استرانتیوم

استرانتیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Sr و عدد اتمی آن 38 می باشد. استرانتیوم یک فلز قلیایی بوده که به رنگ سفید مایل به نقره ای یا زرد براق است و به شدت واکنش پذیر می باشد. این فلز هنگام مواجه با هوا به رنگ زرد در می آید و در Celestite و Strontianite به وجود می آید. Sr-90 به صورت ذرات رادیو اکتیو بوده و نیمه عمری معادل 28 سال دارد.

ویژگی های قابل توجه

از آنجا که این عنصر بسیار با هوا واکنش می دهد در حالت طبیعی به صورت ترکیبی با عناصر دیگر در کانی های Strontianite, Celestite و دیگر کانی های وجود دارد. به صورت جدا شده یک فلز زرد رنگ است که تا حدی نیز چکش خور می باشد و عمدتاً در ساخت شعله های قرمز آتش بازی ها از آن استفاده می شود.

استرانتیوم یک فلز نقره ای براق است که از کلسیم نرمتر بوده و در آب واکنش پذیرتر می باشد. از استرانتیوم در حالت تجزیه هیدرواکسید استرانتیوم و گاز هیدروژن حاصل می شود. برای ایجاد هر دو اکسید استرانتیوم و نیترید استرانتیوم در هوا می سوزد، اما از آنجا که این عنصر با گاز هیدروژن زیر دمای 380 درجه واکنش نشان نمی دهد این عنصر در دمای اطاق فورا اکسید می شود. بنابراین باید زیر Kerosene نگهداری شود تا از اکسیداسیون آن جلوگیری به عمل آید. فلز استرانتوم خالص به سرعت به رنگ زرد در آمده و اکسید می شود. فلز پودر شده این عنصر فوراً در هوا آتش می گیرد. نمک های فرار استرانتیوم شعله های زیبایی را به رنگ قرمز سیر بوجود می آورند و این نمک ها در Pyrotechnic ها برای تولید روشنایی استفاده می شوند. استارنیوم طبیعی مخلوطی از  4 ایزوتوپ پایدار می باشد.

کاربردها

در حال حاضر استفاده اولیه استرانتیوم در ساخت شیشه تلوزیون های رنگی و لامپ های کاتدی آن ها می باشد. دیگر کاربردهای این عنصر عبارتند از:

در تولید مگنت های هیدرواکسید آهن و پالایش روی کاربرد دارد.

Strontium Titanate نمای انکساری بسیار بالایی دارد و پراکندگی نوری آن از الماس نیز بیشتر است که باعث افزایش کاربرد آن در استفاده های نوری بصری می شود.

Strontium Titanate به عنوان سنگ جواهر نیز مورد استفاده قرار گرفته است اما بسیار نرم بوده و به راحتی خراشیده می شود و از این رو در جواهرات کاربرد زیادی ندارد. این سنگ ها به صورت طبیعی بوجود نمی آیند.

استرانتیوم برای تولید رنگ در آتش بازی ها نیز به کار می رود.

تاریخچه

در سال 1790 Adaor Crawfprd کانی Strontianite را که از روی شهر اسکاتلندی Strontian نام گذاری شده بود را یافت که با کانی های دیگر باریوم تفاوت داشت. اما بعد Klaproth و Hope استرانتیوم را در سال 1798 کشف کردند. فلز خالص استرانتیوم برای اولین بار توسط Sir Humphrey Davy در سال 1808 با عمل الکترولیز جدا شده و بدست آمد.

پیدایش

استرانتیوم معمولاً در طبیعت به وجود می آید و %0.034 تمام سنگ ها و صخره های آتشفشانی را به خود اختصاص می دهد. این عنصر عمدتاً به صورت سولفات کانی Celestite)SrSO4( و Carbonate Strontiantie (SrCO3)یافت می شود.

Celestite بیشتر به صورت رسوبات ته نشین شده به مقدار زیاد وجود دارد که سهولت در توسعه استخراج معدن را ساده تر و جذاب تر می کند. با این حال Strontianite کانی مفیدتری می باشد چرا که استرانتیوم بیشتر به صورت کربنات استفاده می شود. اما ذخایر بسیار کمی کشف شده اند که برای توسعه و استخراج معدن مناسب می باشند. این فلز می تواند از طریق عمل الکترولیز کلرید ذوب شده و کلرید پتاسیم بدست آید. همچنین از طریق تقلیل اکسید استرانتیوم با آلومینیوم در خلاء و دمای تقطیر استرانتیوم نیز ساخته می شود. سه گونه هندسی از این عنصر وجود دارد که نقطه تغییر حالت آن ها از 235 تا 540 درجه می باشد.

ایزوتوپ ها

استرانتیوم که یک فلز قلیایی می باشد چهار ایزوتوپ طبیعی و پایدار دارد:(  Sr-84(%0.56 , Sr-86(%9.86) , Sr-81(%7.0 و Sr-88(%82.58(. تنها ایزوتوپ Sr-87 رادیوژنیک می باشد که از تجزیه فلز قلیایی و رادیواکتیو روبیدیوم که نیمه عمر 48800000 سال دارد به وجود آمده است. بنابراین تنها دو منبع برای تولید Sr-87 وجود دارد که یا از ترکیب هسته ای عنصری با Sr-84 , Sr-86 و Sr-88 شکل می گردد و یا از تجزیه رادیو اکتیو روبیدیوم 87. از آنجا که استرانتیوم شعاع اتمی مشابه با کلسیم دارد به راحتی در کانی ها جایگزین آن می شود. میزان  Sr-87/Sr-86 در کانی ها و سنگ ها از 0.7 تا 4.0 گسترده شده است.

16 ایزوتوپ ناپایدار نیز برای این عنصر وجود دارند که مهمترین آن ها Sr-90 با نیمه عمر 29 سال می باشد که از محصولات هسته ای است که مشکلاتی را برای سلامتی انسان به همراه دارد چرا که به راحتی می تواند جانشین کلسیم در استخوان شود و از دفع از بدن جلوگیری کند. این ایزوتوپ از قو یترین و پویاترین ساتع کنندگان اشعه بتا است که تا کنون شناخته شده است و در سیستم هایSNAP)Systems for Nuclear Auxiliary Power) استفاده می شود.

به نظر می رسد که از این سیستم ها در ایستگاه های هوایی دور دست سفینه ها و شناورهای راه یاب و کلاً مکان هایی که به یک منبع نیروی اتمی با وزن کم و قدرت الکتریکی و هسته ای نیاز باشد به کار رود.

هشدارها

استورنیوم به صورت خالص بسیار با آب واکنش می دهد و فوراً آتش گرفته و تولید آتش می کند و ممکن است که خطرات آتش سوزی را به همراه داشته باشد.

بدن انسان نمی تواند از نظر شیمیایی فرقی ما بین استورنیوم و کلسیم قائل شود و استورنیوم را نیز همانند کلسیم به راحتی جذب می کند. استورنیوم پایدار تهدیدات جدی برای سلامتی به همراه ندارند اما استورنیوم رادیواکتیوم می تواند باعث بیماری های استخوانی از جمله سرطان استخوان شود.

مرکز یادگیری سایت تبیان