Стр о нций (лат. Strontium), Sr, химический элемент II группы периодической Системы Менделеева, атомный номер 38, атомная масса 87,62, серебристо-белый металл. Природный стронций состоит из смеси четырёх стабильных изотопов: 84 Sr, 86 Sr, 87 Sr и 88 Sr; наиболее распространён 88 Sr (82,56%).
Искусственно получены радиоактивные изотопы с массовыми числами от 80 до 97, в том числе 90 Sr (Т 1 /2 = 27,7 года), образующийся при делении урана. В 1790 шотландский врач А. Крофорд, исследуя найденный близ населённого пункта Строншиан (в Шотландии) минерал, обнаружил, что он содержит неизвестную ранее «землю», которая была названа стронцианом. Позднее оказалось, что это окись стронция SrO. В 1808 Г. Дэви, подвергая электролизу с ртутным катодом смесь увлажнённой гидроокиси Sr(ОН)2 с окисью ртути, получил амальгаму стронция.
Физические и химические свойства. При комнатной температуре решётка стронция кубическая гранецентрированная ( a -Sr) с периодом а = 6,0848 ; при температуре выше 248 °С превращается в гексагональную модификацию ( b -Sr) с периодами решётки а=4,32 и с = 7,06 ; при 614 °С переходит в кубическую объёмноцентрированную модификацию ( g -Sr) с периодом а = 4,85 . Атомный радиус 2,15 , ионный радиус Sr 2 + 1,20 . Плотность a — формы 2,63г/см 3 (20 °С); tпл 770 °С, tkип 1383 °С; удельная теплоёмкость 737,4 кдж/(кг·К) [0,176 кал/(г· ° С)]; удельное электросопротивление 22.76-10 -6 ом·см 3 . Стронций парамагнитен, атомная магнитная восприимчивость при комнатной температуре 91,2·10 -6 . Стронций — мягкий пластичный металл, легко режется ножом.
Европий — Металл, Вызывающий Сечение!
Конфигурация внешней электронной оболочки атома Sr 5s 2 , в соединениях обычно имеет степень окисления +2. Стронций — щёлочноземельный металл, по химическим свойствам сходен с Ca и Ba. Металлический стронций быстро окисляется на воздухе, образуя желтоватую поверхностную плёнку, содержащую окись SrO, перекись SrO2 и нитрид Sr3N2.
С кислородом при обычных условиях образует окись SrO (серовато-белый порошок), которая на воздухе легко переходит в карбонат SrCO3: с водой энергично взаимодействует, образуя гидроокись Sr (OH)2 — основание более сильное, чем Ca (OH)2. При нагревании на воздухе легко воспламеняется, а порошкообразный стронций на воздухе самовозгорается, поэтому хранят стронций в герметически закрытых сосудах под слоем керосина.
Бурно разлагает воду с выделением водорода и образованием гидроокиси. При повышенных температурах взаимодействует с водородом (>200 °С), азотом (>400 °С), фосфором, серой и галогенами. При нагревании образует интерметаллические соединения с металлами, например SrPb3, SrAg4, SrHg8, SrHg12.
Из солей стронция хорошо растворимы в воде галогениды (кроме фторида), нитрат, ацетат, хлорат; трудно растворимы карбонат, сульфат, оксалат и фосфат. Осаждение стронция в виде оксалата и сульфата используют для его аналитического определения. Многие соли стронция образуют кристаллогидраты, содержащие от 1 до 6 молекул кристаллизационной воды. Сульфид SrS постепенно гидролизуется водой: нитрид Sr3N2 (чёрные кристаллы) легко разлагается водой с выделением NH3 и Sr (OH)2. Стронций хорошо растворяется в жидком аммиаке, давая растворы тёмно-синего цвета.
Стронций. Польза и действие на организм.
