Strontsium - fotodega omaduste omadused, bioloogiline roll inimkehas, ravi keemilisel elemendil põhinevate ravimitega. Strontsium inimkehas

Strontsium- teise rühma, D.I.Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi viienda perioodi põhialarühma element aatomnumbriga 38. 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, kaetakse kollase oksiidkilega.

1764. aastal leiti Šotimaa Strontiani küla lähedal asuvast pliikaevandusest mineraal nimega strontianite. Pikka aega peeti seda fluoriidi CaF2 või witeriidi BaCO3 tüübiks, kuid 1790. aastal analüüsisid inglise mineraloogid Crawford ja Cruickshank seda mineraali ja leidsid, et see sisaldab uut "maa" ehk tänapäeva keeles oksiidi.

Neist sõltumatult uuris sama mineraali teine ​​inglise keemik Hop. Olles jõudnud samadele tulemustele, teatas ta, et strontianiit sisaldab uut elementi - metallist strontsiumi.

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

Samadel aastatel avastas ka kuulus vene keemik, akadeemik Toviy Egorovich Lovitz “strontsiaalse maa” jälgedega. 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 oli raske spardi osaline; teame vaid, et teadlane, kes avastas kivisöe adsorptsiooniomadused ja tegi palju rohkem üld- ja orgaanilise keemia vallas, kogus selle mineraali proove. Kuid Lovitz polnud pelgalt 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 üsna palju - rohkem kui 100 g uut "maapinda" ja jätkas selle omaduste uurimist. Uuringu tulemused avaldati 1795. aastal.

Nii jõudsid strontsiumi avastamisele peaaegu samaaegselt mitmed uurijad erinevatest riikidest. Kuid see eraldati oma elementaarsel kujul alles 1808. aastal.

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

STRONTIUM (Strontsium, Sr) - D.I. Mendelejevi perioodilisuse tabeli keemiline element, leelismuldmetallide alarühm. Inimkehas konkureerib S. kaltsiumiga (vt) luuoksüapatiidi kristallvõresse sattumise eest (vt). 90 Sr, üks pikema elueaga uraani radioaktiivseid lõhustumisprodukte (vt.), mis akumuleerub tuumarelvakatsetuste käigus atmosfääri ja biosfääri (vt), kujutab inimkonnale tohutut ohtu. S. radioaktiivseid isotoope kasutatakse meditsiinis kiiritusravis (vt), radioaktiivse märgisena diagnostilistes radiofarmatseutilistes preparaatides (vt) meditsiinilises biol. teadusuuringutes, samuti tuumaelektripatareides. S. ühendeid kasutatakse veadetektorites, tundlikes instrumentides ja staatilise elektri vastu võitlemise seadmetes, lisaks kasutatakse S.-i raadioelektroonikas, pürotehnikas, metallurgia- ja keemiatööstuses ning keraamikatoodete valmistamisel. S. ühendid on mittetoksilised. Metalliga S. töötades peaksite juhinduma leelismetallide (vt) ja leelismuldmetallide (vt) käitlemise reeglitest.

S. avastati osana mineraalist, mida hiljem nimetati strontianiidiks SrC03, 1787. aastal Šotimaa linna Strontiani lähedalt.

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

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

S. on pehme hõbevalge metall, sulamistemperatuur 770°, keemistemperatuur 1383°.

Keemia järgi S. omadused on sarnased kaltsiumi ja baariumiga (vt), ühendites on strontsiumi valents 4-2, ta on keemiliselt aktiivne, oksüdeerub normaalsetes tingimustes vee toimel Sr(OH) 2-ks, samuti hapniku ja muud oksüdeerivad ained.

S. siseneb inimkehasse. arr. taimse toiduga, aga ka piimaga. See imendub peensooles ja vahetub kiiresti luudes sisalduva S.-ga. S. eemaldamist organismist soodustavad kompleksonid, aminohapped ja polüfosfaadid. Suurenenud kaltsiumi ja fluori (vt) sisaldus vees takistab C. kogunemist luudesse. Kui kaltsiumi kontsentratsioon toidus suureneb 5 korda, väheneb kaltsiumi kogunemine kehas poole võrra. S. liigne tarbimine toidust ja veest selle suurenenud sisalduse tõttu mullas teatud geokemikaalide tõttu. provintsides (näiteks Ida-Siberi teatud piirkondades) põhjustab endeemilist haigust - Urovi tõbe (vt Kashin-Becki tõbi).

Luudes, veres ja muudes biol. S. substraadid määratakse Ch. 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 S. radioaktiivset isotoopi (massinumbritega 78-83, 85, 89-99) ja 4 isotoopide isomeeri massinumbritega 79, 83, 85 ja 87 (vt Isomerism).

