סטרונציום (Sr) הוא יסוד כימי, מתכת אדמה אלקליין מהקבוצה השנייה של הטבלה המחזורית. בשימוש באורות אות אדומים וזרחנים, מהווה סכנה בריאותית גדולה בזיהום רדיואקטיבי.
היסטוריית גילוי
מינרל ממכרה עופרת ליד הכפר Strontian בסקוטלנד. זה הוכר במקור כמגוון של בריום קרבונט, אבל אדאיר קרופורד וויליאם קרויקשנק הציעו ב-1789 שזה חומר אחר. הכימאי תומס צ'ארלס הופ קרא למינרל החדש סטרונטיט על שם הכפר, ולתחמוצת הסטרונציום המקבילה SrO, סטרונציום. המתכת בודדה בשנת 1808 על ידי סר האמפרי דייווי, אשר ביצע אלקטרוליזה של תערובת של הידרוקסיד או כלוריד רטוב עם תחמוצת כספית באמצעות קתודה כספית ולאחר מכן התאייד את הכספית מהאמלגם שנוצר. הוא קרא ליסוד החדש באמצעות השורש של המילה "סטרונציום".
להיות בטבע
השפע היחסי של סטרונציום, היסוד השלושים ושמונה בטבלה המחזורית, בחלל מוערך ב-18.9 אטומים לכל 106 אטומי סיליקון. זה על0.04% ממסת קרום כדור הארץ. הריכוז הממוצע של היסוד במי הים הוא 8 מ ג/ליטר.
היסוד הכימי סטרונציום נמצא בטבע והוא מוערך כחומר ה-15 בשכיחותו על פני כדור הארץ, ומגיע לריכוזים של 360 חלקים למיליון. בהתחשב בתגובתיות הקיצונית שלו, הוא קיים רק בצורה של תרכובות. המינרלים העיקריים שלו הם סלסטין (סולפט SrSO4) וסטרונטיאניט (קרבונט SrCO3). מתוכם, סלסטיט מופיע בכמות מספקת לכרייה רווחית, יותר מ-2/3 מהאספקה העולמית שלו מגיעה מסין, וספרד ומקסיקו מספקות את רוב השאר. עם זאת, כדאי יותר לכרות סטרונטיאניט, מכיוון שסטרונציום משמש לעתים קרובות יותר בצורת קרבונט, אבל יש מעט מרבצים ידועים יחסית.
Properties
סטרונציום היא מתכת רכה, הדומה לעופרת, שמבהיקה כמו כסף כאשר חותכים אותה. באוויר, הוא מגיב במהירות עם חמצן ולחות הנמצאים באטמוספירה, מקבל גוון צהבהב. לכן, יש לאחסן אותו במנותק מהמוני אוויר. לרוב זה מאוחסן בנפט. זה לא מתרחש במצב חופשי בטבע. סידן נלווה, סטרונציום כלול רק ב-2 עפרות עיקריות: סלסטיט (SrSO4) וסטרונטיאניט (SrCO3).
בסדרת היסודות הכימיים מגנזיום-סידן-סטרונציום (מתכות אדמה בסיסיות) Sr נמצא בקבוצה 2 (לשעבר 2A) של הטבלה המחזורית בין Ca ל-Ba. בנוסף, הוא ממוקם בתקופה החמישית בין רובידיום לאיטריום. מאז הרדיוס האטומי של סטרונציוםבדומה לרדיוס של סידן, הוא מחליף בקלות את האחרון במינרלים. אבל הוא רך יותר ותגובתי יותר במים. יוצר הידרוקסיד וגז מימן במגע. ידועים 3 אלוטרופים של סטרונציום עם נקודות מעבר של 235°C ו-540°C.
מתכת אדמה בסיסית בדרך כלל אינה מגיבה עם חנקן מתחת ל-380°C ויוצרת רק תחמוצת בטמפרטורת החדר. עם זאת, בצורת אבקה, סטרונציום מתלקח באופן ספונטני ויוצר תחמוצת וניטריד.
מאפיינים כימיים ופיזיקליים
אפיון היסוד הכימי סטרונציום לפי התוכנית:
- שם, סמל, מספר אטומי: סטרונציום, Sr, 38.
- קבוצה, נקודה, בלוק: 2, 5, s.
- מסה אטומית: 87.62 גרם/מול.
- E-config: [Kr]5s2.
- חלוקת אלקטרונים בקליפות: 2, 8, 18, 8, 2.
- Gensity: 2.64g/cm3.
- נקודות התכה ורתיחה: 777°C, 1382°C.
- מצב חמצון: 2.