Получение и применение. Основным сырьём для получения соединений стронция служат концентраты от обогащения целестина и стронцианита. Металлический стронций получают восстановлением окиси стронция алюминием при 1100—1150 °С:
Процесс ведут в электровакуумных аппаратах [при 1 н/м 2 (10 -2 мм рт. ст.)] периодического действия. Пары стронция конденсируются на охлажденной поверхности вставленного в аппарат конденсатора; по окончании восстановления аппарат заполняют аргоном и расплавляют конденсат, который стекает в изложницу. Стронций получают также электролизом расплава, содержащего 85% SrCl2 и 15% KCI, однако при этом процессе выход по току невелик, а металл оказывается загрязнённым солями, нитридом и окисью. В промышленности электролизом с жидким катодом получают сплавы стронция, например с оловом.
Практическое применение металлического стронция невелико. Он служит для раскисления меди и бронзы. -90 Sr — источник b -излучения в атомных электрических батареях. Стронций используется для изготовления люминофоров и фотоэлементов, а также сильно пирофорных сплавов. Окись стронция входит в состав некоторых оптических стекол и оксидных катодов электронных ламп.
Соединения стронция окрашивают пламя в интенсивный вишнёво-красный цвет, благодаря чему некоторые из них находят применение в пиротехнике. Стронцианит вводят в шлак для очистки высокосортных сталей от серы и фосфора; карбонат стронция используют в неиспаряющихся геттерах, а также добавляют в состав стойких к атмосферным воздействиям глазурей и эмалей для покрытия фарфора, сталей и жаропрочных сплавов. Хромат SrCrO4 — очень устойчивый пигмент для изготовления художественных красок, титанат SrTiO3 применяют как сегнетоэлектрик, он входит в состав пьезокерамики. Стронциевые соли жирных кислот («стронциевые мыла») используют для изготовления специальных консистентных смазок.
Соли и соединения стронция малотоксичны; при работе с ними следует руководствоваться правилами техники безопасности с солями щелочных и щёлочноземельных металлов. См. также разделы Стронций в организме и Стронций-90.
Стронций в организме. Стронций — составная часть микроорганизмов, растений и животных. У морских радиолярий (акантарий) скелет состоит из сульфата стронция — целестина. Морские водоросли содержат 26—140 мг стронция на 100 г сухого вещества, наземные растения — 2,6, морские животные — 2—50, наземные животные — 1,4, бактерии — 0,27—30. Накопление стронция различными организмами зависит не только от их вида, особенностей, но и от соотношения в среде стронция с др. элементами, главным образом с Ca и Р, а также от адаптации организмов к определённой геохимической среде.
Стронций-90. Среди искусственных изотопов стронция его долгоживущий радионуклид 90 Sr — один из важных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Попадая в окружающую среду, 90 Sr характеризуется способностью включаться (главным образом вместе с Ca) в процессы обмена веществ у растений, животных и человека.
Поэтому при оценке загрязнения биосферы 90 Sr принято рассчитывать отношение 90 Sr/Ca в стронциевых единицах (1 с. е. = 1 мк мккюри 90 Sr на 1 г Ca). При передвижении 90 Sr и Ca по биологическим и пищевым цепям происходит дискриминация стронция, для количественного выражения которой находят «коэффициент дискриминации», отношение 90 Sr/Ca в последующем звене биологической или пищевой цепи к этой же величине в предыдущем звене. В конечном звене пищевой цепи концентрация 90 Sr, как правило, значительно меньше, чем в начальном.
Биологическое действие 90 Sr связано с характером его распределения в организме (накопление в скелете) и зависит от дозы b -облучения, создаваемого им и его дочерним радиоизотопом 90 Y. При длительном поступлении 90 Sr в организм даже в относительно небольших количествах, в результате непрерывного облучения костной ткани, могут развиваться лейкемия и рак костей. Существенные изменения в костной ткани наблюдаются при содержании «°Sr в рационе около 1 мккюри на 1 г Ca. Заключение в 1963 в Москве Договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой привело к почти полному освобождению атмосферы от 90 Sr и уменьшению его подвижных форм в почве.
