandades kollaka varjundi. Seetõttu tuleb seda hoida õhumassidest eraldatuna. Enamasti hoitakse seda petrooleumis. Looduses seda vabas olekus ei esine. Kaltsiumiga kaasnev strontsium sisaldub ainult kahes peamises maagis: tselestiin (SrSO 4) ja strontianiit (SrCO 3).

Keemiliste elementide magneesium-kaltsium-strontsium (leelismuldmetallid) reas on Sr Ca ja Ba vahelise perioodilisuse tabeli 2. rühmas (varem 2A). Lisaks asub see rubiidiumi ja ütriumi vahel 5. perioodil. Kuna strontsiumi aatomiraadius on sarnane kaltsiumi omaga, asendab see viimast kergesti mineraalides. Kuid see on vees pehmem ja reageerivam. Kokkupuutel moodustab hüdroksiidi ja gaasilise vesiniku. On teada 3 strontsiumi allotroopi, mille üleminekupunktid on 235 °C ja 540 °C.

Leelismuldmetall ei reageeri tavaliselt lämmastikuga temperatuuril alla 380°C ja temperatuuril toatemperatuuril moodustab ainult oksiidi. Pulbri kujul süttib strontsium aga spontaanselt, moodustades oksiidi ja nitriidi.

Keemilised ja füüsikalised omadused

Keemilise elemendi strontsiumi omadused vastavalt plaanile:

• Nimi, sümbol, aatomnumber: strontsium, Sr, 38.
• Rühm, periood, plokk: 2, 5, s.
• Aatommass: 87,62 g/mol.
• Elektrooniline konfiguratsioon: 5s 2 .
• Elektronide jaotus kestades: 2, 8, 18, 8, 2.
• Tihedus: 2,64 g/cm3.
• Sulamis- ja keemistemperatuurid: 777 °C, 1382 °C.
• Oksüdatsiooniaste: 2.

isotoobid

Looduslik strontsium on 4 stabiilse isotoobi segu: 88 Sr (82,6%), 86 Sr (9,9%), 87 Sr (7,0%) ja 84 Sr (0,56%). Neist vaid 87 Sr on radiogeenne – see tekib radioaktiivse rubiidiumi isotoobi 87 Rb lagunemisel poolestusajaga 4,88 × 10 10 aastat. Arvatakse, et 87 Sr tekkis "ürgse nukleosünteesi" käigus. varajases staadiumis suur pauk) koos isotoopidega 84Sr, 86Sr ja 88Sr. Sõltuvalt asukohast võib 87 Sr ja 86 Sr suhe erineda rohkem kui 5 korda. Seda kasutatakse geoloogiliste proovide dateerimisel ning skelettide ja saviesemete päritolu määramisel.

Tuumareaktsioonide tulemusena saadi umbes 16 strontsiumi sünteetilist radioaktiivset isotoopi, millest 90 Sr on kõige vastupidavamad (poolestusaeg 28,9 aastat). Seda tuumaplahvatuse käigus tekkinud isotoopi peetakse kõige ohtlikumaks lagunemissaaduseks. Keemilise sarnasuse tõttu kaltsiumiga imendub see luudesse ja hammastesse, kus see jätkab elektronide väljutamist, põhjustades kiirguskahjustusi, luuüdi kahjustusi, häirides uute vererakkude teket ja põhjustades vähki.

Kuid meditsiiniliselt kontrollitud tingimustes kasutatakse strontsiumi teatud pindmiste pahaloomuliste kasvajate ja luuvähi raviks. Seda kasutatakse ka strontsiumfluoriidi kujul radioisotoopsetes termoelektrilistes generaatorites ja nendes, mis muudavad selle radioaktiivse lagunemise soojuse elektriks, toimides pikaealise ja kerge toiteallikana navigatsioonipoides, kaugetes ilmajaamades ja kosmoselaevades.

89 Sr kasutatakse vähi raviks, kuna see ründab luukudet, tekitab beetakiirgust ja laguneb mõne kuu pärast (poolväärtusaeg 51 päeva).

Keemiline element strontsium ei ole vajalik kõrgemad vormid elu, selle soolad on tavaliselt mittetoksilised. 90 Sr teeb ohtlikuks see, et seda kasutatakse luutiheduse ja -kasvu suurendamiseks.

Ühendused

Keemilise elemendi strontsiumi omadused on väga sarnased ühendites Sr-i oksüdatsiooniastmega +2 Sr 2+ iooni kujul. Metall on aktiivne redutseerija ja reageerib kergesti halogeenide, hapniku ja väävliga, moodustades halogeniide, oksiidi ja sulfiidi.

Strontsiumiühendid on üsna piiratud kaubandusliku väärtusega, kuna vastavad kaltsiumi- ja baariumiühendid teevad üldiselt sama, kuid on odavamad. Mõned neist on aga leidnud rakendust tööstuses. Pole veel aru saanud, milliste ainetega saavutada vaarika värv ilutulestikus ja majakates. Praegu kasutatakse selle värvi saamiseks ainult strontsiumisooli, nagu Sr(NO 3) 2 nitraat ja Sr(ClO 3) 2 kloraat. Umbes 5-10% selle keemilise elemendi kogutoodangust tarbib pürotehnika. Strontsiumhüdroksiidi Sr(OH) 2 kasutatakse mõnikord suhkru ekstraheerimiseks melassist, kuna see moodustab lahustuva sahhariidi, millest saab suhkrut süsinikdioksiidi toimel kergesti kätte saada. SrS monosulfiidi kasutatakse depileeriva ainena ning elektroluminestseeruvate seadmete ja helendavad värvide luminofooride koostisosana.

