Ստրոնցիումը (Sr) քիմիական տարր է, պարբերական համակարգի 2-րդ խմբի հողալկալիական մետաղ։ Օգտագործված կարմիր ազդանշանային լույսերի և ֆոսֆորների մեջ, առողջության համար լուրջ վտանգ է ներկայացնում ռադիոակտիվ աղտոտման դեպքում:
Հայտնաբերման պատմություն
Հանքանյութ Շոտլանդիայի Ստրոնտյան գյուղի մոտ գտնվող կապարի հանքից: Այն ի սկզբանե ճանաչվել է որպես բարիումի կարբոնատի տարատեսակ, սակայն Ադաիր Քրոուֆորդը և Ուիլյամ Քրուքշանկը 1789 թվականին առաջարկել են, որ դա այլ նյութ է: Քիմիկոս Թոմաս Չարլզ Հոուփը գյուղի անունով անվանել է նոր միներալ ստրոնտիտ, իսկ համապատասխան ստրոնցիումի օքսիդ SrO՝ ստրոնցիում։ Մետաղը մեկուսացվել է 1808 թվականին սըր Համֆրի Դեյվիի կողմից, ով էլեկտրոլիզել է խոնավ հիդրօքսիդի կամ քլորիդի խառնուրդը սնդիկի օքսիդի հետ՝ օգտագործելով սնդիկի կաթոդ, իսկ հետո գոլորշիացրել է սնդիկը ստացված ամալգամից։ Նա անվանել է նոր տարրը՝ օգտագործելով «strontium» բառի արմատը։
Լինելով բնության մեջ
Պարբերական համակարգի երեսունութերորդ տարրի ստրոնցիումի հարաբերական առատությունը տարածության մեջ գնահատվում է 18,9 ատոմ յուրաքանչյուր 106 սիլիցիումի յուրաքանչյուր ատոմի համար: Այն մասինԵրկրակեղևի զանգվածի 0,04%-ը։ Տարրի միջին կոնցենտրացիան ծովի ջրում 8 մգ/լ է։
Ստրոնցիում քիմիական տարրը լայնորեն տարածված է բնության մեջ և համարվում է 15-րդ ամենաառատ նյութը Երկրի վրա՝ հասնելով միլիոնի 360 մասի կոնցենտրացիաների: Հաշվի առնելով իր ծայրահեղ ռեակտիվությունը՝ այն գոյություն ունի միայն միացությունների տեսքով։ Նրա հիմնական միներալներն են սելեստինը (սուլֆատ SrSO4) և ստրոնտիանիտը (կարբոնատ SrCO3): Դրանցից ցելեստիտը բավարար քանակությամբ է հանդիպում շահութաբեր հանքարդյունաբերության համար, որի համաշխարհային մատակարարման ավելի քան 2/3-ը գալիս է Չինաստանից, իսկ մնացած մասը մատակարարում են Իսպանիան և Մեքսիկան: Այնուամենայնիվ, ավելի շահավետ է ստրոնտիանիտի արդյունահանումը, քանի որ ստրոնցիումն ավելի հաճախ օգտագործվում է կարբոնատային տեսքով, բայց կան համեմատաբար քիչ հայտնի հանքավայրեր:
Հատկություններ
Ստրոնցիումը կապարի նման փափուկ մետաղ է, որը կտրատելիս փայլում է արծաթի պես: Օդում այն արագ արձագանքում է մթնոլորտում առկա թթվածնի և խոնավության հետ՝ ձեռք բերելով դեղնավուն երանգ: Հետեւաբար, այն պետք է պահվի օդային զանգվածներից մեկուսացված: Ամենից հաճախ այն պահվում է կերոսինի մեջ։ Բնության մեջ ազատ վիճակում չի լինում։ Կալցիումին ուղեկցող ստրոնցիումն ընդգրկված է միայն 2 հիմնական հանքաքարերում՝ ցելեստիտ (SrSO4) և ստրոնտիանիտ (SrCO3):
Մագնեզիում-կալցիում-ստրոնցիում (հողալկալիական մետաղներ) քիմիական տարրերի շարքում Sr-ը գտնվում է պարբերական համակարգի 2-րդ խմբում (նախկին 2A) Ca-ի և Ba-ի միջև։ Բացի այդ, այն գտնվում է 5-րդ շրջանում ռուբիդիումի և իտրիումի միջև։ Քանի որ ստրոնցիումի ատոմային շառավիղընման է կալցիումի շառավղին, այն հեշտությամբ փոխարինում է վերջինիս հանքանյութերում: Բայց ջրի մեջ այն ավելի փափուկ և ռեակտիվ է: Շփվելիս առաջացնում է հիդրօքսիդ և ջրածնի գազ: Հայտնի է ստրոնցիումի 3 ալոտրոպ՝ 235°C և 540°C անցումային կետերով։
Հողալկալիական մետաղը սովորաբար չի փոխազդում 380°C-ից ցածր ազոտի հետ և սենյակային ջերմաստիճանում ձևավորում է միայն օքսիդ: Այնուամենայնիվ, փոշու տեսքով ստրոնցիումը ինքնաբուխ բռնկվում է՝ առաջացնելով օքսիդ և նիտրիդ։
Քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ
Քիմիական տարրի ստրոնցիումի բնութագրում ըստ պլանի՝
- Անուն, խորհրդանիշ, ատոմային համար՝ ստրոնցիում, Sr, 38.