Meditsiinis kasutatakse 90Sr kiiritusravis oftalmoloogias ja dermatoloogias, samuti radiobioloogilistes katsetes beetakiirguse allikana. 85Sr toodetakse kas 84Sr isotoobis rikastatud strontsiumi sihtmärgi kiiritamisel neutronitega tuumareaktoris vastavalt reaktsioonile 84Sr (11.7) 85Sr, või toodetakse tsüklotronis, kiiritades looduslikust rubiidiumist valmistatud sihtmärke prootonite või deuteronitega. näiteks vastavalt reaktsioonile 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%).

87m Sr on võimalik saada ka strontsiumi sihtmärgi kiiritamisel reaktoris vastavalt reaktsioonile 86Sr (n, gamma) 87mSr, kuid soovitud isotoobi saagis on väike, lisaks tekivad isotoobid 85Sr ja 89Sr samaaegselt 87mSr-ga. Seetõttu saadakse 87niSr tavaliselt isotoopide generaatori abil (vt Radioaktiivsete isotoopide generaatorid), mis põhineb lähteisotoobil ütrium-87 - 87Y (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, seega saadakse 89Sr loodusliku süsinikdioksiidi kiiritamisel reaktoris. Sel juhul tekib paratamatult 85Sr lisand. 89Sr isotoop laguneb, kiirgades P-kiirgust 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 isoleerimisel segust (vt.). See isotoop laguneb, kiirgades beetakiirgust, mille E-beeta energia 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 tekivad tuumarelvakatsetuste käigus, võivad sattuda inimkehasse toidu, vee ja õhu kaudu, kui keskkond on saastunud. Kaltsiumi migratsiooni kvantitatiivne hindamine biosfääris viiakse tavaliselt läbi kaltsiumiga võrreldes. Enamikul juhtudel, kui 90Sr liigub ahela eelmisest lülist järgmisse, väheneb 90Sr kontsentratsioon 1 g kaltsiumi kohta (nn diskrimineerimiskoefitsient), keha-dieedi lülis olevatel täiskasvanutel on see koefitsient 0,25. .

Nagu teiste leelismuldmetallide lahustuvad ühendid, imenduvad ka S. lahustuvad ühendid näärmest hästi. traktis (10-60%), on halvasti lahustuvate S. ühendite (nt SrTiO3) imendumine alla 1%. S. radionukliidide imendumise määr soolestikus sõltub vanusest. Kaltsiumisisalduse suurenemisega toidus väheneb kaltsiumi kogunemine organismis. Piim aitab suurendada S. ja kaltsiumi imendumist soolestikus. Arvatakse, et see on tingitud laktoosi ja lüsiini olemasolust piimas.

Sissehingamisel erituvad lahustuvad SrTi03 ühendid kopsudest kiiresti, halvasti lahustuv SrTiO3 aga vahetub kopsudes üliaeglaselt. S. radionukliidi tungimine läbi terve naha on ca. 1%. 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. Vähem kui 1% 90Sr jääb pehmetesse kudedesse.

Intravenoossel manustamisel eritub S. vereringest väga kiiresti. Varsti pärast manustamist suureneb S. kontsentratsioon luudes 100 korda või rohkem kui pehmetes kudedes. Täheldati mõningaid erinevusi 90Sr akumuleerumises üksikutes elundites ja kudedes. Suhteliselt kõrgem 90Sr kontsentratsioon katseloomadel on leitud neerudes, sülje- ja kilpnäärmes ning madalaim 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 mahus. Kuid 90Sr jaotus sama luu erinevates osades ja erinevates luudes näib olevat ebaühtlane. Esimesel korral pärast manustamist on 90Sr kontsentratsioon katseloomade luude epifüüsis ja metafüüsis ligikaudu 2 korda kõrgem kui diafüüsis. 90Sr vabaneb epifüüsist ja metafüüsist kiiremini kui diafüüsist: 2 kuu jooksul. 90Sr kontsentratsioon luu epifüüsis ja metafüüsis väheneb 4 korda ning diafüüsis jääb peaaegu muutumatuks. Esialgu koondub 90Sr nendesse piirkondadesse, kus toimub aktiivne luu moodustumine. Rikkalik vere- ja lümfiringe luu epimetafüüsi piirkondades aitab kaasa 90Sr intensiivsemale ladestumisele neis võrreldes toruluu diafüüsiga. 90Sr ladestumise hulk loomaluudes on muutuv. Kõigil loomaliikidel leiti 90Sr fikseerimise järsk langus vanusega luudes. 90Sr ladestumine luustikus sõltub oluliselt soost, rasedusest, imetamisest ja neuroendokriinsüsteemi seisundist. Isastel rottidel täheldati suuremat 90Sr ladestumist skeletis. Tiinete emaste luustikus koguneb 90Sr vähem (kuni 25%) kui kontrollloomadel. Imetamine mõjutab oluliselt 90Sr akumuleerumist emaste luustikus. Kui 90Sr-i manustada 24 tundi pärast sündi, jääb 90Sr-i rottide luustiku 1,5-2 korda vähem kui mittelakteerivatel emastel.