Лит.: Бурков В. В., Подпоряна Е. К., Стронций, М., 1962; Булдаков Л. А. и Москалев Ю. И., Проблемы распределения и экспериментальной оценки допустимых уровней Cs 137 , Sr 90 и Ru 106 , М., 1968; Юдинцева Е. В., Гулякин И. В., Агрохимия радиоактивных изотопов стронция и цезия, М., 1968; Метаболизм стронция. Сб. статей, пер. с англ., М., 1971; Радиоактивность и пища человека, пер. с англ., М., 1971; Ковальский В. В., Геохимическая экология, М., 1974; Хеморадиоэкология пелагиали и бентали, К., 1974; Bowen Н. J. М., Trace elemetns in biochemistry, L. — N. Y., 1966.
Источник: xumuk.ru
Стронций
СТРОНЦИЙ (Strontium), Sr (а. strontium; н. Strontium; ф. strontium; и. estroncio), — химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 38, атомная масса 87,62, относится к щёлочноземельным металлам.
- Свойства и характеристики
- Нахождение в природе
- Стронций применение
Свойства стронция
Природный стронций состоит из 4 стабильных изотопов; 84 Sr (0,56%), 86 Sr (9,84%), 87 Sr (7,0%) и 88 Sr (82,6%); известно свыше 20 искусственных радиоактивных изотопов стронция с массовыми числами от 77 до 99, из которых наиболее важное значение имеет 90 Sr (ТЅ 29 лет), образующийся при делении урана. Стронций открыт в 1790 шотландским учёным А. Крофордом в виде оксида.
В свободном состоянии стронций — мягкий золотисто-жёлтый металл. При t ниже 248°С для него характерна гранецентрированная кубическая решётка (а-Sr с периодом а=0,60848 нм), в интервале 248-577°С — гексагональная (b-Sr с периодами а=0,432 нм, с=0,706 нм); при более высокой температуре переходит в объёмноцентрированную кубическую модификацию (g-Sr с периодом а=0,485 нм). Плотность а-Sr 2540 кг/м 3 ; t плавления 768°С, t кипения 1381°С; молярная теплоёмкость 26,75 Дж/(моль•К); удельное электрическое сопротивление 20,0•10 -4 (Ом•м), температурный коэффициент линейного расширения 20,6•10 -6 К -1 . Стронций парамагнитен, атомная магнитная восприимчивость при комнатной температуре 91,2•10 -6 . Пластичен, мягок, легко режется ножом.
Стронций по химическим свойствам сходен с Ca и Ba. В соединениях имеет степень окисления +2. Быстро окисляется на воздухе, при комнатной температуре взаимодействует с водой, при повышенной — с водородом, азотом, фосфором, серой и галогенами.
Содержание и получение стронция
Применение и использование
Основное сырьё для получения стронция — целестиновые и стронцианитовые руды. Металлический стронций получают алюмотермическим восстановлением оксида стронция в вакууме. Применяют при изготовлении алюминиевых сплавов и некоторых сталей, электровакуумных приборов и некоторых оптических стёкол. Соли стронция, окрашивающие пламя в интенсивный красный цвет, используются в пиротехнике. 90 Sr применяют в медицине как источник ионизирующего излучения.
Источник: www.mining-enc.ru
СТРОНЦИЙ
Стронций (Strontium, Sr) — химический элемент периодической системы Д. И. Менделеева, подгруппы щелочноземельных металлов. В организме человека Стронций конкурирует с кальцием (см.) за включение в кристаллическую решетку оксиапатита кости (см.).
90 Sr, один из наиболее долгоживущих радиоактивных продуктов расщепления урана (см.), накапливаясь в атмосфере и биосфере при испытаниях ядерного оружия (см.), представляет огромную опасность для человечества. Радиоактивные изотопы С. применяют в медицине для лучевой терапии (см.), в качестве радиоактивной метки в диагностических радиофармацевтических препаратах (см.) в медико-биол. исследованиях, а также в атомных электрических батареях. Соединения С. используют в дефектоскопах, в чувствительных приборах, в устройствах для борьбы со статическим электричеством, кроме того, С. применяют в радиоэлектронике, пиротехнике, в металлургической, химической промышленности и при изготовлении керамических изделий. Соединения Стронция неядовиты. При работе с металлическим С. следует руководствоваться правилами обращения со щелочными металлами (см.) и щелочноземельными металлами (см.).
