სტრონციუმი

სტრონციუმი (ქიმიური სიმბოლო — Sr) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეხუთე პერიოდის, მეორე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეორე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, IIა) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 38, ატომური მასა — 87.62, tდნ — 777 °C, tდუღ — 1377 °C, სიმკვრივე — 2.64 გ/სმ3. მოვერცხლიფრო-თეთრი ფერის, რბილი, პლასტიური ლითონი. მიეკუთვნება ტუტემიწა ლითონებს. ფლობს მაგალი ქიმიური აქტიურობით, ჰაერზე სწრაფად რეაგირებს ტენთან და ჟანგბადთან, და იფარება მოყვითალო ოქსიდის ფენით.
აღმოჩენის ისტორია
შოტლანდიაში 1764 წელს ტყვიის საბადოებზე სოფელ სტრონშიანში, მინერალ სტრონციანიტში აღმოჩენილ იქნა ახალი ელემენტი, რამაც შემდგომ მისცა ახალ ელმენტს სახელწოდება. ამ მინერალში ახალი ელემენტის ოქსიდის არსებობა დადგენილ იქნა 1787 წელს უილიამ კრუიკშენკისა (ვულიჯიდან)და ადერ კროუფორდის მიერ. სუფთა სახით გამოყოფილ იქნა სერ დევი ჰემფრის მიერ 1808 წელს.
იზოტოპები
სტრონციუმ 90Sr-ის იზოტოპი წარმოადგენს რადიოაქტიურს რომლის ნახევრდაშლის პერიოდია 28.9 წელი. 90Sr განიცდიან β-დაშლას, რომელიც გადადის რადიოაქტიურზე 90Y (ნახევარდაშლის პერიოდი 64 ს.) გარემოში მოხვედრილი სტრონციუმ-90-ის სრული დაშლა ხდება მხოლოდ რამდენიმე ასწლეულის შემდეგ.
90Sr წარმოიქმნება ბირთვული აფეთქებისას და ბირთვული რეაქტორების შიგნით მისი მუშაობის დროს.
გამოიყენება დენის რადიოიზოტოპური წყაროებში სტრონციუმის ტიტანატის სახით (სიმკვრივე 4,8 გრ/სმ³, ხოლო ელექტროგამოყოფა მიახლოებით 0,54 ვტ/სმ³).
ბუნებაში
თავისუფალი სახით სტრონციუმი არ გვხვდება ბუნებაში. ის შედის მიახლოებით 40 მინერალის შემადგენლობაში. მათ შორის ყველაზე მნიშვნელოვანია — ცელესტინი SrSO4 (51,2% Sr). მოიპოვებენ ასევე სტრონციანიტს SrCO3 (64,4% Sr). ამ ორ მინერალს აქვს სამრეწველო მნიშვნელობა. ყველაზე ხშირად სტრონციუმი არის როგორც მინარევი კალციუმის სხვადასხვა მინერალებში.
სტრონციუმის მინერალები:
SrAl3(AsO4)SO4(OH)6 — კემლიციტი;
Sr2Al(CO3)F5 — სტენონიტი;
SrAl2(CO3)2(OH)4•Н2О — სტრონციოდრესერიტი;
SrAl3(PO4)2(OH)5•Н2О — გოიასიტი;
Sr2Al(PO4)2OH — გუდგენიტი;
SrAl3(PO4)SO4(OH)6 — ვანბერგიტი;
Sr(AlSiO4)2 — სლოსონიტი;
Sr(AlSi3O8)2•5Н2О — ბრიუსტერიტი;
Sr5(AsO4)3F — ფერმორიტი;
Sr2(B14O23)•8Н2О — სტრონციოჯინორიტი;
Sr2(B5O9)Cl•Н2О — სტრონციოხილგარდიტი;
SrFe3(PO4)2(OH)5•Н2О — ლიუსუნიტი;
SrMn2(VO4)2•4Н2О — სანტაფეიტი;
Sr5(PO4)3OH — ბელოვიტი;
SrV(Si2O7) — ხარადაიტი.