Strontsiumferriidid moodustavad ühendite perekonna üldvalemiga SrFe x O y, mis on saadud SrCO 3 ja Fe 2 O 3 kõrge temperatuuri (1000–1300 ° C) reaktsiooni tulemusena. Neid kasutatakse keraamiliste magnetite valmistamiseks, mis on lai rakendus kõlarites, autode klaasipuhastite mootorites ja laste mänguasjades.

Tootmine

Suurem osa mineraliseerunud SrSO 4 tselestiidist muudetakse karbonaadiks kahel viisil: kas tselestiit leostatakse otse naatriumkarbonaadi lahusega või kuumutatakse söega, et moodustada sulfiid. Teises etapis saadakse tumedat värvi aine, mis sisaldab peamiselt strontsiumsulfiidi. See "must tuhk" lahustub vees ja filtreeritakse. Strontsiumkarbonaat sadestub sulfiidi lahusest süsihappegaasi sisseviimisega. Sulfaat redutseeritakse karbotermilise redutseerimise teel sulfiidiks SrSO 4 + 2C → SrS + 2CO 2 . Elementi saab toota katoodse elektrokeemilise kontakti teel, mille käigus kaalium- ja strontsiumkloriidide segu pinda puudutab kaalium- ja strontsiumkloriidide segu pinda ja strontsiumi tahkumisel tõuseb katoodina toimiv jahutatud raudvarras. Elektroodidel toimuvaid reaktsioone saab kujutada järgmiselt: Sr 2+ + 2e - → Sr (katood); 2Cl - → Cl 2 + 2e - (anood).

Sr-metalli saab taastada ka selle oksiidist alumiiniumoksiidiga. See on tempermalmist ja plastiline, hea elektrijuht, kuid seda kasutatakse suhteliselt vähe. Üks selle kasutusalasid on alumiiniumi või magneesiumi legeeriva ainena silindriplokkide valamisel. Strontsium parandab metalli töödeldavust ja roomamiskindlust. Alternatiivne viis strontsiumi saamine on selle oksiidi redutseerimine alumiiniumiga vaakumis destilleerimistemperatuuril.

Kaubanduslik rakendus

Keemiline element strontsium on laialdaselt kasutusel värvitelerite elektronkiiretorude klaasis, et vältida röntgenikiirguse läbitungimist. Seda saab kasutada ka pihustusvärvides. See näib olevat üks tõenäolisemaid strontsiumiga kokkupuute allikaid. Lisaks kasutatakse elementi ferriitmagnetite tootmiseks ja tsingi rafineerimiseks.

Strontsiumisoolasid kasutatakse pürotehnikas, sest põletades värvivad need leegi punaseks. Ja strontsiumisoolade sulamit magneesiumiga kasutatakse süüte- ja signaalisegude osana.

Titanaadil on äärmiselt kõrge murdumisnäitaja ja optiline dispersioon, mistõttu on see optikas kasulik. Seda saab kasutada teemantide asendajana, kuid selle äärmise pehmuse ja haavatavuse tõttu kriimustuste suhtes kasutatakse seda harva.

Strontsiumaluminaat on ere luminofoor, millel on kauakestev fosforestsentsi stabiilsus. Mõnikord kasutatakse oksiidi keraamiliste glasuuride kvaliteedi parandamiseks. 90 Sr isotoop on üks parimaid pikaealisi kõrge energiaga beetakiirgajaid. Seda kasutatakse toiteallikana radioisotooptermoelektriliste generaatorite (RTG) jaoks, mis muudavad radioaktiivsete elementide lagunemisel vabaneva soojuse elektriks. Neid seadmeid kasutatakse kosmoselaevades, kaugemates ilmajaamades, navigatsioonipoides jne – kus on vaja kerget ja pikaealist tuumaelektrilist jõuallikat.

Strontsiumi meditsiiniline kasutamine: uimastiravi

Isotoop 89 Sr on radioaktiivse ravimi Metastron toimeaine, mida kasutatakse metastaatilise eesnäärmevähi põhjustatud luuvalu raviks. Keemiline element strontsium toimib nagu kaltsium, see sisaldub peamiselt suurenenud osteogeneesiga kohtades luudes. See lokaliseerimine keskendub kiirguse mõjule vähikahjustusele.

Radioisotoopi 90 Sr kasutatakse ka vähiravis. Selle beetakiirgus ja pikk kestus sobivad ideaalselt pindmise kiiritusravi jaoks.

Eksperimentaalne ravim, mis on valmistatud strontsiumi kombineerimisel raneelhappega, soodustab luude kasvu, suurendab luutihedust ja vähendab luumurde. Strooniumranelaat on Euroopas registreeritud osteoporoosi ravivahendina.