Стронций был открыт в составе минерала, позднее названного стронцианитом SrCO3, в 1787 г. вблизи шотландского города Стронциана.
Порядковый номер стронция 38, атомный вес (масса) 87,62. Содержание С. в земной коре составляет в среднем 4-10 2 вес. %, в морской воде — 0,013% (13 мг/л). Промышленное значение имеют минералы стронцианит и целестин SrSO4.
В организме человека содержится ок. 0,32 г стронция, в основном в костной ткани, в крови концентрация С. в норме составляет 0,035 мг/л, в моче — 0,039 мг/л.
Стронций представляет собой мягкий серебристо-белый металл, t°пл 770°, t°кип 1383°.
По хим. свойствам С. сходен с кальцием и барием (см.), в соединениях валентность стронция 4-2, химически активен, окисляется при обычных условиях водой с образованием Sr(OH)2, а также кислородом и другими окислителями.
В костях, крови и других биол. субстратах С. определяют гл. обр. спектральными методами (см. Спектроскопия).
Радиоактивный стронций
Природный С. состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 84, 86, 87 и 88, из к-рых наиболее распространен последний (82,56%). Известны 18 радиоактивных изотопов С. (с массовыми числами 78—83, 85, 89—99) и 4 изомера у изотопов с массовыми числами 79, 83, 85 и 87 (см. Изомерия).
Большинство радионуклидов Стронция являются короткоживущими или ультракороткоживущими. Пять радионуклидов С. имеют периоды полураспада (Т1/2) от 66 мин. до 33 час., четыре — от суток до двух месяцев и один радионуклид С. с массовым числом 90 — долгоживущий. Практическое применение нашли 85Sr (Т1/2 = 65 сут.), 87mSr (Т1/2 =2,83 часа), 89Sr (Т1/2, = 50,5 сут.) и 90Sr (Т1/22 = 27,7 года). Радиоактивный С. используют в народном хозяйстве при исследованиях методом меченых атомов, a 90Sr, кроме того, применяют в закрытых источниках бета-излучения, в частности в атомных электрических батареях, используемых и как источник энергии в кардиостимуляторах (см. Кардиостимуляция).
В медицине 90Sr применяют для лучевой терапии в офтальмологии и дерматологии, а также в радиобиологических экспериментах в качестве источника р-изл учения. 85Sr получают либо облучением в ядерном реакторе нейтронами стронциевой мишени, обогащенной по изотопу 84Sr, по реакции 84Sr (11,7) 85Sr, либо производят на циклотроне, облучая протонами или дейтронами мишени из природного рубидия, напр, по реакции 85Rb (p, n) 85Sr. Радионуклид 85Sr распадается с электронным захватом, испуская гамма-излучение с энергией Егамма, равной 0,513 Мэв (99,28%) и 0,868 Мэв (< 0,1%).
87mSr также можно получить облучением стронциевой мишени в реакторе по реакции 86Sr (n, гамма) 87m Sr, но выход искомого изотопа мал, кроме того, одновременно с 87mSr образуются изотопы 85Sr и 89Sr. Поэтому обычно 87niSr получают с помощью изотопного генератора (см. Генераторы радиоактивных изотопов) на основе материнского изотопа иттрия-87 — 87Y (Т1/2 = 3,3 сут.). 87m Sr распадается с изомерным переходом, испуская гамма-излучение с энергией Егамма, равной 0,388 Мэв, и частично с электронным захватом (0,6%).
89Sr содержится в продуктах деления вместе с 90Sr, поэтому 89Sr получают облучением природного С. в реакторе. При этом неизбежно образуется и примесь 85Sr. Изотоп 89Sr распадается с испусканием P-излучения с энергией 1,463 Мэв (ок. 100%). В спектре имеется также очень слабая линия гамма-излучения с энергией Егамма, равной 0,95 Мэв (0,01%).