ფიზიკური გავრცელებით დედამიწის ქერქში სტრონციუმს უჭირავს 23-ე ადგილი — მისი მასური წილი შეადგენს 0,014% (ლითოსფეროში — 0,045%). დედამიწის ქერქში ლითონის მოლური წილი 0,0029%-ია.
სტრონციუმს შეიცავს ზღვის წყალიც (8 მგრ/ლ).
ბუნებაში სტრონციუმი გვხვდება 4 სტაბილური იზოტოპის ნარევის სახით 84Sr (0,56 %), 86Sr (9,86 %), 87Sr (7,02 %), 88Sr (82,56 %).
სტანდარტული ატომური მასა
სტრონციუმის სტანდარტულ ატომურ მასად მიღებულია — 87,62, რომელიც როგორც წესი იანგარიშება ბუნებაში არსებულ ყველა სტაბილურ იზოტოპტთა საშუალო შეწონილი მასით, მათი დედამიწის ქერქსა და ატმოსფეროში გავრცელების პროპორციულად.
საბადოები
ცნობილია სტრონციუმის საბადოები კალიფორნიაში, არიზონაში (აშშ); რუსეთში და სხვა ქვეყნებშიც.
მიღება
ლითონური სტრონციუმის მიღების 3 ხერხი არსებობს:
ზოგიერთი ნაერთის თერმული დაშლით
ელექტოლიზით
სტონციუმის ოქსიდის ან სტრონციუმის ქლორიდის აღდგენით.
ლითონური სტრონციუმის მიღების ძირითად სამრეწველო მეთოდს წარმოადგენს მისი ოქსიდის თერმული აღდგენა ალუმინით.
სტრონციუმის ელექტროლიტურმა მიღებამ ელექტროლიზის მეშვეობით SrCl2 და NaCl ნარევიდან ვერ მიიღო ფართო გავრცელება მცირე გამოსავლიანობისა და ბევრი მინარევებით დაბინძურების გამო.
სტრონციუმის ჰიდრიდის ან ნიტრიდის თერმული დაშლის დროს წარმოიქმნება მწვრილდისპერსიული ტრონციუმი, რომელიც ადვილად აალებადია.
ფიზიკური თვისებები
სტრონციუმი — რბილი მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონია, ის ჭედადი და პლასტიურია, ადვილად იჭრება დანით.
სტრონციუმი პოლიმორფულია — ცნობილია მისი სამი მოდიფიკაცია. 215оС-მდე მდგრადია კუბურ წახნაბცენტრირებული მოდიფიკაცია (α-Sr), 215-სა და 605оС-ს შორის — ჰექსაგონალური (β-Sr), 605оС-ზე ზევით — კუბური მოცულობაცენტრირებული მოდიფიკაცია (γ-Sr).
დნობის ტემპერატურაა — 768оС, დუღილის ტემპერატურა კი — 1390оС.
ქიმიური თვისებები
სტრონციუმი თავის ნაერთებში ყოველთვის ავლენს +2 ვალენტობას. თავისი თვისებებით სტეონციუმი ახლოსაა კალციუმთან და ბარიუმთან, და უჭირავს მათშორისი მდგომარეობა.
ელექტროდაძაბულობის რიგში სტრონციუმს ყველაზე აქტიურ ლითონებს შორის უჭირავს ადგილი (მისი ნორმალური ელექტროდული პოტენციალი ტოლია −2,89 ვ). ენერგიულად რეაგირებს წყალთან, სტრონციუმის ჰიდროქსიდის წარმოქმნით:
Sr + 2H2O = Sr(OH)2 + H2↑
ურთიერთქმედებს მჟავეებთან, აძევებს მძიმე ლითონებს საკუთარი მარილებიდან. კონცენტრირებულ მჟავეებთან (H2SO4, HNO3) რეაგირებენ სუსტად.