Strontsiumkloriidi kasutatakse mõnikord tundlike hammaste hambapastades. Selle sisaldus ulatub 10% -ni.

Ettevaatusabinõud

Puhtal strontsiumil on kõrge keemiline aktiivsus ja purustatud olekus süttib metall spontaanselt. Seetõttu peetakse seda keemilist elementi tuleohtlikuks.

Mõju inimkehale

Inimkeha omastab strontsiumi samamoodi nagu kaltsiumi. Need kaks elementi on keemiliselt nii sarnased, et Sr-i stabiilsed vormid ei kujuta endast olulist terviseriski. Seevastu radioaktiivne isotoop 90 Sr võib põhjustada mitmesuguseid luuhaigusi ja -haigusi, sealhulgas luuvähki. Strontsiumiühikut kasutatakse neeldunud 90 Sr kiirguse mõõtmiseks.

Strontsium- teise rühma, D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi viienda perioodi põhialarühma element aatomnumbriga 38. Seda tähistatakse sümboliga Sr (lat. Strontsium). Lihtaine strontsium on pehme, tempermalmist ja plastiline hõbevalge värvusega leelismuldmetall. Sellel on kõrge keemiline aktiivsus, õhus reageerib see kiiresti niiskuse ja hapnikuga, muutudes kaetud kollase oksiidkilega.

1764. aastal leiti Šotimaa Strontiani küla lähedalt pliikaevandusest mineraal, mida nad nimetasid strontianiidiks. Kaua aega seda peeti mitmeks fluoriidiks CaF2 või witheriidiks BaCO3, kuid 1790. aastal analüüsisid inglise mineraloogid Crawford ja Cruickshank seda mineraali ja leidsid, et see sisaldab uut "maad" ja praeguses keeles oksiidi.

Neist sõltumatult uuris sama mineraali teine ​​inglise keemik Hope. Olles jõudnud samadele tulemustele, teatas ta, et strontianiidis on uus element - metallist strontsium.

Ilmselt oli avastus juba "õhus", sest peaaegu samaaegselt teatas väljapaistev Saksa keemik Klaproth uue "maa" avastamisest.

Samadel aastatel sattus "strontsiummaa" jälgedele ka tuntud vene keemik, akadeemik Toviy Egorovich Lovitz. Teda oli pikka aega huvitanud mineraal, mida tuntakse raske spardena. Selles mineraalis (selle koostis on BaSO4) avastas Karl Scheele 1774. aastal uue elemendi baariumi oksiidi. Me ei tea, miks Lovitz polnud raske spardi suhtes ükskõikne; on vaid teada, et teadlane, kes avastas kivisöe adsorptsiooniomadused ja tegi palju rohkem üld- ja orgaanilise keemia vallas, kogus selle mineraali proove. Kuid Lovitz ei olnud lihtsalt kollektsionäär, ta hakkas peagi süstemaatiliselt raskeid spardeid uurima ja jõudis 1792. aastal järeldusele, et see mineraal sisaldab tundmatut lisandit. Tal õnnestus oma kollektsioonist välja võtta päris palju – üle 100 g uut "maapinda" ja jätkas selle omaduste uurimist. Uuringu tulemused avaldati 1795. aastal.

Seega peaaegu samaaegselt mitu teadlast aastal erinevad riigid jõudis lähedale strontsiumi avastamisele. Kuid elementaarsel kujul tõsteti see esile alles 1808. aastal.

Oma aja silmapaistev teadlane Humphry Davy sai juba aru, et strontsiummuld element peab ilmselt olema leelismuldmetall ja sai selle elektrolüüsi teel, s.o. samamoodi nagu kaltsium, magneesium, baarium. Täpsemalt, maailma esimene metalliline strontsium saadi selle niisutatud hüdroksiidi elektrolüüsil. Katoodil vabanenud strontsium ühines koheselt elavhõbedaga, moodustades amalgaami. Amalgaami kuumutamise teel lagundades eraldas Davy puhta metalli.

Strontsium(lat. Strontsium), Sr, Mendelejevi perioodilisuse süsteemi II rühma keemiline element, aatomnumber 38, aatommass 87,62, hõbevalge metall. Looduslik strontsium koosneb nelja stabiilse isotoobi segust: 84 Sr, 86 Sr, 87 Sr ja 88 Sr; levinuim on 88 Sr (82,56%).

Kunstlikult on saadud radioaktiivseid isotoope massinumbritega 80–97, sh. 90 Sr (T ½ = 27,7 aastat), tekkis uraani lõhustumisel. 1790. aastal avastas šoti arst A. Crawford Stronshiani asula lähedalt (Šotimaal) leitud mineraali uurides, et see sisaldab senitundmatut "maad", mida nimetati strontsiaks. Hiljem selgus, et see oli strontsiumoksiid SrO. 1808. aastal sai G. Davy elavhõbeakatoodiga elektrolüüsil niisutatud Sr(OH)2 hüdroksiidi ja elavhõbeoksiidi segu, mille tulemusena saadi strontsiumamalgaami.