איזוטופים
סטרונציום טבעי הוא תערובת של 4 איזוטופים יציבים: 88Sr (82.6%), 86Sr (9, 9%), 87Sr (7.0%) ו-84Sr (0.56%). מתוכם, רק 87Sr הוא רדיוגני - הוא נוצר מהתפרקות האיזוטופ הרדיואקטיבי של רובידיום 87Rb עם זמן מחצית חיים של 4.88 × 10 10 שנים. מאמינים כי 87Sr הופק במהלך "נוקלאוסינתזה ראשונית" (שלב מוקדם של המפץ הגדול) יחד עם איזוטופים 84Sr,86 Sr ו-88Sr. תלוי בבמיקומים, היחס בין 87Sr ו-86Sr עשוי להיות שונה ביותר מפי 5. זה משמש בתיארוך דגימות גיאולוגיות ובקביעת מקורם של שלדים וחפצי חימר.
כתוצאה מתגובות גרעיניות התקבלו כ-16 איזוטופים רדיואקטיביים סינתטיים של סטרונציום, מתוכם העמיד ביותר הוא 90Sr (זמן מחצית חיים 28.9 שנים). איזוטופ זה, שנוצר בפיצוץ גרעיני, נחשב לתוצר הריקבון המסוכן ביותר. בשל הדמיון הכימי שלו לסידן, הוא נספג בעצמות ובשיניים, שם הוא ממשיך להוציא אלקטרונים, גורם לנזקי קרינה, פגיעה במח עצם, שיבוש היווצרות תאי דם חדשים וגורם לסרטן.
עם זאת, בתנאים מבוקרים רפואית, סטרונציום משמש לטיפול בגידולים ממאירים שטחיים מסוימים ובסרטני עצמות. הוא משמש גם בצורה של סטרונציום פלואוריד במקורות זרם כימיים ובגנרטורים תרמו-אלקטריים רדיואיזוטופים, הממירים את חום ההתפרקות הרדיואקטיבית שלו לחשמל, ומשמשים כמקורות כוח ארוכים וקלים במצופים ניווט, בתחנות מזג אוויר מרוחקות ובחלליות.
89Sr משמש לטיפול בסרטן מכיוון שהוא תוקף רקמת עצם, מייצר קרינת בטא ומתפורר לאחר מספר חודשים (מחצית חיים 51 ימים).
היסוד הכימי סטרונציום אינו חיוני לצורות חיים גבוהות יותר, המלחים שלו בדרך כלל אינם רעילים. מה שעושה90Sr מסוכן, משמש להגברת צפיפות העצם וצמיחה.
חיבורים
התכונות של היסוד הכימי סטרונציום דומות מאוד לאלו של סידן. בתרכובות, ל-Sr יש את מצב החמצון הבלעדי +2 בתור יון Sr2+. המתכת היא חומר מפחית פעיל ומגיבה בקלות עם הלוגנים, חמצן וגופרית לייצור הלידים, תחמוצת וגופרית.
לתרכובות סטרונציום יש ערך מסחרי מוגבל למדי, שכן תרכובות הסידן והבריום המקבילות עושות את אותו הדבר בדרך כלל אך זולות יותר. עם זאת, חלקם מצאו יישום בתעשייה. עדיין לא התברר עם אילו חומרים להשיג צבע ארגמן בזיקוקים ואורות איתות. נכון לעכשיו רק מלחי סטרונציום כגון Sr(NO3)2 ו-Sr(ClO) כלוראט משמשים להשגת צבע זה.3)2 . כ-5-10% מכלל הייצור של יסוד כימי זה נצרך על ידי פירוטכניקה. סטרונציום הידרוקסיד Sr(OH)2 משמש לפעמים להפקת סוכר ממולסה מכיוון שהוא יוצר סכריד מסיס שממנו ניתן לשקם את הסוכר בקלות על ידי פעולת פחמן דו חמצני. SrS מונוסולפיד משמש כחומר הסרה ומרכיב בזרחנים של מכשירים אלקטרו-זוהר וצבעים זוהרים.
Strontium ferrites יוצרים משפחה של תרכובות עם הנוסחה הכללית SrFexOy, המתקבלת כתוצאה מטמפרטורה גבוהה (1000-1300 מעלות צלזיוס) תגובה SrCO3 וFe2O3. הם משמשים לייצור מגנטים קרמיים, שנמצאים בשימוש נרחב ברמקולים, מנועי מגבים לרכב וצעצועים לילדים.
Production
הסלסטיט המינרלי ביותר SrSO4 הופך לקרבונט בשתי דרכים: או מושטף ישירות עם תמיסת נתרן קרבונט או מחומם עם פחם ליצירת גופרית. בשלב השני מתקבל חומר בצבע כהה המכיל בעיקר סטרונציום גופרתי. ה"אפר השחור" הזה מתמוסס במים ומסנן. סטרונציום קרבונט משקע מתמיסת הגופרית על ידי החדרת פחמן דו חמצני. סולפט מופחת לסולפיד על ידי הפחתת פחמימות SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2. ניתן לייצר את התא במגע אלקטרוכימי קתודי, בו מוט ברזל מקורר, הפועל כקתודה, נוגע בפני השטח של תערובת של אשלגן וסטרונציום כלוריים, ועולה כאשר הסטרונציום מתמצק עליו. ניתן לייצג את התגובות על האלקטרודות באופן הבא: Sr2+ + 2e- → Sr (קתודה); 2Cl- → Cl2 + 2e- (אנודה).