ლითონური სტრონციუმი სწრაფად იჟანგება ჰაერზე, ყვითელი ფენის წარმოქმნით, რომელშიც სტრონციუმის ოქსიდის SrO-ის გარდა, ყოველთვის მიიღება პეროქსიდი SrO2 და ნიტრიდი Sr3N2. ჰაერზე გახურებისას აალდება და იწვის, ტრონციუმის ფხნილს ჰაერზე აქვს თვითაალებისაკენ მიდრეკილება.
სტრონციუმი ენერგიულად რეაგირებს არალითონებთან — გოგირდთან, ფოსფორთან, ჰალოგენებთან. ურთიერთქმედებს წყალბადთან (200оС-ზე ზევით), აზოტთან (400оС-ზე ზევით). პრაქტიკულად არ რეაგირებს ტუტეებთან.
მაღალ ტემპერატურაზე რეაგირებს CO2, კარბიდები წარმოქმნით:
5Sr + 2CO2 = SrC2 + 4SrO
სტრონციუმი მარილები Cl−, I−, NO3− ანიონებით ადვილად ხსნადებია. ხოლო მარილები F−, SO42−, CO32−, PO43− ანიონებით ნაკლებადხსნადები არიან.
გამოყენება
სტრონციუმისა და მისი ნაერთები გამოყენების ძირითადი დარგებია — რადიოელექტრონიკა, პიროტექნიკა, მეტალურგია, კვების მრეწველობა.
მეტალურგია
სტრონციუმი გამოიყენება სპილენძის და ზოგი მისი შენადნობის ლეგირებისათვის, შეყავთ აკუმულატორის ტყვიის შენადნობებში, თუჯის, სპილენძის და ფოლადის დესულფურაციისათვის.
მეტალოთერმია
სტრონციუმი 99,99—99,999 % სიწმინდით გამოიყენება ურანის აღსადგენად.
მაგნიტური მასალები
სტრონციუმის მაგნიტური ფერიტები ფართოდ გამოიყენება როგორც მასალა მუდმივი მაგნიტების დასამზადებლად.
პიროტექნიკა
პიროტექნიკაში გამოიყენება სტრონციუმის კარბონატი, სტრონციუმის ნიტრატი, სტრონციუმის პერქლორატი ალისათვის წითელი ფერის მისაცემად.
მაგნიუმ-სტრონციუმის შენადნობს აქვს უძლიერესი პიროფორული თვისებები და გამოიყენება პიროტექნიკაში. საიგნალო შემადგენლობებში.
ატომწყალბადური ენერგეტიკა
სტრონციუმის ურანატი თამაშობს უმნიშვნელოვანეს როლს (სტრონციუმ-ურანატის ციკლი, ლოს-ალამოსი, აშშ) თერმოქიმიური მეთოდით წყალბადის მიღებაში (ატომურ-წყალბადური ენერგეტიკა), კერძოდ კი მუშავდება სტრონციუმის ურანატის შემადგენლობაში, ურანის ბირთვების უშუალო დაშლის მეთოდები, სითბოს მისაღებად წყლის დაშლისას წყალბადად და ჟანგბადად.
მაღალტემპერატურული ზეგამტარობა
სტრონციუმის ოქსიდი გამოიყენება როგორც ზეგამტარი კერამიკის კომპონენტი.
დენის ქიმიური წყაროები
სტრონციუმის ფტრორიდი გამოიყენება როგორც მაღალი ენერგოტევადობის და ენერგოსიმკვრივის მყარსხეულიანი ფტორიონული აკუმულატორული ბატარეების კომპონენტი.
სტრონციუმის შენადნობები კალათან და ტყვიასთან გამოიყენება აკუმულატორული ბატარეების დენამრიდების ჩამოსასხმელად. სტრონციუმის შენადნობი კადმიუმთან გამოიყენება გალვანური ელემენტების ანოდებისათვის.