Strontsiumi levik looduses. Strontsiumi sisaldus maakoores (clarke) on keskmiselt 3,4·10-2 massiprotsenti, geokeemilistes protsessides on see kaltsiumi satelliit. Tuntakse umbes 30 strontsiumi mineraali; olulisemad on tselestiin SrSO 4 ja strontianiit SrCO 3 . Magmaatilistes kivimites on strontsium valdavalt hajutatud kujul ja siseneb isomorfse lisandina kaltsiumi, kaaliumi ja baariumi mineraalide kristallvõresse. Biosfääris koguneb strontsium karbonaatkivimitesse ja eriti soolajärvede ja laguunide setetes (taevalademed).

Strontsiumi füüsikalised omadused. Toatemperatuuril on strontsiumi võre näokeskne kuup (α-Sr) perioodiga a = 6,0848Å; temperatuuril üle 248 °C muundub see kuusnurkseks modifikatsiooniks (β-Sr), mille võreperioodid a = 4,32 Å ja c = 7,06 Å; temperatuuril 614 °C muundub see kuubikujuliseks kehakeskseks modifikatsiooniks (γ-Sr) perioodiga a = 4,85Å. Aatomiraadius 2,15Å, ioonraadius Sr 2+ 1,20Å. α-vormi tihedus on 2,63 g / cm 3 (20 ° C); t pl 770 °C, t kip 1383 °C; erisoojusvõimsus 737,4 kJ/(kg K); elektritakistus 22,76·10 -6 oomi·cm -1. Strontsium on paramagnetiline, aatomi magnetiline vastuvõtlikkus toatemperatuuril on 91,2·10 -6 . Strontsium on pehme plastiline metall, mida saab noaga kergesti lõigata.

Keemilised omadused. Aatomi Sr 5s 2 välise elektronkihi konfiguratsioon; ühendites on selle oksüdatsiooniaste tavaliselt +2. Strontsium on leelismuldmetall, mis on keemiliselt sarnane Ca ja Baga. Strontsiummetall oksüdeerub õhus kiiresti, moodustades kollaka pinnakihi, mis sisaldab SrO oksiidi, SrO 2 peroksiidi ja Sr 3 N 2 nitriidi. Hapnikuga moodustab see normaalsetes tingimustes SrO oksiidi (hallikasvalge pulber), mis muutub õhus kergesti karbonaadiks SrCO 3; interakteerub intensiivselt veega, moodustades hüdroksiidi Sr (OH) 2 - aluse, mis on tugevam kui Ca (OH) 2. Õhus kuumutamisel süttib see kergesti ja pulbristatud strontsium süttib õhu käes spontaanselt, seega hoitakse strontsiumi hermeetiliselt suletud anumates petrooleumikihi all. Lagundab vett kiiresti vesiniku vabanemise ja hüdroksiidi moodustumisega. Kell kõrgendatud temperatuurid interakteerub vesiniku (>200 °C), lämmastiku (>400 °C), fosfori, väävli ja halogeenidega. Kuumutamisel moodustab see metallidevahelisi ühendeid metallidega, nagu SrPb 3 , SrAg 4 , SrHg 8 , SrHg 12 . Strontsiumisooladest lahustuvad vees hästi halogeniidid (v.a fluoriid), nitraat, atsetaat ja kloraat; raskesti lahustuv karbonaat, sulfaat, oksalaat ja fosfaat. Selle analüütiliseks määramiseks kasutatakse strontsiumi sadestamist oksalaadi ja sulfaadina. Paljud strontsiumisoolad moodustavad kristallilisi hüdraate, mis sisaldavad 1 kuni 6 kristallisatsioonivee molekuli. SrS-sulfiid hüdrolüüsitakse järk-järgult vee toimel; Sr 3 N 2 nitriid (mustad kristallid) laguneb kergesti vee toimel, vabastades NH 3 ja Sr(OH) 2 . Strontsium lahustub hästi vedelas ammoniaagis, andes tumesinised lahused.

Strontsiumi saamine. Peamised strontsiumiühendite tootmise toorained on tselestiini ja strontianiidi rikastamisest saadavad kontsentraadid. Strontsiummetall saadakse strontsiumoksiidi redutseerimisel alumiiniumiga temperatuuril 1100–1150 °C:

4SrO+ 2Al = 3Sr+ SrO Al2O3.

Protsess viiakse läbi perioodilise toimega elektrovaakumseadmetes [1 N/m 2 (10-2 mm Hg)]. Strontsiumi aurud kondenseeruvad seadmesse sisestatud kondensaatori jahutatud pinnale; redutseerimise lõpus täidetakse aparaat argooniga ja kondensaat sulatatakse, mis voolab vormi. Strontsiumi saadakse ka 85% SrCl 2 ja 15% KCl sisaldava sulami elektrolüüsil, kuid selles protsessis on voolutõhusus madal ning metall on saastunud soolade, nitriidi ja oksiidiga. Tööstuses saadakse vedelkatoodiga elektrolüüsil strontsiumisulamid, näiteks tinaga.