90Sr получают выделением из смеси продуктов деления урана (см.). Этот изотоп распадается с испусканием бета-излучения с энергией Ебета, равной 0,546 Мэв (100%), без сопровождающего гамма-излучения. Распад 90Sr приводит к образованию дочернего радионуклида 90Y, к-рый распадается (Т1/2 = 64 часа) с испусканием р-из-лучения, состоящего из двух компонент с Ер, равной 2,27 Мэв (99%) и 0,513 Мэв (0,02%). При распаде 90Y испускается также весьма слабое гамма-излучение с энергией 1,75 Мэв (0,02%).
Радиоактивные изотопы 89 Sr и 90 Sr, присутствующие в отходах атомной промышленности и образующиеся при испытаниях ядерного оружия, при загрязнении окружающей среды могут попадать в организм человека с пищей, водой, воздухом. Количественная оценка миграции С. в биосфере обычно проводится в сравнении с кальцием. В большинстве случаев при движении 90Sr от предшествующего звена цепи к последующему происходит уменьшение концентрации 90 Sr в расчете на 1 г кальция (так наз. коэффициент дискриминации), у взрослых людей в звене организм — рацион этот коэффициент равен 0,25.
Подобно растворимым соединениям других щелочноземельных элементов растворимые соединения С. хорошо всасываются из жел.-киш. тракта (10—60%), всасывание плохорастворимых соединений С. (напр., SrTi03) составляет менее 1%. Степень всасывания радионуклидов С. в кишечнике зависит от возраста. С увеличением содержания кальция в рационе накопление С. в организме уменьшается. Молоко способствует увеличению всасывания С. и кальция в кишечнике. Полагают, что это связано с присутствием в молоке лактозы и лизина.
При вдыхании растворимые соединения С. быстро элиминируются из легких, в то время как плохорастворимый SrTi03 обменивается в легких крайне медленно. Проникновение радионуклида С. через неповрежденную кожу составляет ок. 1%. Через поврежденную кожу (резаная рана, ожоги и др.)? так же как из подкожной клетчатки и мышечной ткани, С. всасывается почти полностью.
Стронций является остеотропным элементом. Независимо от пути и ритма поступления в организм растворимые соединения 90Sr избирательно накапливаются в костях. В мягких тканях задерживается менее 1% 90Sr.
При внутривенном введении Стронций очень быстро элиминируется из кровяного русла. Вскоре после введения концентрация С. в костях становится в 100 раз и более выше, чем в мягких тканях. Отмечены нек-рые отличия в накоплении 90Sr в отдельных органах и тканях.
Относительно более высокая концентрация 90Sr у экспериментальных животных обнаруживается в почках, слюнной и щитовидной железах, а самая низкая — в коже, костном мозге и надпочечниках. Концентрация 90Sr в корковом веществе почек всегда выше, чем в мозговом веществе.
С. первоначально задерживается на костных поверхностях (надкостнице, эндосте), а затем распределяется сравнительно равномерно по всему объему кости. Тем не менее распределение 90Sr в различных частях одной и той же кости и в разных костях оказывается неравномерным.
В первое время после введения концентрация 90Sr в эпифизе и метафизе кости экспериментальных животных примерно в 2 раза выше, чем в диафизе. Из эпифиза и метафиза 90Sr выделяется быстрее, чем из диафиза: за 2 мес. концентрация 90Sr в эпифизе и метафизе кости снижается в 4 раза, а в диафизе почти не изменяется.
Первоначально 90Sr концентрируется в тех участках, в к-рых происходит активное образование кости. Обильное крово- и лимфообращение в эпиметафизарных участках кости способствует более интенсивному отложению в них 90Sr по сравнению с диафизом трубчатой кости. Величина отложения 90Sr в костях у животных непостоянна.
