سترونتيوم

السترونتيوم  عنصر كيميائي رمزه Sr وعدده الذرّي 38، وهو ينتمي إلى الفلزّات القلوية الترابية، التي تقع في المجموعة الثانية للجدول الدوري للعناصر. السترونتيوم فلز ذو لون أبيض فضي يميل إلى الصفرة، وهو عنصر نشيط كيميائياً، ويشكل طبقة أكسيد داكنة عند تعرض أسطحه للهواء. للسترونتيوم صفات فيزيائية وكيميائية شبيهة بميزات عناصر مجموعته من الفلزات القلوية الترابية القريبة منه، مثل الكالسيوم والباريوم. يوجد السترونتيوم طبيعياً في عدد من المعادن، مثل السليستيت والسترونتيانيت.

تنسب تسمية هذا العنصر ومعدن السترونتيانيت إلى قرية سترونتيان الأسكتلندية، والتي اكتشف فيها أداير كروفورد ووليام كرويكشانك المعدن أولاً في سنة 1790. وقد عرف أن المعدن حاو على عنصر جديد في السنة التالية من لون اختبار اللهب الأحمر القرمزي المميز. أما عزل العنصر فقد قام به لأول مرة العالم همفري ديفي باستخدام تقنية التحليل الكهربائي المكتشفة حديثاً آنذاك. كان السترونتيوم مستخدماً بكثرة أثناء القرن التاسع عشر في إنتاج السكر من الشمندر السكري؛ كما استخدم بكثرة في أواسط القرن العشرين في تركيب شاشات أجهزة التلفاز العاملة بصمام الأشعة المهبطية. ولكن بعد تطور أجهزة التلفاز والاستغناء عن الصمامات المفرغة، انخفض الاستهلاك العالمي من السترونتيوم بشكل كبير.

يتكون معظم السترونتيوم الطبيعي من النظير سترونتيوم-88 المستقر، ولكن النظير سترونتيوم-90 هو نظير مشع، وهو أحد المكونات الخطيرة للهطول النووي، إذ يمتص السترونتيوم من الجسم بشكل مماثل لامتصاص الكالسيوم. بالمقابل، لا يشكل السترونتيوم المستقر الطبيعي أي خطر على صحة الإنسان.

 التاريخ وأصل التسمية 
بدأت قصة اكتشاف هذا العنصر في أواخر القرن الثامن عشر. ففي سنة 1790 كان كل من أداير كروفورد  ووليام كرويكشانك  مهتمأ بالبحث عن خامات الباريوم، وتمكنا من اكتشاف معدن جديد. وصلت عينات هذا المعدن إلى العالم فريدرش غابرييل زولسر  من أجل تحليله، وذلك بالتعاون مع يوهان فريدريش بلومنباخ  وأطلقا عليه اسم «سترونتيانيت»  نسبة إلى قرية سترونتيان  الأسكتلندية والتي عثر فيها عليه. تبين من التحليل أن المعدن متمايز عن معدن الوذريت  وأنه حاو على عنصر جديد، وذلك باستخدام عدة طرائق، منها اختبار اللهب.F. Sulzer: Ueber den Strontianit, ein Schottisches Fossil, das ebenfalls eine neue Grunderde zu enthalten scheint; und über einige andere naturhistorische Merkwürdigkeiten. Aus einem Briefe des Hrn. Rath Sulzer zu Ronneburg mitgetheilt von J. F. Blumenbach. In: Johann Heinrich Voigt (Ed.), Magazin für das Neueste aus der Physik und Naturgeschichte. 8, 3, 1891, S. 68–72   وفي سنة 1793 تصدى توماس تشارلز هوب ، بروفيسور الكيمياء في جامعة غلاسكو لمهمة دراسة معدن السترونتيانيت؛ وأكد صحة التخمينات السابقة لكروفورد أن المعدن قد يكون حاوياً على عنصر جديد، واقترح أن تطلق عليه تسمية  . في السنوات اللاحقة، كانت مهمة عزل العنصر الجديد محط اهتمام عدد من العلماء بالإضافة إلى هوب، مثل مارتن كلابروت  وريتشارد كيروان  ويوهان توبياس لوفتز ، الذين تمكنوا من تحضير مركبات جديدة لهذا العنصر من المعدن.