Strontsiumi kasutamine. Strontsium on mõeldud vase ja pronksi deoksüdeerimiseks. 90 Sr on aatomielektripatareides β-kiirguse allikas. Strontsiumi kasutatakse fosforite ja päikesepatareide, aga ka väga pürofoorsete sulamite valmistamiseks. Strontsiumoksiid on mõnede optiliste klaaside ja vaakumtorude oksiidkatoodide komponent. Strontsiumiühendid annavad leekidele intensiivse kirsipunase värvuse, mistõttu mõnda neist kasutatakse pürotehnikas. Strontianiit viiakse räbu sisse kõrgekvaliteediliste teraste puhastamiseks väävlist ja fosforist; Strontsiumkarbonaati kasutatakse mitteaurustuvates getterites ning seda lisatakse ka ilmastikukindlatele glasuuridele ja emailidele portselani, terase ja kõrge temperatuuriga sulamite katmiseks. Kromaat SrCrO 4 on väga stabiilne pigment kunstivärvide valmistamiseks, SrTiO 3 titanaati kasutatakse ferroelektrikuna, see on osa piesokeraamikast. Spetsiaalsete määrete valmistamiseks kasutatakse rasvhapete strontsiumisooli ("strontsiumseebid").

Strontsiumi soolad ja ühendid on madala toksilisusega; nendega töötades tuleb juhinduda leelis- ja leelismuldmetallide soolade ohutuseeskirjadest.

Strontsium kehas. Strontsium - komponent mikroorganismid, taimed ja loomad. Merelistel radiolaariadel (acantaria) koosneb luustik strontsiumsulfaadist - tselestiinist. Merevetikad sisaldavad strontsiumi 26–140 mg 100 g kuivaine kohta, maismaataimed – 2,6, mereloomad – 2–50, maismaaloomad – 1,4, bakterid – 0,27–30. Strontsiumi akumuleerumine erinevate organismide poolt ei sõltu ainult nende liigist, iseärasustest, vaid ka Strontsiumi ja teiste elementide, peamiselt Ca ja P suhtest keskkonnas, samuti organismide kohanemisest konkreetse geokeemilise keskkonnaga.

Loomad saavad strontsiumi koos vee ja toiduga. Strontsium imendub peensooles ja eritub peamiselt jämesoolest. Mitmed ained (vetikate polüsahhariidid, katioonvahetusvaigud) takistavad strontsiumi imendumist. Strontsiumi peamine depoo kehas on luukude, mille tuhk sisaldab umbes 0,02% strontsiumi (teistes kudedes - umbes 0,0005%). Strontsiumisoolade liigne sisaldus rottide toidus põhjustab "strontsiumi" rahhiidi. Märkimisväärse tselestiinisisaldusega muldadel elavate loomade kehas on suurenenud strontsiumi sisaldus, mis põhjustab luude haprust, rahhiidi ja muid haigusi. Biogeokeemilistes provintsides, kus on palju strontsiumi (mitmed Kesk- ja Ida Aasia, Põhja-Euroopa ja teised), on võimalik nn Urovi tõbi.

Strontsium-90. Strontsiumi tehisisotoopide hulgas on selle pikaealine radionukliid 90 Sr üks olulisi biosfääri radioaktiivse saastatuse komponente. Keskkonda sattudes iseloomustab 90 Sr võime osaleda (peamiselt koos Ca-ga) taimede, loomade ja inimeste ainevahetusprotsessides. Seetõttu on biosfääri saastatuse hindamisel 90 Sr-ga tavaks arvutada 90 Sr/Ca suhe strontsiumiühikutes (1 s.u. = 1 mikron μcurie 90 Sr 1 g Ca kohta). Kui 90 Sr ja Ca liiguvad mööda bioloogilist ja toiduahelat, tekib strontsiumi diskrimineerimine, mille kvantitatiivseks väljenduseks leiavad nad "diskrimineerimiskoefitsiendi", suhte 90 Sr/Ca järgnevas bioloogilise või toiduahela lülis. toiduahelat samale väärtusele eelmises lingis. Toiduahela viimases lülis on 90 Sr kontsentratsioon reeglina palju madalam kui algses lülis.

Taimed võivad saada 90 Sr otse lehtede otsesest saastumisest või mullast juurte kaudu (antud juhul suur mõju on mullatüüp, selle niiskusesisaldus, pH, Ca sisaldus ja orgaaniline aine jne.). Suhteliselt rohkem 90 Sr koguvad liblikõielised taimed, juur- ja mugulkultuurid, vähem teravili, sh teravili, ja lina. Seemnetesse ja viljadesse koguneb 90 Sr oluliselt vähem kui teistesse organitesse (näiteks nisu lehtedes ja vartes on 90 Sr 10 korda rohkem kui teraviljades). Loomadel (tuleb peamiselt koos taimse toiduga) ja inimestel (saab peamiselt lehmapiima ja kalaga) koguneb 90 Sr peamiselt luudesse. 90 Sr ladestumise hulk loomade ja inimeste kehas oleneb indiviidi vanusest, sissetuleva radionukliidi hulgast, uue luukoe kasvukiirusest jm. 90 Sr kujutab endast suurt ohtu lastele, kelle organismi satub koos piimaga ja koguneb kiiresti kasvavasse luukoesse.