- Խումբ, ժամանակաշրջան, բլոկ՝ 2, 5, s.
- Ատոմային զանգված՝ 87,62 գ/մոլ։
- Է-կոնֆիգ՝ [Kr]5s2.
- Էլեկտրոնների բաշխումը թաղանթներում՝ 2, 8, 18, 8, 2.
- Սեռականություն՝ 2,64գ/սմ3.
- Հալման և եռման կետեր՝ 777 °C, 1382°C։
- Օքսիդացման վիճակ՝ 2.
Իզոտոպներ
Բնական ստրոնցիումը 4 կայուն իզոտոպների խառնուրդ է՝ 88Sr (82,6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7.0%) և 84Sr (0.56%): Դրանցից միայն 87Sr-ն ռադիոգեն է. այն ձևավորվում է ռուբիդիումի 8787Rb ռադիոակտիվ իզոտոպի քայքայման արդյունքում՝ 4,88 կիսամյակով: × 10 10 տարի: Ենթադրվում է, որ 87Sr-ն արտադրվել է «նախնական նուկլեոսինթեզի» ժամանակ (Մեծ պայթյունի վաղ փուլ) 84Sr,իզոտոպների հետ միասին: 86 Sr և 88Sr. Կախված նրանիցվայրերում, 87Sr և 86Sr հարաբերակցությունը կարող է տարբերվել ավելի քան 5 անգամ: Սա օգտագործվում է երկրաբանական նմուշների թվագրման և կմախքների և կավե արտեֆակտների ծագումը որոշելու համար:
Միջուկային ռեակցիաների արդյունքում ստացվել է ստրոնցիումի շուրջ 16 սինթետիկ ռադիոակտիվ իզոտոպ, որոնցից ամենադիմացկունը 90Sr-ն է (կես կյանքը 28,9 տարի): Միջուկային պայթյունի արդյունքում ստացված այս իզոտոպը համարվում է քայքայման ամենավտանգավոր արտադրանքը։ Կալցիումի հետ իր քիմիական նմանության պատճառով այն ներծծվում է ոսկորների և ատամների մեջ, որտեղից այն շարունակում է արտաքսել էլեկտրոնները՝ առաջացնելով ճառագայթային վնաս, ոսկրածուծի վնաս, խաթարելով արյան նոր բջիջների ձևավորումը և առաջացնելով քաղցկեղ։
Սակայն բժշկական հսկողության պայմաններում ստրոնցիումն օգտագործվում է որոշ մակերեսային չարորակ նորագոյացությունների և ոսկրային քաղցկեղի բուժման համար: Այն նաև օգտագործվում է ստրոնցիումի ֆտորիդի տեսքով քիմիական հոսանքի աղբյուրներում և ռադիոիզոտոպային ջերմաէլեկտրական գեներատորներում, որոնք նրա ռադիոակտիվ քայքայման ջերմությունը վերածում են էլեկտրականության՝ ծառայելով որպես երկարակյաց, թեթև էներգիայի աղբյուրներ նավիգացիոն բոյերում, հեռավոր եղանակային կայաններում և տիեզերանավերում:
89Sr-ն օգտագործվում է քաղցկեղի բուժման համար, քանի որ այն հարձակվում է ոսկրային հյուսվածքի վրա, արտադրում է բետա ճառագայթում և քայքայվում մի քանի ամիս հետո (կես կյանքը 51 օր):
Ստրոնցիում քիմիական տարրը էական չէ կյանքի ավելի բարձր ձևերի համար, նրա աղերը սովորաբար ոչ թունավոր են: Ինչն է դարձնում90Sr վտանգավոր է, որն օգտագործվում է ոսկրերի խտությունը և աճը մեծացնելու համար:
Միացումներ