تصغير|يمين|120بك|همفري ديفي، أول من عزل عنصر السترونتيوم.
لكن العنصر لم يعزل إلا سنة 1808 عندما تمكن الكيميائي همفري ديفي  من ذلك باستخدام تقنية التحليل الكهربائي  المكتشفة حديثاً آنذاك، ثم أعلن عن هذا الاكتشاف في محاضرة في الجمعية الملكية في لندن في ذات السنة؛ وأطلق على العنصر الجديد المكتشف اسم «سترونتيوم» .

كان أول تطبيق واسع النطاق للسترونتيوم في مجال إنتاج السكّر من الشمندر السكري. وكانت تلك عملية قائمة على استخدام محلول هيدروكسيد السترونتيوم في عمليات التبلور لاستحصال السكر من دبس السكر، وكانت لها براءة اختراع لصالح أوغوستين بيير دوبرانفو  في سنة 1849. توسع إنتاج السكر على نطاق أوسع باستخدم هذه الطريقة في العقد السابع من القرن التاسع عشر، ثم ساهمت صناعة السكّر الألمانية بنشر هذه العملية  بشكل أوسع في أوائل القرن العشرين. قارب الاستهلاك العالمي من هيدروكسيد السترونتيوم في إنتاج السكر من الشمندر السكري قبل الحرب العالمية الأولى حوالي 100-150 ألف طن. على الرغم من أن هيدروكسيد السترونتيوم كان خاضعاً لعملية إعادة تدوير في هذه العملية، إلا أن ذلك لم يكن يتم بشكل كامل، وكان هناك طلب موتفع لتعويض المفقود أثناء الإنتاج، الأمر الذي أدى إلى ازدياد الطلب على تعدين السترونتيانيت، وخاصة في محيط مدينة مونستر الألمانية. توقف هذا التعدين المكثف بعد اكتشاف معدن جديد للسترونتيوم، وهو معدن السليستيت، في مقاطعة غلوسترشير البريطانية. كانت تلك المناجم قادرة على تموين أغلب الطلب العالمي على السترونتيوم ما بين 1884 و1941. وعلى الرغم من وجود توضعات كبيرة من معدن السليستيت في حوض غرناطة ، إلا أن التعدين لم يبدأ إلا في خمسينيات القرن العشرين.

لوحظ أثناء اختبارات الأسلحة النووية الجوية أن النظير سترونتيوم-90 هو واحد من نواتج الانشطار النووي، وبمردود مرتفع نسبياً. أدى ذلك الأمر إلى التوسع في الأبحاث والدراسات عن هذا الموضوع، خاصة مع احتمالية تخصيب هذا النظير في العظام نظراً لوجود شبه بين السترونتيوم والكالسيوم.

 الوفرة الطبيعية 
تصغير|يمين|150 بك|معدن السليستيت
السترونتيوم وفير نسبياً في الطبيعة، وهو يأتي في المرتبة السادسة عشر من حيث وفرة العناصر الكيميائية على الأرض، ويقدر أن يكون تركيزه في القشرة الأرضية بين 360-370 جزء في المليون .David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Abundance of Elements in the Earth’s Crust and in the Sea, S. 14-17 وتلك وفرة طبيعية قريبة من وفرة الباريوم أو الكبريت أو الكربون. بسبب النشاط الكيميائي الجيد لهذا العنصر، فإنه لا يوجد في الطبيعة بشكله الحر، إنما مرتبطاً مع عناصر أخرى في المعادن. يوجد هذا العنصر بشكل رئيسي في معدني السليستيت (كبريتات السترونتيوم)، والسترونتيانيت (كربونات السترونتيوم)، بنسبة من السترونتيوم في التركيب تصل إلى 47.7% و59.4%، على الترتيب. عموماً يوجد هناك ما يقارب 200 معدن حاوٍ على السترونتيوم في تركيبه.Webmineral – Mineral Species sorted by the element Sr (Strontium). 