90 Sr bioloogiline toime on seotud selle jaotumise olemusega kehas (akumuleerumine luustikus) ja sõltub selle ja tema tütarradioisotoobi 90 Y tekitatud β-kiirguse doosist. 90 Sr pikaajalisel sissevõtmisel kehas, isegi suhteliselt väikestes kogustes, võib pideva kiiritamise tulemusena areneda luukude, leukeemia ja luuvähk. Märkimisväärseid muutusi luukoes täheldatakse, kui 90 Sr sisaldus toidus on umbes 1 mikrokuurit 1 g Ca kohta. 1963. aastal Moskvas sõlmitud leping tuumarelvade katsetamise keelustamise kohta atmosfääris, kosmoses ja vee all viis atmosfääri peaaegu täieliku vabanemiseni 90 Sr-st ja selle liikuvate vormide vähenemisest pinnases.

STRONTIUM (Strontsium, Sr) - leelismuldmetallide alarühma D. I. Mendelejevi perioodilise süsteemi keemiline element. Inimkehas konkureerib S. kaltsium(vt) hüdroksüapatiidi kristallvõresse lisamiseks luud(cm.). 90 Sr, üks pikima elueaga radioaktiivseid lõhustumisprodukte uraan(vt), tuumarelvade katsetamise käigus atmosfääri ja biosfääri akumuleeruv (vt) kujutab endast inimkonnale suurt ohtu. S. radioaktiivseid isotoope kasutatakse meditsiinis kiiritusravis (vt), radioaktiivse märgisena diagnostilistes radiofarmatseutilistes preparaatides (vt) meditsiinilises biol. teadusuuringutes, aga ka aatomielektripatareides. S. ühendeid kasutatakse veadetektorites, tundlikes instrumentides ja staatilise elektri vastu võitlemise seadmetes, lisaks kasutatakse S. raadioelektroonikas, pürotehnikas, metallurgia- ja keemiatööstuses ning keraamikatoodete valmistamisel. S. sidemed pole mürgised. Metallilise S.-ga töötamisel tuleb juhinduda leelismetallide (vt) ja leelismuldmetallide (vt) käitlemise reeglitest.

S. avastati 1787. aastal Šotimaa linna Strontiana lähedalt mineraali osana, millele hiljem anti nimeks SrC03 strontianite.

Strontsiumi seerianumber on 38, aatommass (mass) on 87,62. S. sisaldus maakoores on keskmiselt 4-10 2 wt. %, merevees - 0,013% (13 mg / l). Mineraalid strontianiit ja tselestiit SrSO 4 on tööstusliku tähtsusega.

Inimkeha sisaldab u. 0,32 g strontsiumi, peamiselt luukoes, veres, S. kontsentratsioon on tavaliselt 0,035 mg / l, uriinis - 0,039 mg / l.

S. on pehme hõbevalge metall, t°pl 770°, t°kip 1383°.

Vastavalt chem. S. omadused on sarnased kaltsiumi ja baarium(vt.), ühendites on strontsiumi valents 4-2, keemiliselt aktiivne, oksüdeeritakse normaalsetes tingimustes veega, moodustades Sr (OH) 2, samuti hapnikku ja muid oksüdeerivaid aineid.

S. satub inimkehasse hl. arr. taimse toiduga, samuti piimaga. See imendub peensooles ja vahetub kiiresti luudes sisalduva S.-ga. S. eemaldamist organismist tugevdavad kompleksid, aminohapped, polüfosfaadid. Suurenenud kaltsiumi ja fluor(vt) vees häirib S.-i kuhjumist luudes. Kui kaltsiumi kontsentratsioon toidus suureneb 5 korda, väheneb S. kogunemine kehas poole võrra. S. liigne tarbimine koos toidu ja veega selle tõttu kõrge sisaldus mõne geokeemia pinnases. provintsides (näiteks teatud Ida-Siberi piirkondades) põhjustab endeemilist haigust - ur-tõbe (vt. Kashina - Becki tõbi).

Luudes, veres ja muudes biol. S. substraadid määratlevad hl. arr. spektraalmeetodid (vt Spektroskoopia).

radioaktiivne strontsium

Looduslik S. koosneb neljast stabiilsest isotoobist massinumbritega 84, 86, 87 ja 88, millest viimane on kõige levinum (82,56%). Teada on 18 väävli radioaktiivset isotoopi (massinumbritega 78–83, 85, 89–99) ja neli isotoopide isomeeri massinumbritega 79, 83, 85 ja 87 (vt Isomerism).

Meditsiinis kasutatakse 90Sr kiiritusravis oftalmoloogias ja dermatoloogias, samuti radiobioloogilistes katsetes β-kiirguse allikana. 85Sr toodetakse kas 84Sr isotoobis rikastatud strontsiumi sihtmärgi kiiritamisel neutronitega tuumareaktoris reaktsiooniga 84Sr (11.7) 85Sr või tsüklotronis, kiiritades reaktsiooni käigus näiteks looduslikke rubiidiumi sihtmärke prootonite või deuteronitega. 85Rb (p, n) 85Sr. Radionukliid 85Sr laguneb elektronide kinnipüüdmisel, kiirgades gammakiirgust, mille energia E gamma on 0,513 MeV (99,28%) ja 0,868 MeV (< 0,1%).