Metallic Sr ניתן גם לשחזר מהתחמוצת שלו עם אלומיניום. הוא גמיש וגמיש, מוליך חשמל טוב, אך נעשה בו שימוש מועט יחסית. אחד משימושיו הוא כחומר סגסוג לאלומיניום או מגנזיום ביציקת בלוקי צילינדרים. סטרונציום משפר את יכולת העיבוד וההתנגדות לזחילהמַתֶכֶת. דרך חלופית להשיג סטרונציום היא להפחית את התחמוצת שלו עם אלומיניום בוואקום בטמפרטורת זיקוק.
שימוש מסחרי
היסוד הכימי סטרונציום נמצא בשימוש נרחב בזכוכית של שפופרות קתודיות של טלוויזיה צבעונית כדי למנוע חדירת קרני רנטגן. זה יכול לשמש גם בצבעי ספריי. נראה שזה אחד המקורות הסבירים ביותר לחשיפה ציבורית לסטרונציום. בנוסף, האלמנט משמש לייצור מגנטים של פריט ועידון אבץ.
מלחי סטרונציום משמשים בפירוטכניקה מכיוון שהם צובעים את הלהבה באדום בעת שריפה. וסגסוגת של מלחי סטרונציום עם מגנזיום משמשת כחלק מתערובות תבערה ואותות.
Titanate בעל מקדם שבירה גבוה במיוחד ופיזור אופטי, מה שהופך אותו לשימושי באופטיקה. זה יכול לשמש כתחליף ליהלומים, אך לעתים רחוקות נעשה בו שימוש למטרה זו בשל הרכות הקיצונית והפגיעות שלו לשריטות.
סטרונציום אלומינאט הוא זרחני בהיר עם יציבות זרחנית לאורך זמן. התחמוצת משמשת לעתים לשיפור איכות הזיגוג הקרמי. האיזוטופ 90Sr הוא אחד מפולטי בטא עתירי אנרגיה ארוכי חיים. הוא משמש כמקור כוח למחוללים תרמו-אלקטריים רדיואיזוטופים (RTGs), אשר ממירים את החום המשתחרר במהלך ריקבון של יסודות רדיואקטיביים לחשמל. מכשירים אלה משמשים בחלליות, תחנות מזג אוויר מרוחקות, מצופים ניווט וכו' - שבהם נדרש מקור כוח גרעיני-חשמלי קל ואורך חיים.
שימוש רפואי בסטרונציום: אפיון תכונות, טיפול בתרופות
Isotope 89Sr הוא החומר הפעיל בתרופה הרדיואקטיבית Metastron, המשמשת לטיפול בכאבי עצמות הנגרמים מסרטן ערמונית גרורתי. היסוד הכימי סטרונציום פועל כמו סידן, הוא נכלל בעיקר בעצם במקומות עם אוסטאוגנזה מוגברת. לוקליזציה זו ממקדת את השפעת הקרינה על הנגע הסרטני.
הרדיואיזוטופ 90Sr משמש גם בטיפול בסרטן. קרינת הבטא וזמן מחצית החיים הארוך שלו הם אידיאליים לטיפול בקרינה משטחית.
תרופה ניסיונית המיוצרת על ידי שילוב של סטרונציום עם חומצה רנלית מקדמת צמיחת עצם, מגבירה את צפיפות העצם ומפחיתה שברים. Stronium ranelate רשום באירופה כטיפול לאוסטאופורוזיס.
סטרונציום כלוריד משמש לעתים במשחות שיניים לשיניים רגישות. התוכן שלו מגיע ל-10%.
אמצעי זהירות
לסטרונציום טהור יש פעילות כימית גבוהה, ובמצב כתוש, המתכת מתלקחת באופן ספונטני. לכן, יסוד כימי זה נחשב לסכנת שריפה.
השפעה על גוף האדם
גוף האדם סופג סטרונציום באותו אופן כמו סידן. שני אלוהיסודות כל כך דומים מבחינה כימית עד שהצורות היציבות של Sr אינן מהוות סיכון בריאותי משמעותי. לעומת זאת, האיזוטופ הרדיואקטיבי 90Sr יכול להוביל להפרעות ומחלות שונות בעצמות, כולל סרטן העצמות. יחידת הסטרונציום משמשת למדידת הקרינה של 90Sr. שנספג