للسترونتيوم خواص مشابهة للكالسيوم في المياه الجوفية، إذ تكون الأنواع الكيميائية المهيمنة في الأوساط المعتدلة إلى الحمضية على شكل أيون 2+Sr ثنائي التكافؤ. بوجود أيونات الكالسيوم، يشكل السترونتيوم عادة راسب مشتركاً  مع معادن الكالسيوم مثل الكالسيت  والأنهيدريت  عند ارتفاع قيمة pH الوسط. في الأوساط المعتدلة إلى الحمضية، يرتبط السترونتيوم المنحل إلى الجسيمات في التربة عبر التبادل الكاتيوني . يبلغ متوسط محتوى السترونتيوم في مياه المحيطات مقدار 8 ميليغرام/الليتر؛ وهي أعلى بكثير من متوسط تراكيز الباريوم (13 ميكروغرام/الليتر). بالمقابل، وبالمقارنة مع تراكيز الكالسيوم، فإن الكالسيوم أكثر وفرة في مياه المحيطات، فتراكيز السترونتيوم واقعة بين 82-90 ميكرومول/الليتر، وهي تراكيز أقل بشكل واضح من تركيز الكالسيوم (وسطياً بين 9.6-11.6 ميلي مول/الليتر).

 الاستخراج 
يعد معدنا السليستيت والسترونتيانيت الخامتان الرئيسيتان لاستخراج السترونتيوم من التوضعات الرسوبية في القشرة الأرضية. على الرغم من أن شكل الكربونات في معدن السترونتيانيت أسهل للاستخدام في التطبيقات المختلفة، إلا أنه لا توجد كميات كبيرة منه بشكل كاف للاستخراج، لذلك فإن السليستيت يتميز على السترونتيانيت بكونه أكثر وفرة بالحجم الكافي المجد اقتصادياً للتعدين والاستخراج.

upright=1.6|تصغير|منتجو السترونتيوم في سنة 2014

من الدول الرائدة في استخراج وإنتاج السترونتيوم كل من الصين وإسبانيا والمكسيك، كما تساهم دول أخرى في الإنتاج العالمي مثل الأرجنتين والمغرب وتركيا وإيران؛ كما تحوي الولايات المتحدة على احتياطي جيد من معادن السترونتيوم، إلا أن الاستخراج توقف منذ ستينيات القرن العشرين، وبشكل مشابه، فإن بريطانيا كانت منتجة كبيرة للسترونتيوم في السابق، ولكن الإنتاج توقف منذ سنة 1992. بلغ الإنتاج العالمي من السترونتيوم في سنة 2020 حوالي 350 ألف طن.Strontium. In: U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries. 2022. 

 البلد 2018 2019 2020 (بالأطنان)   700  700  700   50.000  50.000  80.000   37.000  37.000  90.000   40.000  40.000  33.500   90.000  90.000  150.000   1.000  0  0 الإجمالي (التقريبي)  220.000  220.000  350.000

 الإنتاج 
تصغير|يسار|عينة نقية من السترونتيوم محفوظة في جو من غاز خامل

المصدر الرئيسي لإنتاج السترونتيوم هو معدن السليستيت، وهو على شكل كبريتات، ويحول قسم كبير منه إلى كربونات. تجرى عملية التحويل وفق عمليتين؛ إما وفق عملية تصويل  بالمعالجة المباشرة للسليستيت مع محلول كربونات الصوديوم، ولكن هذا الأسلوب غير شائع، أو بالتحميص  مع الفحم عند درجات حرارة بين 1100–1200 °س لتشكيل كبريتيد السترونتيوم. باتباع أسلوب التحميص يختزل ملح الكبريتات إلى ملح الكبريتيد بأسلوب كربوحراري  وينتج غاز ثنائي أكسيد الكربون من العملية وفق التفاعل التالي:

يستحصل في النهاية على مادة داكنة مكونة بشكل أعظمي من ملح كبريتيد السترونتيوم، ويطلق عليها اسم  ، والتي يستخلص منها ملح الكبريتيد بالمعالجة مع الماء الساخن ثم الترشيح من اجل التهيئة للمرحلة اللاحقة. من أجل الحصول على ملح الكربونات من الكبريتيد، إما أن يضاف غاز ثنائي أكسيد الكربون إلى محلول الكبريتيد:

أو أن تجرى المعالجة مع محلول كربونات الصوديوم، ويعتمد اختيار الأسلوب الأنجع على تركيز محلول كبريتيد السترونتيوم الأولي، وعلى نوع الشوائب في الخامة.