87mSr on võimalik saada ka strontsiumi sihtmärgi kiiritamisel reaktoris reaktsiooniga 86Sr (n, gamma) 87mSr, kuid soovitud isotoobi saagis on madal, lisaks tekivad 87mSr-ga samaaegselt 85Sr ja 89Sr isotoobid. Seetõttu toodetakse 87niSr tavaliselt isotoopide generaatori abil (vt viidet). Radioaktiivsete isotoopide generaatorid) ütrium-87-87Y lähteisotoobi põhjal (T1 / 2 = 3,3 päeva). 87mSr laguneb isomeerse üleminekuga, kiirgades gammakiirgust Egamma energiaga 0,388 MeV ja osaliselt elektronide kinnipüüdmisega (0,6%).

89Sr sisaldub lõhustumisproduktides koos 90Sr-ga, seetõttu saadakse 89Sr loodusliku väävli kiiritamisel reaktoris. Sel juhul tekib paratamatult ka 85Sr lisand. Isotoop 89Sr laguneb P-kiirguse emissiooniga energiaga 1,463 MeV (umbes 100%). Spekter sisaldab ka väga nõrka gammakiirguse joont, mille energia E gamma on 0,95 MeV (0,01%).

90Sr saadakse uraani lõhustumisproduktide segust eraldamisel (vt). See isotoop laguneb beetakiirguse emissiooniga, mille energia E beeta on 0,546 Meu (100%), ilma gammakiirguseta. 90Sr lagunemisel tekib tütarradionukliid 90Y, mis laguneb (T1 / 2 = 64 tundi) p-kiirguse emissiooniga ja koosneb kahest komponendist, mille Ep on 2,27 MeV (99%) ja 0,513 MeV ( 0,02%). 90Y lagunemine kiirgab ka väga nõrka gammakiirgust energiaga 1,75 MeV (0,02%).

Radioaktiivsed isotoobid 89Sr ja 90Sr, mis esinevad tuumatööstuse jäätmetes ja tekkisid tuumarelvakatsetuste käigus, saastumise käigus keskkond võib sattuda inimkehasse toidu, vee, õhuga. S. migratsiooni kvantifitseerimine biosfääris viiakse tavaliselt läbi kaltsiumiga võrreldes. Enamasti, kui 90Sr liigub ahela eelmisest lülist järgmisse, väheneb 90Sr kontsentratsioon 1 g kaltsiumi kohta (nn diskrimineerimiskoefitsient), täiskasvanutel keha-dieedi lülis on see koefitsient 0,25. .

Nagu teiste leelismuldmetallide lahustuvad ühendid, imenduvad ka S. lahustuvad ühendid hästi. tee (10-60%), halvasti lahustuvate sidemete S. (nt SrTi03) neeldumine on alla 1%. S. radionukliidide imendumise määr soolestikus oleneb vanusest. Kaltsiumisisalduse suurenemisega toidus väheneb S. akumuleerumine organismis. Piim soodustab S. imendumise ja kaltsiumi suurenemist soolestikus. Arvatakse, et see on tingitud laktoosi ja lüsiini olemasolust piimas.

Sissehingamisel elimineeruvad lahustuvad S. ühendid kopsudest kiiresti, halvasti lahustuv SrTi03 aga vahetub kopsudes üliaeglaselt. Radionukliid S. tungimine läbi terve naha teeb ca. üks%. Kahjustatud naha kaudu (lõigatud haav, põletused jne)? samuti nahaalusest koest ja lihaskoest imendub S. peaaegu täielikult.

S. on osteotroopne element. Sõltumata kehasse sisenemise teest ja rütmist kogunevad lahustuvad 90Sr ühendid selektiivselt luudesse. IN pehmed koed alla 1% 90Sr jääb alles.

Intravenoosse manustamise korral eritub S. vereringest väga kiiresti. Varsti pärast manustamist suureneb S. kontsentratsioon luudes 100 korda või rohkem kui pehmetes kudedes. Märgitakse ära 90Sr-i akumuleerumise erisused eraldi kehades ja kangastes. Suhteliselt kõrgem 90Sr kontsentratsioon katseloomadel on leitud neerudes, sülje- ja kilpnäärmes ning madalaim kontsentratsioon on nahas, luuüdis ja neerupealistes. 90Sr kontsentratsioon neerukoores on alati kõrgem kui medullas. S. jääb esialgu luupindadele (periost, endosteum) ja jaotub seejärel suhteliselt ühtlaselt kogu luu mahu ulatuses. Kuid 90Sr jaotus in erinevad osad sama luu ja erinevates luudes on ebaühtlane. Esimesel korral pärast süstimist on 90Sr kontsentratsioon katseloomade luu epifüüsis ja metafüüsis ligikaudu 2 korda kõrgem kui diafüüsis. Epifüüsist ja metafüüsist eritub 90Sr kiiremini kui diafüüsist: 2 kuuga. 90Sr kontsentratsioon luu epifüüsis ja metafüüsis väheneb 4 korda ning diafüüsis peaaegu ei muutu. Algselt koondub 90Sr nendesse kohtadesse, kus toimub luu aktiivne moodustumine. Rikkalik vere- ja lümfiringe luu epimetafüüsi piirkondades aitab kaasa 90Sr intensiivsemale ladestumisele neis võrreldes toruluu diafüüsiga. 90Sr ladestumise hulk loomade luudes ei ole konstantne. Kõigil loomaliikidel leiti 90Sr fikseerimise järsk langus vanusega luudes. 90Sr ladestumine luustikus sõltub oluliselt soost, rasedusest, laktatsioonist ja neuroendokriinsüsteemi seisundist. Isastel rottidel täheldati 90Sr suuremat ladestumist skeletti. Tiinete emaste luustikus koguneb 90Sr vähem (kuni 25%) kui kontrollloomadel. Imetamine mõjutab oluliselt 90Sr akumuleerumist emaste luustikus. 90Sr-i kasutuselevõtuga 24 tundi pärast sündi säilib 90Sr rottide luustikus 1,5–2 korda vähem kui mitteimetavatel emastel.