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

Strontsiumradionukliidide kahjustava toime vähendamiseks on vaja piirata nende akumuleerumist organismis. Selleks, kui nahk on saastunud, on vaja selle avatud alad kiiresti desinfitseerida (preparaadiga “Zashchita-7”, pesupulbritega “Era” või “Astra”, NEDE pastaga). Kui strontsiumi radionukliide võetakse suukaudselt, 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 tuleks 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 teha rikkalik maoloputus, kasutada soolalahuseid lahtisteid, puhastavaid klistiiri. Tolmuvate ravimite mõjul tuleb loputada rohkelt nina ja suud, rögalahtisti (soodaga termopsis), ammooniumkloriidi, kaltsiumisüste ja diureetikume. Hilisemal ajal pärast vigastust on S. radionukliidide ladestumise vähendamiseks luudesse soovitatav kasutada nn. stabiilne strontsium (S. lactate või S. gluconate). Suured kaltsiumiannused suu kaudu või intravenoosselt MofyT asendavad stabiilseid strontsiumipreparaate, kui need pole saadaval. Strontsiumi radionukliidide hea reabsorptsiooni tõttu neerutuubulites on näidustatud ka diureetikumide kasutamine.

S. radionukliidide akumuleerumist organismis on võimalik teatud määral vähendada, luues nende ja S. või kaltsiumi stabiilse isotoobi vahel konkurentsisuhte, samuti tekitades nende elementide vaeguse juhtudel, kui S. radionukliid on juba luustikus fikseeritud. Siiski ei ole veel leitud tõhusaid vahendeid radioaktiivse strontsiumi eemaldamiseks kehast.

Minimaalne oluline tegevus, mis ei nõua riikliku sanitaarjärelevalve asutuste registreerimist või 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. jt. Erakorraline abi ägeda kiirgusega kokkupuute korral, M., 1976; Buldakov L. A. ja M o s k a l e v Yu. I. Cs137, Sr90 ja Ru106 lubatud tasemete leviku ja eksperimentaalse hindamise probleemid, 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; K and with and in fi-na B. S. and T o r b e n k about V. P. Life of luukoe, M., 1979; JI e in ja V. I. Radioaktiivsete ravimite saamine, M., 1972; Strontsiumi metabolism, toim. J. M. A. Lenihen et al., trans. inglise keelest, M., 1971; Poluektov N. S. et al. Strontsiumi analüütiline keemia, M., 1978; P e m ja G. Anorgaanilise keemia kursus, tlk. saksa keelest, 1. kd, M., 1972; Patsiendi kaitse radionukliidide uuringutes, Oxford, 1969, bibliogr.; Isotoopide tabel, toim. autor S. M. Lederer a. V. S. Shirley, N. Y. a. o., 1978.

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

Strontsium on teise rühma, D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi viienda perioodi peamise alarühma 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, kaetakse kollase oksiidkilega.

Aatomarv - 38

Aatommass - 87,62

Tihedus, kg/m³ - 2600

Sulamistemperatuur, °C – 768

Soojusmahtuvus, kJ/(kg °C) - 0,737

Elektronegatiivsus - 1,0

Kovalentne raadius, Å - 1,91

1. ionisatsioon potentsiaal, eV - 5,69

1764. aastal leiti Šotimaa Strontiani küla lähedal asuvast pliikaevandusest mineraal nimega strontianite. Pikka aega peeti seda fluoriidi CaF 2 või witeriidi BaCO 3 tüübiks, kuid 1790. aastal analüüsisid inglise mineraloogid Crawford ja Cruikshank seda mineraali ja leidsid, et see sisaldab uut "maapinda" ehk tänapäeva keeles oksiidi.

Neist sõltumatult uuris sama mineraali teine ​​inglise keemik Hop. Olles jõudnud samadele tulemustele, teatas ta, et strontianiit sisaldab uut elementi - metallist strontsiumi.

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

Samadel aastatel avastas "strontsiaalse maa" jäljed ka kuulus vene keemik, akadeemik Toviy Jegorovich Lovitz. Teda oli pikka aega huvitanud mineraal, mida tuntakse raske spardena. Selles mineraalis (selle koostis on BaSO 4) avastas Karl Scheele 1774. aastal uue elemendi baariumi oksiidi. Me ei tea, miks Lovitz oli raske spardi osaline; teame vaid, et teadlane, kes avastas kivisöe adsorptsiooniomadused ja tegi palju rohkem üld- ja orgaanilise keemia vallas, kogus selle mineraali proove. Kuid Lovitz polnud pelgalt 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 üsna palju - rohkem kui 100 g uut "maapinda" ja jätkas selle omaduste uurimist. Uuringu tulemused avaldati 1795. aastal.

Nii jõudsid strontsiumi avastamisele peaaegu samaaegselt mitmed uurijad erinevatest riikidest. Kuid see eraldati oma elementaarsel kujul alles 1808. aastal.