მედიცინაში
იზოტოპი ატომური მასით 89, რომელსაც ნახევარდაშლის პერიოდი აქვს 50,55 დღეღამე, გამოიყენება (ქლორიდის სახით) როგორც სიმსივნის საწინააღმდეგო საშუალება.
ბიოლოგიური როლი
გავლენა ადამიანის ორგანიზმზე
არ უნდა აგვერიოს ადამიანის ორგანიზმზე სტრონციუმის ბუნებრივი (არარადიოაქტიური, ნაკლებად ტოქიკური და მკურნალობისათვის ფართოდ გამოყენებადი ოსტეოპოროზი) და რადიოაქტიური იზოტოპების.
ბუნებრივი სტრონციუმი — მიკროორგანიზმების, მცენარეების და ცხოველების შემადგენელი ნაწილია. სტრონციუმი წარმოადგენს კალციუმის ანალოგს, ამიტომაც ის ყველაზე ეფექტურად გროვდება ძვლის ქსოვილში. რბილ ქსოვილებში რჩება მხილოდ 1 %-ზე ნაკლები. ტრონციუმი დიდი სისწრაფით გროვდება ოთხწლამდე ბავშვების ორგანიზმში, როდესაც ხდება ძვლის ქსოვილების აქტიური ფორმირება. სტრონციუმის ცვლა მერყეობას იწყებს კუჭნაწლავისა და გულ-სისხლძარღვების ზოგი დაავადების დროს.
მოხვედრის გზები:
წყალი (წყალში სტრონციუმის ზღვრული დასაშვები კონცენტრაციაა — 8 მგრ/ლ, აშშ-ში — 4 მგრ/ლ)
საკვები (ტომატები, ჭარხალში, ცერეცოში, ოხრახუშში, თალგამში, ბოლოკში, ხახვში, კომბოსტოში, შვრიაში, ჭვავში, ხორბალში)
ინტრატრაქიული მიწოდება
კანით
ინგალაციური (ფილტვებით)
ადამიანები, რომელთა სამსახური დაკავშირებულია სტრონციუმთან (მედიცინაში რადიოაქტიური სტრონციუმი გამოიყენება როგორც აპლიკატორები კანისა და თვალის დაავადებების სამკურნალოდ. ბუნებრივი სტრონციუმის გამოყენების ძირითადი დარგებია — რადიოელექტრონიკა, პიროტექნიკა, მეტალურგია, მეტალოთერმია, კვების მრეწველობა, მაგნიტური მასალების წარმოებაში, რადიოაქტიური სტრონციუმის — ატომური ელექტრო ბატარეების წარმოებაში. ატომურ-წყალბადურ ენერგეტიკაში, რადიოიზოტოპურ თერმოელექტრულ გენერატორებში და სხვა)
არარადიოაქტიური სტრონციუმის გავლენა ვლინდება ძალიან იშვიათად და მხოლოდ სხვა ფაქტორების ზემოქმედებით (კალციუმის და ვიტამინ დ-ს დეფიციტით, არასრულყოფილი კვებით, მიკროელემენტების შეფარდების დარღვევით, როგორიცაა ბარიუმი, მოლიბდენი, სელენი და სხვა). მაშინ მან შეიძლება გამოიწვიოს ბავშვებში «სტრონციუმის რაქიტი» და «უროვის დაავადება» — კიდურების დაზიანება და დეფორმაცია, ზრდის შეჩერება და სხვა დარღვევები.
რადიოაქტიური სტრონციუმი პრაქტიკულად ყოველთვის ნეგატიურად ზემოქმედებს ადამიანის ორგანიზმზე. ძვლის ქოვილებში დაგროვებით, ის ასხივებს ძვლის ქსოვილს და ტვინს, რაც ზრდის ძვლის ტვინის კიბოს დაავადების რისკს, ხოლო დიდი რაოდენობით იწვევს სხივურ დაავადებას.
რესურსები ინტერნეტში
სტრონციუმი Webelements-ზე
სტრონციუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
სქოლიო