90Sr tungimine embrüo ja loote kudedesse sõltub nende arenguastmest, platsenta seisundist ja isotoobi ringluse kestusest ema veres. 90Sr tungimine lootesse on suurem pikemaajaline rasedus radionukliidide manustamise ajal.

Strontsiumradionukliidide kahjustava toime vähendamiseks on vaja piirata nende akumuleerumist organismis. Selleks, kui nahk on saastunud, on vaja kiiresti puhastada selle avatud alad (preparaadiga "Protection-7", pesupulbritega "Era" või "Astra", NEDE pastaga). Strontsiumi radionukliidide suukaudsel manustamisel tuleb radionukliidi sidumiseks või absorbeerimiseks kasutada antidoote. Selliste antidootide hulka kuuluvad aktiveeritud baariumsulfaat (adso-baar), polüsurmiin, algiinhappepreparaadid jne. Näiteks vähendab ravim adsobar, kui seda võetakse kohe pärast radionukliidide makku sattumist, nende imendumist 10-30 korda. Adsorbendid ja antidoodid tuleb välja kirjutada kohe pärast strontsiumi radionukliidide kahjustuse avastamist, kuna viivitus põhjustab sel juhul nende positiivse mõju järsu vähenemise. Samal ajal on soovitatav välja kirjutada oksendamisravimid (apomorfiin) või toota rikkalikku maoloputust, kasutada soolalahuseid lahtisteid, puhastavaid klistiiri. Tolmulaadsete preparaatide kahjustuse korral on vajalik nina ja suuõõne rikkalik pesemine, rögalahtistajad (soodaga termopsis), ammooniumkloriid, kaltsiumipreparaatide süstid, diureetikumid. Rohkem hilised kuupäevad pärast lüüasaamist, et vähendada radionukliidide S. ladestumist luudesse, on soovitatav kasutada nn. stabiilne strontsium (S. lactate või S. gluconate). Suured suukaudse kaltsiumi annused või intravenoosne MofyT asendavad stabiilseid strontsiumipreparaate, kui need pole saadaval. Seoses strontsiumi radionukliidide hea reabsorptsiooniga neerutuubulites on näidustatud ka diureetikumide kasutamine.

S.-i radionukliidide organismis akumuleerumise nek-sülem vähenemine on saavutatav konkurentsisuhete loomisega nende ja stabiilse isotoobi S.-i ehk kaltsiumi vahel ning ka nende elementide defitsiidi tekitamisega, kui S.-i radionukliid oli juba fikseeritud. skeletis. aga tõhusad vahendid radioaktiivse strontsiumi lagunemist organismist ei ole veel leitud.

Minimaalne märkimisväärne tegevus, mis ei nõua registreerimist või riikliku sanitaarinspektsiooni luba 85mSr, 85Sr, 89Sr ja 90Sr puhul on vastavalt 3,5*10 -8, 10 -10 , 2,8*10 -11 ja 1,2*10, -12 curie/ l.

Bibliograafia: Borisov V.P. ja teised. Erakorraline abi ägeda kiirgusega kokkupuute korral, M., 1976; Buldakov L. A. ja Moskalev Yu. I. Jaotamise ja eksperimentaalse hindamise probleemid vastuvõetavad tasemed Cs137, Sr90 ja Ru106, M., 1968, bibliogr.; Voinar A. I. Mikroelementide bioloogiline roll loomade ja inimeste kehas, lk. 46, M., 1960; Ilyin JI. A. ja Ivannikov A. T. Radioaktiivsed ained ja haavad, M., 1979; To and with and in fi-on B. S. and T about r ben to about V. P. Life of a luukoe, M., 1979; JI e in ja V. I N. Radioaktiivsete preparaatide saamine, M., 1972; Strontsiumi metabolism, toim. J. M. A. Lenihena jt, tlk. inglise keelest, M., 1971; Poluektov N. S. ja teised. Strontsiumi analüütiline keemia, M., 1978; P em ja G. Anorgaanilise keemia kursus, tlk. saksa keelest, 1. kd, M., 1972; Patsiendi kaitse radionukliidide uuringutes, Oxford, 1969, bibliogr.; Isotoopide tabel, toim. autor C. M. Lederer a. V. S. Shirley, N. Y. a. o., 1978.

A. V. Babkov, Yu. I. Moskalev (rad.).