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

Strontsiumi leidub merevees (0,1 mg/l), pinnases (0,035 massiprotsenti). Massi järgi on see geokeemilistes protsessides kaltsiumi satelliit. Tardkivimites leidub strontsiumi valdavalt hajutatud kujul ja see sisaldub isomorfse lisandina kaltsiumi, kaaliumi ja baariumi mineraalide kristallvõres. Biosfääris koguneb strontsium karbonaatkivimitesse ja eriti soolajärvede ja laguunide setetesse.

Strontsium on mikroorganismide, taimede ja loomade koostisosa. Mereradiolarlastel (akantarlastel) 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 tüübist ja omadustest, vaid ka Strontsiumi suhtest keskkonnas teiste elementidega, peamiselt Ca ja Pga, samuti organismide kohanemisest teatud geokeemilise keskkonnaga.

Looduses esineb strontsium 4 stabiilse isotoobi 84 Sr (0,56%), 86 Sr (9,86%), 87 Sr (7,02%), 88 Sr (82,56%) seguna. Kunstlikult on saadud radioaktiivseid isotoope massinumbritega 80–97, sh. 90 Sr (T ½ = 27,7 aastat), tekkis uraani lõhustumisel.

Strontsiumi metalli saamiseks on kolm võimalust:

• mõnede ühendite termiline lagunemine
• 85% SrCl 2 ja 15% KCl sisaldava sulandi elektrolüüs, kuid selles protsessis on voolutõhusus madal ning metall on saastunud soolade, nitriidi ja oksiidiga. Tööstuses toodetakse strontsiumisulameid, näiteks tinaga, elektrolüüsil vedela katoodiga.
• oksiidi või kloriidi redutseerimine

Peamised toorained strontsiumiühendite saamiseks on tselestiini ja strontianiidi rikastamisest saadavad kontsentraadid. Metallist strontsiumi saadakse strontsiumoksiidi redutseerimisel alumiiniumiga temperatuuril 1100–1150 °C:

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

Protsess viiakse läbi perioodilise toimega elektrilises vaakumseadmes [1 n/m 2 (10-2 mm Hg)]. Strontsiumiaur kondenseerub seadmesse sisestatud kondensaatori jahutatud pinnale; Pärast redutseerimise lõpetamist täidetakse aparaat argooniga ja kondensaat sulatatakse, mis voolab vormi.

Strontsiumi elektrolüütiline tootmine sulatatud SrCl 2 ja NaCl segu elektrolüüsi teel ei ole laialt levinud, kuna voolutõhusus on madal ja strontsiumi saastumine lisanditega.

Toatemperatuuril on strontsiumi võre kuupkeskne (α-Sr) perioodiga a = 6,0848Å; temperatuuril üle 248 °C muutub see kuusnurkseks modifikatsiooniks (β-Sr), mille võre parameetrid a = 4,32 Å ja c = 7,06 Å; temperatuuril 614 °C muundub see kuubikujuliseks kehakeskseks modifikatsiooniks (γ-Sr) perioodiga a = 4,85 Å. Aatomiraadius 2,15Å, ioonraadius Sr 2+ 1,20Å. α-vormi tihedus on 2,63 g/cm 3 (20 °C); sulamistemperatuur 770 °C, keemistemperatuur 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.

Polümorfne – on teada kolm selle modifikatsiooni. Kuni 215 o C on kuubikujuline näokeskne modifikatsioon (α-Sr) stabiilne, vahemikus 215 kuni 605 o C - kuusnurkne modifikatsioon (β-Sr), üle 605 o C - kuubikujuline kehakeskne modifikatsioon (γ- Sr).

Sulamistemperatuur - 768 o C, Keemistemperatuur - 1390 o C.

Oma ühendites sisalduva strontsiumi valents on alati +2. Strontsiumi omadused on lähedased kaltsiumile ja baariumile, asudes nende vahel vahepealsel positsioonil.

Elektrokeemilises pingereas on strontsium üks aktiivsemaid metalle (selle normaalne elektroodipotentsiaal on –2,89 V. Reageerib intensiivselt veega, moodustades hüdroksiidi:

Sr + 2H 2O = Sr(OH)2 + H2

Suhtleb hapetega, tõrjub nende sooladest välja raskmetalle. Reageerib nõrgalt kontsentreeritud hapetega (H 2 SO 4, HNO 3).

Strontsiummetall oksüdeerub õhus kiiresti, moodustades kollaka kile, milles lisaks SrO oksiidile on alati ka SrO 2 peroksiid ja Sr 3 N 2 nitriid. Õhus kuumutamisel see süttib; õhus olev pulbriline strontsium võib isesüttida.

Reageerib intensiivselt mittemetallidega - väävel, fosfor, halogeenid. Interakteerub vesinikuga (üle 200 o C), lämmastikuga (üle 400 o C). Praktiliselt ei reageeri leelistega.

Kõrgel temperatuuril reageerib see CO 2 -ga, moodustades karbiidi:

5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO

Kergesti lahustuvad strontsiumisoolad anioonidega Cl-, I-, NO 3-. Soolad anioonidega F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- lahustuvad vähe.