Ստրոնցիում քիմիական տարրի հատկությունները շատ նման են կալցիումի հատկություններին: Միացություններում Sr-ն ունի բացառիկ օքսիդացման աստիճան +2 որպես Sr2+ իոն: Մետաղը ակտիվ վերականգնող նյութ է և հեշտությամբ փոխազդում է հալոգենների, թթվածնի և ծծմբի հետ՝ առաջացնելով հալոգենիդներ, օքսիդ և սուլֆիդ։
Ստրոնցիումի միացությունները բավականին սահմանափակ առևտրային արժեք ունեն, քանի որ համապատասխան կալցիումի և բարիումի միացությունները հիմնականում նույնն են անում, բայց ավելի էժան են: Սակայն դրանցից ոմանք կիրառություն են գտել արդյունաբերության մեջ։ Դեռևս պարզ չէ, թե ինչ նյութերով կարելի է բոսորագույն գույն ստանալ հրավառության և ազդանշանային լույսերի ժամանակ: Ներկայումս այս գույնը ստանալու համար օգտագործվում են միայն ստրոնցիումի աղեր, ինչպիսիք են Sr(NO3)2 և Sr(ClO) քլորատը:3)2 . Այս քիմիական տարրի ընդհանուր արտադրության մոտ 5-10%-ը սպառվում է պիրոտեխնիկայի կողմից։ Ստրոնցիումի հիդրօքսիդ Sr(OH)2 երբեմն օգտագործվում է մելասից շաքար հանելու համար, քանի որ այն կազմում է լուծվող սախարիդ, որից շաքարը հեշտությամբ կարող է վերականգնվել ածխաթթու գազի գործողությամբ: SrS մոնոսուլֆիդը օգտագործվում է որպես մազահեռացման միջոց և էլեկտրոլյումինեսցենտ սարքերի և լուսաշող ներկերի ֆոսֆորների բաղադրիչ:
Ստրոնցիումի ֆերիտները կազմում են միացությունների ընտանիք SrFexOy, ստացված բարձր ջերմաստիճանի արդյունքում (1000-1300 °C) ռեակցիա SrCO3 ևFe2O3. Դրանցից պատրաստվում են կերամիկական մագնիսներ, որոնք լայնորեն կիրառվում են բարձրախոսների, մեքենայի դիմապակու մաքրիչի շարժիչների և մանկական խաղալիքների մեջ։
Արտադրություն
Առավել հանքայնացված սելեստիտ SrSO4 փոխակերպվում է կարբոնատի երկու եղանակով. կա՛մ ուղղակիորեն տարրալվացվում է նատրիումի կարբոնատի լուծույթով, կա՛մ տաքացվում է ածխով` առաջացնելով սուլֆիդ: Երկրորդ փուլում ստացվում է մուգ գույնի նյութ, որը պարունակում է հիմնականում ստրոնցիումի սուլֆիդ։ Այս «սև մոխիրը» լուծվում է ջրի մեջ և զտվում։ Ստրոնցիումի կարբոնատը նստում է սուլֆիդի լուծույթից՝ ներմուծելով ածխաթթու գազ։ Սուլֆատը վերածվում է սուլֆիդի ածխաջերմային վերականգնմամբ SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2: Բջջը կարող է արտադրվել կաթոդիկ էլեկտրաքիմիական շփման միջոցով, որի ժամանակ սառեցված երկաթե ձողը, որը գործում է որպես կաթոդ, դիպչում է կալիումի և ստրոնցիումի քլորիդների խառնուրդի մակերեսին և բարձրանում, երբ ստրոնցիումը ամրանում է դրա վրա: Էլեկտրոդների վրա ռեակցիաները կարող են ներկայացվել հետևյալ կերպ. Sr2+ + 2e- → Sr (կաթոդ); 2Cl- → Cl2 + 2e- (անոդ).