يمكن الإنتاج بأسلوب آخر عن طريق اختزال أكسيد السترونتيوم بالألومنيوم عند درجات حرارة مرتفعة (تفاعل ألومنيوم حراري )، يجرى هذا التفاعل تحت الفراغ ثم يقطّر السترونتيوم من المزيج.

 النظائر 
يوجد لعنصر السترونتيوم في الطبيعة أربعة نظائر، وهي سترونتيوم-84 84Sr، وسترونتيوم-86 86Sr، وسترونتيوم-87 87Sr، وسترونتيوم-88 88Sr. وأكثر تلك النظائر وفرة طبيعية هو النظير سترونتيوم-88 88Sr، والذي يشكل 82.6% من عنصر السترونتيوم الطبيعي. إلا أنه يمكن أن يوجد تفاوت في نسبة تلك الوفرة نتيجة لتشكل النويدة ذات الأصل إشعاعي  سترونتيوم-87 87Sr بشكل مستمر من الاضمحلال الإشعاعي طويل الأمد لنظير الروبيديوم 87Rb عبر اضمحلال بيتّا  . تعد هذه العلاقة بين هذين النظيرين الأساس العلمي للتأريخ بنظائر روبيديوم-سترونتيوم .

هناك نظائر مصطنعة للسترونتيوم، وأغلبها غير مستقر، ويكون نمط الاضمحلال الرئيسي الأخف من 85Sr على هيئة التقاط إلكترون  أو انبعاث البوزيترون  إلى نظائر الروبيديوم؛ في حين أن نمط الاضمحلال الرئيسي للنظائر الأثقل من 88Sr على هيئة انبعاث إلكترون 
إلى نظائر الإتريوم. يعد النظيران سترونتيوم-89 89Sr وسترونتيوم-90 90Sr أكثر تلك النظائر المشعة محط اهتمام. للنظير سترونتيوم-89 عمر نصف  مقداره 50.6 يوم، وله تطبيق في علاج سرطان العظام نظراً للتشابه بين السترونتيوم والكالسيوم. من جهة أخرى، فإن للنظير سترونتيوم-90 عمر نصف مقداره 28.90 سنة، وهو أحد نواتج الانشطار النووي  التي قد تكون ناتجة عن استخدام الأسلحة النووية أو نتيجة حوادث نووية وإشعاعية، بالتالي فهو أحد المكونات الخطيرة للهطول النووي. فوجوده في العظام قد يسبب سرطانات مختلفة، مثل سرطان العظام أو سرطان في الأنسجة القريبة، أو ابيضاض الدم .

 الخواص الفيزيائية 
تصغير|يسار|hochkant=1|للسترونتيوم بنية ذرية على هيئة مكعب مركزي الوجه
يوجد السترونتيوم في الظروف القياسية من الضغط ودرجة الحرارة على هيئة فلز ذي لون أبيض فضي وقد يميل أحياناً إلى الصفرة،A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1238 وله خواص فيزيائية شبيهة بالخواص الفيزيائية لمجموعة الفلزات القلوية الترابية، وتقع قيمتها وسطاً بين تلك التي لمجاوريه: الكالسيوم والباريوم، فهو أطرى من الكالسيوم ولكنه أفسى من الباريوم. للسترونتيوم نقطة انصهار تبلغ 777 °س، ونقطة غليان 1377 °س، وهي قيم أقل من تلك التي للكالسيوم (842 °س و 1484 °س، على الترتيب). يصنف السترونتيوم ضمن الفلزات الخفيفة، وتبلغ كثافته مقدار 2.64 غ/سم3، وهي ذات قيمة وسطية بين الكالسيوم (1.54 غ/سم3) والباريوم (3.594 غ/سم3).C. R. Hammond The elements (pp. 4–35) in 

يتبلور السترونتيوم وفق نظام بلوري مكعّب مركزي الوجه  (نمط بنية النحاس)، ولثابت الشبكة البلورية  a قيمة مقدارها 608.5 بيكومتر؛ بوجود أربع وحدات من الصيغة  لكل وحدة خلية . يكتسب السترونتيوم شكلين إضافيين عند درجات حرارة مرتفعة، فعند درجات حرارة أعلى من 215 °س، تأخذ البنية شكل نظام بلوري سداسي  (نمط بنية المغنيسيوم) بأبعاد شبكة بلورية مقادرها a = 432 وc = 706 بيكومتر؛ أما عند درجات حرارة أعلى من 605 °س، فإن البنية تعود مجدداً إلى النظام المكعب، ولكنه يكون مركزي الجسم  (نمط بنية التنغستن).K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. In: Acta Crystallographica. B30, 1974, S. 193–204, doi:10.1107/S0567740874002469.