Strontsiumi ja selle keemiliste ühendite peamised kasutusvaldkonnad on raadioelektroonikatööstus, pürotehnika, metallurgia ja toiduainetööstus.

Strontsiumi kasutatakse vase ja mõnede selle sulamite legeerimiseks, aku pliisulamitesse viimiseks, malmi, vase ja terase väävlitustamiseks.

Uraani redutseerimiseks kasutatakse strontsiumi puhtusega 99,99-99,999%.

Kõvamagnetilisi strontsiumferriite kasutatakse laialdaselt materjalidena püsimagnetite tootmiseks.

Ammu enne strontsiumi avastamist kasutati selle dešifreerimata ühendeid pürotehnikas punaste tulede tootmiseks. Kuni 20. sajandi 40. aastate keskpaigani oli strontsium peamiselt ilutulestiku, lõbu ja ilutulestiku metall. Magneesiumi-strontsiumi sulamil on tugevad pürofoorsed omadused ja seda kasutatakse pürotehnikas süüte- ja signaalikompositsioonide jaoks.

Radioaktiivset 90 Sr (poolestusaeg 28,9 aastat) kasutatakse radioisotoopide vooluallikate tootmisel strontsiumtitanaadi kujul (tihedus 4,8 g/cm³ ja energiaeraldus umbes 0,54 W/cm³).

Strontsiumuranaat mängib olulist rolli vesiniku tootmisel (strontsium-uranaadi tsükkel, Los Alamos, USA) termokeemilisel meetodil (aatom-vesiniku energia) ja eelkõige töötatakse välja meetodeid uraani tuumade otseseks lõhustamiseks kompositsioonis. strontsiumuranaati, et toota soojust vee lagunemisel vesinikuks ja hapnikuks.

Strontsiumoksiidi kasutatakse ülijuhtiva keraamika komponendina.

Strontsiumfluoriidi kasutatakse tohutu energiamahu ja energiatihedusega tahkis-fluori akude komponendina.

Aku voolujuhtmete valamisel kasutatakse tina ja pliiga strontsiumisulameid. Strontsium-kaadmiumi sulamid galvaaniliste elementide anoodidele.

Metalli kasutatakse glasuurides ja emailides nõude katmiseks. Strontsiumglasuurid pole mitte ainult kahjutud, vaid ka taskukohased (strontsiumkarbonaat SrCO 3 on 3,5 korda odavam kui punane plii). Neile on omased ka kõik pliiglasuuride positiivsed omadused. Lisaks omandavad selliste glasuuridega kaetud tooted täiendava kõvaduse, kuumakindluse ja keemilise vastupidavuse.

Strontsium on aktiivne metall. See takistab selle laialdast kasutamist tehnoloogias. Kuid teisest küljest võimaldab strontsiumi kõrge keemiline aktiivsus seda kasutada teatud rahvamajanduse valdkondades. Eelkõige kasutatakse seda vase ja pronksi sulatamisel – strontsium seob väävlit, fosforit, süsinikku ja suurendab räbu voolavust. Seega aitab strontsium puhastada metalli paljudest lisanditest. Lisaks suurendab strontsiumi lisamine vase kõvadust ilma selle elektrijuhtivust peaaegu vähendamata. Strontsium sisestatakse elektrilistesse vaakumtorudesse, et neelata järelejäänud hapnikku ja lämmastikku ning muuta vaakum sügavamaks.

Strontsiumisoolad ja -ühendid on vähetoksilised; Nendega töötades peaksite järgima leelis- ja leelismuldmetallide soolade käitlemise ohutuseeskirju.

Ei tohiks segi ajada strontsiumi looduslike (mitteradioaktiivsete, vähetoksiliste ja laialdaselt osteoporoosi raviks kasutatavate) ja radioaktiivsete isotoopide mõju inimorganismile. Strontsiumi isotoop 90 Sr on radioaktiivne poolestusajaga 28,9 aastat. 90 Sr läbib β-lagunemise, muutudes radioaktiivseks 90 Y (poolestusaeg 64 tundi).Keskkonda sattunud strontsium-90 täielik lagunemine toimub alles mitmesaja aasta pärast. 90 Sr tekib tuumaplahvatuste ja tuumaelektrijaamade heitkoguste käigus.

Radioaktiivsel strontsiumil on peaaegu alati negatiivne mõju inimkehale:

1. Ladestub skeleti (luudesse), mõjutab luukoe ja luuüdi, mis põhjustab kiiritushaiguse, vereloomekoe ja luude kasvajate arengut.