Резкое понижение фиксации 90Sr в костях с возрастом обнаружено у всех видов животных. Отложение 90Sr в скелете существенным образом зависит от пола, беременности, лактации, состояния нейроэндокринной системы. Более высокое отложение 90Sr в скелете отмечено у самцов крыс. В скелете беременных самок 90Sr накапливается меньше (до 25%), чем у контрольных животных.
Существенное влияние на накопление 90Sr в скелете самок оказывает лактация. При введении 90Sr через 24 часа после родов в скелете крыс 90Sr задерживается в 1,5—2 раза меньше, чем у нелактирующих самок.
Проникновение 90Sr в ткани эмбриона и плода зависит от стадии их развития, состояния плаценты и длительности циркуляции изотопа в крови матери. Проникновение 90Sr в плод тем больше, чем больше срок беременности в момент введения радионуклида.
Для уменьшения повреждающего действия радионуклидов стронция необходимо ограничить накопление их в организме. С этой целью при загрязнении кожи следует произвести быструю дезактивацию ее открытых участков (препаратом «Защита-7», моющими порошками «Эра» или «Астра», пастой НЭДЭ).
При пероральном поступлении радионуклидов стронция следует применять антидоты, позволяющие связать или сорбировать радионуклид. К таким антидотам относят активированный сульфат бария (адсобар), полисурьмин, препараты альгиновой к-ты и др. Напр., препарат адсобар при немедленном приеме после попадания радионуклидов в желудок снижает их всасывание в 10—30 раз.
Адсорбенты и антидоты следует назначать сразу после обнаружения поражения радионуклидами стронция, т. к. промедление в этом случае приводит к резкому снижению их положительного действия. Одновременно рекомендуют назначать рвотные средства (апоморфин) или производить обильное промывание желудка, применять солевые слабительные, очистительные клизмы.
При поражении пылевидными препаратами необходимо обильное промывание носа и полости рта, отхаркивающие средства (термопсис с содой), хлорид аммония, инъекции препаратов кальция, мочегонные. В более поздние сроки после поражения для уменьшения отложения радионуклидов С. в костях рекомендуют применять так наз. стабильный стронций (лактат С. или глюконат С.). Большие дозы кальция перорально или внутривенно MofyT заменить препараты стабильного стронция, если они недоступны. В связи с хорошей реабсорбцией радионуклидов стронция в почечных канальцах показано также применение мочегонных средств.
Нек-рое уменьшение накопления радионуклидов С. в организме может быть достигнуто путем создания конкурентных отношений между ними и стабильным изотопом С. или кальция, а также созданием дефицита этих элементов в тех случаях, когда радионуклид Стронция уже зафиксировался в скелете. Однако эффективных средств декорпорации радиоактивного стронция из организма пока не найдено.
Минимально значимая активность, не требующая регистрации или получения разрешения органов Государственного санитарного надзора, для 85mSr, 85Sr, 89Sr и 90Sr составляет соответственно 3,5*10 -8 , 10 -10 , 2,8*10 -11 и 1,2*10 -12 кюри/л.
Библиография: Борисов В. П. и др. Неотложная помощь при острых радиационных воздействиях, М., 1976; Булдаков Л. А. и Москалев Ю. И. Проблемы распределения и экспериментальной оценки допустимых уровней Cs137, Sr90 и Ru106, М., 1968, библиогр.; Войнар А. И. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека, с. 46, М., 1960; Ильин Л. А. и Иванников А. Т. Радиоактивные вещества и раны, М., 1979; Касавина Б. С. и Торбенко В. П. Жизнь костной ткани, М., 1979; Левин В. И. Получение радиоактивных препаратов, М., 1972; Метаболизм стронция, под ред. Дж. М. А. Ленихена и др., пер. с англ., М., 1971; Полуэктов Н. С. и д р. Аналитическая химия стронция, М., 1978; Pеми Г. Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1972; Protection of the patient in radionuclide investigations, Oxford, 1969, bibliogr.; Table of isotopes, ed. by С. M. Lederer a. V. S. Shirley, N. Y. a. o., 1978.
А. В. Бабков, Ю. И. Москалев (рад.).
Источник: xn--90aw5c.xn--c1avg