 الخواص الكيميائية 
تصغير|يسار|معدول|نمط بلوري متغصن  للسترونتيوم المؤكسد
ينتمي السترونتيوم إلى الفلزات القلوية الترابية، وهو عنصر ثنائي التكافؤ، نشيط كيميائياً ويتفاعل مع أغلب اللافلزات مثل الهالوجينات والأكسجين والنتروجين والكبريت ليشكل المركبات الكيميائية الموافقة. يتفاعل السترونتيوم بعنف مع الماء بدرجة وسط بين الكالسيوم والباريوم، ويعطي التفاعل هيدروكسيد السترونتيوم مع انطلاق غاز الهيدروجين.

يحترق السترونتيوم في وسط من الهواء عند درجات حرارة مرتفعة منتجاً أكسيد السترونتيوم ونتريد السترونتيوم؛ ولكن التفاعل مع غاز النتروجين لا يحدث عند درجات حرارة أدنى من 380 °س، لذلك فإن السترونتيوم يتفاعل فقط مع أكسجين الهواء عند درجة حرارة الغرفة مشكلاً الأكسيد بشكل فوري. بسبب التفاعلية الكبيرة لهذا العنصر مع الأكسجين والماء لذلك يحفظ في أوان معزولة عن الوسط المحيط مليئة بغاز خامل أو ضمن سوائل هيدروكربونية مثل الزيوت المعدنية أو الكيروسين لمنع فعل الأكسدة. يكون السترونتيوم قادراً على الذوبان في الأمونيا السائلة، مثله الباريوم والكالسبوم وباقي اللانثانيدات مثل اليوروبيوم والإتيربيوم، ويعطي محلولاً ذا لون أزرق داكن.

نظراً لكبر حجم عناصر المستوى الفرعي s الثقيلة مثل السترونتيوم، فإن هناك احتمالات كثيرة للعدد التناسقي  تبدأ من 2 أو 3 أو 4 لتنتهي ب22 أو 24 في مركبات مثل SrCd11 وSrZn13. وبما أن الأيون 2+Sr كبير الحجم نسبياً، لذا يميل السترونتيوم لحيازة عدد تناسقي كبير في المركبات الكيميائية. يقوم الحجم الكبير لذرات السترونتيوم بدور مهم في استقرار معقدات السترونتيوم مع الربيطات الضخمة متعددة السن  مثل الإيثرات التاجية ، فعلى اسبيل المثال يكون معقد 18-تاج-6 مع السترونتيوم والباريوم أكثر استقراراً بشكل كبير بالمقارنة مع الكالسيوم.

 المركبات الكيميائية 
يكون للسترونتيوم حالة الأكسدة +2 في أغلب مركباته الكيميائية، وغالباً ما تكون مركباته عديمة اللون، وذات انحلالية جيدة في الماء.
المركبات اللاعضوية
إلى جانب الأكسيد البسيط (أكسيد السترونتيوم) SrO، فإن السترونتيوم قادر على تشكيل البيروكسيد SrO2 من الأكسدة المباشرة لفلز السترونتيوم بوجود ضغط مرتفع من غاز الأكسجين، وهناك دلائل على إمكانية تشكل فوق أكسيد Sr(O2)2 أيضاً. يعد هيدروكسيد السترونتيوم Sr(OH)2 من القواعد الكيميائية القوية، ولكنه ليس بدرجة قوة هيدروكسيد الباريوم أو هيدروكسيدات الفلزات القلوية.