2. Põhjustab leukeemiat ja luude pahaloomulisi kasvajaid (vähki), samuti maksa- ja ajukahjustusi.

Kuni nelja-aastaste laste kehas koguneb strontsium suure kiirusega, kui luukoe moodustub aktiivselt. Strontsiumi metabolism muutub teatud seedesüsteemi ja kardiovaskulaarsüsteemi haiguste korral. Sissesõiduteed:

1. vesi (Vene Föderatsioonis on strontsiumi maksimaalne lubatud kontsentratsioon vees 8 mg/l ja USA-s 4 mg/l)
2. toit (tomat, peet, till, petersell, redis, redis, sibul, kapsas, oder, rukis, nisu)
3. intratrahheaalne kohaletoimetamine
4. läbi naha (naha)
5. sissehingamine (õhu kaudu)
6. Taimedest või loomade kaudu võib strontsium-90 siseneda otse inimkehasse.

Mitteradioaktiivse strontsiumi mõju ilmneb äärmiselt harva ja ainult muude tegurite mõjul (kaltsiumi ja D-vitamiini vaegus, alatoitumus, mikroelementide, nagu baarium, molübdeen, seleen jne, vahekorra tasakaalustamatus). Siis võib see põhjustada lastel strontsiumirahhiidi ja uroloogilist haigust - liigeste kahjustusi ja deformatsioone, kasvupeetust ja muid häireid.

Strontsium-90.

Keskkonnas viibides iseloomustab 90 Sr võime osaleda (peamiselt koos Ca-ga) taimede, loomade ja inimeste ainevahetusprotsessides. Seetõttu on biosfääri 90 Sr saastatuse hindamisel tavaks arvutada 90 Sr/Ca suhe strontsiumiühikutes (1 s.u. = 1 μcurie 90 Sr 1 g Ca kohta). Kui 90 Sr ja Ca liiguvad läbi bioloogiliste ja toiduahelate, toimub strontsiumi diskrimineerimine, mille kvantitatiivseks väljenduseks leitakse “diskrimineerimiskoefitsient”, suhe 90 Sr/Ca järgnevas bioloogilise või toiduahela lülis. sama väärtus eelmises lingis. Toiduahela viimases lülis on 90 Sr kontsentratsioon reeglina oluliselt madalam kui alglülis.

90 Sr võib sattuda taimedesse otse lehtede otsese saastumise kaudu või mullast juurte kaudu. Kaunviljad, juured ja mugulad koguvad suhteliselt rohkem 90 Sr, samal ajal kui teraviljad, sealhulgas terad, ja lina koguvad vähem. 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 (saab peamiselt taimsest toidust) ja inimestel (saab peamiselt lehmapiimast ja kalast) koguneb 90 Sr peamiselt luudesse. 90 Sr ladestumise hulk loomade ja inimeste kehas oleneb indiviidi vanusest, sissetuleva radionukliidi hulgast, uue luukoe kasvu intensiivsusest jm. 90 Sr kujutab endast suurt ohtu lastele, kelle kehasse satub koos piimaga ja koguneb kiiresti kasvavasse luukoesse.

Inimestel on strontsium-90 poolväärtusaeg 90-154 päeva.

1963. aastal Moskvas sõlmitud leping, mis keelustas tuumarelvade katsetamise atmosfääris, kosmoses ja vee all, viis atmosfääri peaaegu täieliku vabanemiseni 90 Sr-st ja selle liikuvate vormide vähenemise pinnases.

Pärast Tšernobõli tuumaelektrijaama õnnetust jäi kogu strontsium-90-ga oluliselt saastunud territoorium 30-kilomeetrisesse vööndisse. Suures koguses strontsium-90 sattus veekogudesse, kuid jõevees ei ületanud selle kontsentratsioon kusagil joogiveele lubatud maksimumi (v.a Pripjati jõgi 1986. aasta mai alguses selle alamjooksul).

Tšernobõli tuumaelektrijaama avarii käigus paiskus seda väliskeskkonda suhteliselt vähe – koguheide on hinnanguliselt 0,22 MCi. Ajalooliselt on sellele radionukliidile kiirgushügieenis palju tähelepanu pööratud. Sellel on mitu põhjust. Esiteks moodustab strontsium-90 olulise osa aktiivsusest tuumaplahvatuse saaduste segus: 35% kogu aktiivsusest vahetult pärast plahvatust ja 25% 15-20 aasta pärast ning teiseks tuumaõnnetused Mayaki tootmisüksus Lõuna-Uuralites 1957. ja 1967. aastal, mil keskkonda sattus märkimisväärses koguses strontsium-90.

Strontsium on teise rühma peamise alarühma, D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi viienda perioodi element aatomnumbriga 38. Seda tähistatakse sümboliga Sr (lat. Strontium). Lihtaine strontsium (CAS number: 7440-24-6) on pehme, tempermalmist ja plastiline hõbevalge värvusega leelismuldmetall. Sellel on kõrge keemiline aktiivsus, õhus reageerib see kiiresti niiskuse ja hapnikuga, kaetakse kollase oksiidkilega.

Nime ajalugu ja päritolu

Uus element avastati mineraalis strontianiidist, mis leiti 1764. aastal Šotimaa Stronshiani küla lähedal asuvast pliikaevandusest, mis andis hiljem uuele elemendile oma nime. Uue metalloksiidi olemasolu selles mineraalis tuvastasid 1787. aastal William Cruickshank ja Adair Crawford. Sir Humphry Davy eraldas selle puhtal kujul 1808. aastal.