Metallic Sr-ը կարող է նաև վերականգնվել իր օքսիդից ալյումինով: Այն ճկուն է և ճկուն, էլեկտրական հոսանքի լավ հաղորդիչ, բայց համեմատաբար քիչ է օգտագործվում։ Դրա կիրառություններից մեկը հանդիսանում է որպես ալյումինի կամ մագնեզիումի համաձուլվածք՝ բալոնային բլոկների ձուլման ժամանակ: Ստրոնցիումը բարելավում է մշակելիությունը և սողացող դիմադրությունըմետաղական. Ստրոնցիում ստանալու այլընտրանքային միջոց է նրա օքսիդը ալյումինի հետ վակուումի մեջ նվազեցնելը թորման ջերմաստիճանում։
Առևտրային օգտագործում
Ստրոնցիում քիմիական տարրը լայնորեն օգտագործվում է գունավոր հեռուստացույցի կաթոդային ճառագայթների ապակու մեջ՝ ռենտգենյան ճառագայթների ներթափանցումը կանխելու համար: Այն կարող է օգտագործվել նաև լակի ներկերի մեջ։ Սա ստրոնցիումի հանրային ազդեցության ամենահավանական աղբյուրներից է: Բացի այդ, տարրն օգտագործվում է ֆերիտի մագնիսներ արտադրելու և ցինկը մաքրելու համար։
Ստրոնցիումի աղերն օգտագործվում են պիրոտեխնիկայում, քանի որ դրանք այրելիս կրակը կարմիր են գունավորում: Իսկ մագնեզիումի հետ ստրոնցիումի աղերի համաձուլվածքն օգտագործվում է որպես հրկիզիչ և ազդանշանային խառնուրդների մաս։
Titanate-ն ունի չափազանց բարձր բեկման ինդեքս և օպտիկական ցրվածություն, ինչը այն օգտակար է դարձնում օպտիկայի մեջ: Այն կարող է օգտագործվել որպես ադամանդի փոխարինող, սակայն հազվադեպ է օգտագործվում այդ նպատակով՝ չափազանց փափկության և քերծվածքներից խոցելի լինելու պատճառով:
Ստրոնցիումի ալյումինատը վառ ֆոսֆոր է՝ երկարատև ֆոսֆորեսցենցիայի կայունությամբ: Օքսիդը երբեմն օգտագործվում է կերամիկական փայլերի որակը բարելավելու համար: 90Sr իզոտոպը երկարակյաց բարձր էներգիայի բետա արտանետողներից մեկն է: Այն օգտագործվում է որպես էներգիայի աղբյուր ռադիոիզոտոպային ջերմաէլեկտրական գեներատորների (RTGs) համար, որոնք ռադիոակտիվ տարրերի քայքայման ժամանակ թողարկված ջերմությունը վերածում են էլեկտրականության։ Այս սարքերը օգտագործվում ենտիեզերանավեր, հեռավոր եղանակային կայաններ, նավիգացիոն բոյներ և այլն, որտեղ անհրաժեշտ է թեթև և երկարատև միջուկային-էլեկտրական էներգիայի աղբյուր:
Ստրոնցիումի բժշկական օգտագործում. հատկությունների բնութագրում, դեղամիջոցներով բուժում
Իզոտոպ 89Sr-ը ռադիոակտիվ դեղամիջոցի Metastron-ի ակտիվ բաղադրիչն է, որն օգտագործվում է շագանակագեղձի մետաստատիկ քաղցկեղից առաջացած ոսկրային ցավը բուժելու համար: Ստրոնցիումի քիմիական տարրը գործում է կալցիումի նման, այն հիմնականում ընդգրկված է ոսկորում օստեոգենեզի բարձրացում ունեցող վայրերում։ Այս տեղայնացումը կենտրոնացնում է ճառագայթային ազդեցությունը քաղցկեղային վնասվածքի վրա:
90Sr ռադիոիզոտոպը նույնպես օգտագործվում է քաղցկեղի բուժման մեջ: Դրա բետա ճառագայթումը և երկար կիսատ կյանքը իդեալական են մակերեսային ճառագայթային թերապիայի համար:
Փորձարարական դեղամիջոցը, որը ստացվում է ստրոնցիումի և րանելաթթվի համադրությամբ, նպաստում է ոսկրերի աճին, մեծացնում է ոսկրերի խտությունը և նվազեցնում կոտրվածքները: Ստրոնիումի րանելատը գրանցված է Եվրոպայում որպես օստեոպորոզի բուժում։
Ստրոնցիումի քլորիդը երբեմն օգտագործվում է զգայուն ատամների համար նախատեսված ատամի մածուկներում: Դրա բովանդակությունը հասնում է 10%-ի։
Նախազգուշական միջոցներ
Մաքուր ստրոնցիումն ունի բարձր քիմիական ակտիվություն, իսկ մանրացված վիճակում մետաղն ինքնաբուխ բռնկվում է։ Հետևաբար, այս քիմիական տարրը համարվում է հրդեհի վտանգ:
Ազդեցություն մարդու մարմնի վրա
Մարդու օրգանիզմը ստրոնցիումը կլանում է այնպես, ինչպես կալցիումը։ Այս երկուսըՏարրերը քիմիապես այնքան նման են, որ Sr-ի կայուն ձևերը առողջության համար էական վտանգ չեն ներկայացնում: Ի հակադրություն՝ 90Sr ռադիոակտիվ իզոտոպը կարող է հանգեցնել ոսկրային տարբեր խանգարումների և հիվանդությունների, այդ թվում՝ ոսկրային քաղցկեղի: Ստրոնցիումի միավորը օգտագործվում է կլանված 90Sr. ճառագայթումը չափելու համար