Kviitung

Strontsiumi metalli saamiseks on kolm võimalust:
1. mõnede ühendite termiline lagunemine
2. elektrolüüs
3. oksiidi või kloriidi redutseerimine
Strontsiumi metalli tootmise peamine tööstuslik meetod on selle oksiidi termiline redutseerimine alumiiniumiga. Seejärel puhastatakse saadud strontsium sublimatsiooni teel.
Strontsiumi elektrolüütiline tootmine sulatatud SrCl 2 ja NaCl segu elektrolüüsi teel ei ole laialt levinud, kuna voolutõhusus on madal ja strontsiumi saastumine lisanditega.
Strontsiumhüdriidi või nitriidi termilisel lagunemisel tekib peeneks hajutatud strontsium, mis on kergesti süttiv.

Keemilised omadused

Oma ühendites sisalduva strontsiumi valents on alati +2. Strontsiumi omadused on lähedased kaltsiumile ja baariumile, asudes nende vahel vahepealsel positsioonil.
Elektrokeemilises pingereas on strontsium üks aktiivsemaid metalle (selle normaalne elektroodi potentsiaal on –2,89 V). Reageerib intensiivselt veega, moodustades hüdroksiidi:
Sr + 2H 2O = Sr(OH)2 + H2

Suhtleb hapetega, tõrjub nende sooladest välja raskmetalle. Reageerib nõrgalt kontsentreeritud hapetega (H 2 SO 4, HNO 3).
Strontsiummetall oksüdeerub õhus kiiresti, moodustades kollaka kile, milles lisaks SrO oksiidile on alati ka SrO 2 peroksiid ja Sr 3 N 2 nitriid. Õhus kuumutamisel see süttib; õhus olev pulbriline strontsium võib isesüttida.
Reageerib intensiivselt mittemetallidega - väävel, fosfor, halogeenid. Interakteerub vesinikuga (üle 200°C), lämmastikuga (üle 400°C). Praktiliselt ei reageeri leelistega.
Kõrgel temperatuuril reageerib see CO 2 -ga, moodustades karbiidi:
5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO

Kergesti lahustuvad strontsiumisoolad anioonidega Cl-, I-, NO 3-. Soolad anioonidega F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- lahustuvad vähe.

Strontsium- leelismuldmetall. See on hõbevalge aine (vt fotot), väga pehme ja painduv, kergesti lõigatav isegi tavalise noaga. See on väga aktiivne, põleb õhu juuresolekul ja astub veega keemiliselt koostoimesse. Looduslikes tingimustes pole seda puhtal kujul leitud. Seda leidub peamiselt fossiilsetes mineraalides, tavaliselt koos kaltsiumiga.

Esimest korda leiti see Šotimaal 18. sajandi lõpus külast nimega Stronshian, mis andis leitud mineraalile nime – strontianiit. Kuid alles 30 aastat pärast avastust suutis inglise teadlane H. Davy selle puhtal kujul isoleerida.

Elemendi ühendeid kasutatakse metallurgilises tootmises, meditsiinis ja toiduainetööstuses. Väga huvitav on selle omadus, et põlemisel kiirgab punaseid tuld, mille pürotehnika võttis kasutusele 20. sajandi alguses.

Strontsiumi toime ja bioloogiline roll

Paljud seostavad makroelemendi toimet kõrge toksilisuse ja radioaktiivsusega. Kuid see arvamus on üsna ekslik, sest... looduslikul elemendil neid omadusi praktiliselt ei ole ja see esineb isegi bioloogiliste organismide kudedes, täites olulist bioloogilist rolli ja teatud funktsioone kaltsiumsatelliidina. Aine omaduste tõttu kasutatakse seda meditsiinilistel eesmärkidel.

Peamine strontsiumi kogunemine inimkehas toimub luukoes. Selle põhjuseks on asjaolu, et element sarnaneb oma keemilise toimega kaltsiumiga ja kaltsium on omakorda skeleti "ehituse" põhikomponent. Kuid lihased sisaldavad ainult 1% keha elemendi kogumassist.

Strontsiumi leidub ka sapi- ja kuseteede kivide ladestustes, jällegi kaltsiumi juuresolekul.

Muide, strontsiumi kahjulikkuse kohta - Ainult radioaktiivsed isotoobid mõjutavad tervist hävitavalt, mis oma keemiliste omaduste poolest praktiliselt ei erine looduslikust elemendist. Võib-olla on see segaduse põhjus.

Päevane norm

Päevane makrotoitainete vajadus on ligikaudu 1 mg. Seda kogust saab üsna lihtsalt toidu ja joogiveega täiendada. Kokku jaotub kehas ligikaudu 320 mg strontsiumi.

Kuid tasub arvestada, et meie keha suudab omastada ainult 10% sissetulevast elemendist ja me saame seda kuni 5 mg päevas.

Strontsiumi puudus

Makrotoitainete puudus võib ainult teoreetiliselt põhjustada mõningaid patoloogiaid, kuid seni on seda tõestatud vaid loomkatsed. Teadlased pole veel kindlaks teinud strontsiumipuuduse negatiivset mõju inimorganismile.

Hetkel on tuvastatud vaid mõned seosed selle makroelemendi imendumise ja teiste ainete mõju vahel organismis. Näiteks soodustavad seda protsessi teatud aminohapped, D-vitamiin ja laktoos. Ja baarium- või naatriumsulfaatidel põhinevad preparaadid, samuti toidud, mis sisaldavad suures koguses jämedaid kiudaineid, avaldavad negatiivset mõju.

On veel üks ebameeldiv omadus - kaltsiumipuuduse ilmnemisel hakkab keha radioaktiivset strontsiumi kogunema isegi õhust (sageli tööstusettevõtete poolt saastatud).

Kui ohtlik on strontsium inimesele ja milline on selle kahju?

Strontsium on endiselt võimeline tekitama kahjulikke radioaktiivseid mõjusid. Elemendil endal on vähe kahju, kriitilist annust pole veel kindlaks tehtud. Kuid selle isotoobid võivad põhjustada haigusi ja mitmesuguseid häireid. Sarnaselt looduslikule strontsiumile koguneb see luustikus, kuid selle toime põhjustab luuüdi kahjustusi ja luustruktuuri enda hävimist. See võib mõjutada aju- ja maksarakke ning seega põhjustada neoplasmide ja kasvajate teket.

Kuid isotoobiga kokkupuute üks kohutavamaid tagajärgi on kiiritushaigus. Meie riigis on Tšernobõli katastroofi tagajärjed endiselt tunda ning radioaktiivse strontsiumi kogunenud varud annavad tunda pinnases, vees ja atmosfääris endas. Suure doosi saate ka elementi kasutavates tehastes töötades – kus luusarkoomi ja leukeemia esinemissagedus on kõige suurem.

Kuid looduslik strontsium võib põhjustada ka ebameeldivaid tagajärgi. Üsna harvaesinevate asjaolude kogumi tõttu, nagu ebapiisav toitumine, kaltsiumi, D-vitamiini puudus ja elementide, nagu seleen ja molübdeen, tasakaalustamatus organismis, tekivad spetsiifilised haigused - strontsiumrahhiit ja kuseteede haigus. Viimane sai oma nime piirkonna järgi, kus kohalikud elanikud 19. sajandil nende käes kannatasid. Nad muutusid invaliidiks luustiku, luude ja liigeste struktuuri kõveruse tõttu. Pealegi kannatasid enamasti need, kes lapsepõlves neis kohtades üles kasvasid. Alles 20. sajandil said nad teada, et kohaliku jõe vesi sisaldas elementi suurenenud koguses. Ja kasvuperioodil on kõige enam mõjutatud luu- ja lihaskonna süsteem.

Strontsiumoksiidi kokkupuude suu või silmade limaskestadega võib põhjustada põletusi ja sügavaid kahjustusi. Ja selle õhuga sissehingamine võib kaasa aidata patoloogiliste haiguste tekkele kopsudes - fibroos, bronhiit ja võib-olla ka südamepuudulikkus.

Ravi hõlmab tavaliselt kaltsiumi, magneesiumi, naatriumi või baariumsulfaadil põhinevaid ravimeid. Samuti on võimalik kasutada kompleksimoodustajaid, mis seovad ja eemaldavad rakkudest radioaktiivseid toksiine.

Pinnasesse sattudes on toksiline strontsiumi isotoop võimeline akumuleeruma taimekiududesse ja seejärel loomorganismidesse. Seega koguneb inimkeha mürgitatud toite tarbides aeglaselt, kuid kindlalt toksiine. Toodete termiline töötlemine võib aidata olukorda veidi päästa, mis aitab oluliselt vähendada kahjulike toksiinide sisaldust neis.

Seda radionukliidi on organismist väga raske eemaldada, sest vähemalt poolest kogunenud reservist vabanemiseks võib kuluda ligi kuus kuud.

Milliseid toiduaineid see sisaldab?

Sellel elemendil põhinevate ravimitega ravimise näidustused

Vaatamata selle võimalikule toksilisusele on makrotoitaine määramiseks endiselt näidustusi. Ja isegi radioaktiivset isotoopi kasutatakse meditsiinilistel eesmärkidel. Selle kiirgus lubatud annustes võib avaldada terapeutilist toimet erosioonidele, kasvajatele nahal ja limaskestadel. Sügavamate kahjustuste korral on see meetod juba kasutusel.

Samuti kasutatakse selle ühendeid ravimitena epilepsia ja nefriidi raviks ning ortopeedide poolt lapsepõlves esinevate deformatsioonide korrigeerimiseks. Teatud määral võib see toimida anthelmintikumina.