إن جميع هاليدات السترونتيوم هي من المركبات المعروفة، وهي على النمط SrX2 مع الفلور والكلور والبروم واليود. وهي مركبات عديمة اللون تنتج من التفاعل بين ملح الكربونات مع أحماض هاليد الهيدروجين الموافقة، مثل حمض الهيدروفلوريك أو حمض الهيدروكلوريك؛ ولهذه المركبات تطبيقات مختلفة، من ضمنها استخدامها في تركيب معاجين الأسنان.Klaus-Dieter Hellwege: Die Praxis der zahnmedizinischen Prophylaxe: Ein Leitfaden für die Individualprophylaxe, Gruppenprophylaxe und Initiale Parodontaltherapie. 6. Auflage. Thieme Verlag, 2003, ISBN 3-13-127186-8, S. 164. كما يشكل السترونتيوم أغلب الأملاح الأنيونية الأكسجينية مثل كربونات السترونتيوم SrCO3 أو نترات السترونتيوم Sr(NO3)2 أو كبريتات السترونتيوم SrSO4 أو كرومات السترونتيوم SrCrO4. يعد كربونات السترونتيوم من المركبات الكيميائية المهمة لهذا العنصر، وهو أكثر الأشكال تداولاً على النطاق التجاري، وله العديد من التطبيقات المختلفة.

تتميز مركبات السترونتيوم الأحادي (حالة الأكسدة +1) بأنها مركبات غير مستقرة؛ لمركب  SrOH خواص قريبة من  SrCl.Jesse J. Sabatini, Ernst-Christian Koch, Jay C. Poret, Jared D. Moretti, Seth M. Harbol: Rote pyrotechnische Leuchtsätze – ohne Chlor! In: Angewandte Chemie. 127, 2015, S. 11118–11120, doi:10.1002/ange.201505829.

المركبات العضوية
تحوي مركبات السترونتيوم العضوية على رابطة كيميائية واحدة على الأقل بين عنصري السترونتيوم والكربون Sr-C.Christoph Elschenbroich: Organometallchemie. 6. Auflage. Teubner, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, S. 69–70. تتشكل هذه المركبات على هيئة مركبات وسطية في تفاعلات باربييه . على الرغم من انتماء المغنسيوم والسترونتيوم لذات المجموعة من الفلزات القلوية الترابية، إلا أن مركبات المغنيسيوم العضوية أكثر انتشاراً وشيوعاً لسهولة تحضيرها وتطبيقاتها المختلفة؛ أما مركبات السترونتيوم العضوية فهي صعبة التحضير وذات نشاط كيميائي كبير. تحضر هذه المركبات عادة عند درجات حرارة منخفضة، وغالباً ما تفضل الربيطات ذات الحجم الكبير، مثل ثنائي  Sr(C5H5)2، والذي يكون عند وجود مستبدل من C5(CH3)5 الضخم، أكثر استقراراً.

 الدور الحيوي 
هناك عدد قليل من الكائنات الحية التي يدخل السترونتيوم في عملياتها الحيوية،Colette Febvre, Jean Febvre, Anthony Michaels: Acantharia. In: John J. Lee, Gordon F. Leedale, Phyllis Bradbury (Hrsg.): Illustrated Guide to the Protozoa. 2. Auflage. Band 2, Society of Protozoologists, Lawrence, Kansas 2000, ISBN 1-891276-23-9, S. 783–803. من ضمنها الأكانثاريا ، وهي مجموعة كبيرة نسبياً من الكائنات الأولية الشعوعية  البحرية، والتي تنتج مركب كبريتات السترونتيوم وتستخدمه في تركيب هيكلها البنائي. كما تستطيع أنواع طحالب الدسميديات  (مثل النجيمية ) أن تمعدن حيوياً  السترونتيوم والباريوم من الوسط المحيط وأن تخزنها على هيئة بلورات دقيقة.Martin Niedermeier, Notburga Gierlinger, UrsulaLütz-Meindla: Biomineralization of strontium and barium contributes to detoxification in the freshwater alga Micrasterias. In: Journal of Plant Physiology, Band 230, November 2018, S. 80–91Minna R Krejci, Brian Wasserman, Lydia Finney, Ian McNulty, Daniel Legnini, Stefan Vogt, Derk Joester: Selectivity in biomineralization of barium and strontium. In: Journal of Structural Biology, Band 176(2), November 2011, S. 192–202

لا يصنف السترونتيوم ضمن المغذيات الضرورية  بالنسبة لجسم الإنسان. ولكن من جهة أخرى أبدت بعض التجارب على الحيوانات أن التراكيز المرتفعة للسترونتيوم في الغذاء تأثير سلبي على الصحة.J. C. Bartley, E. F. Reber: Toxic Effects of Stable Strontium in Young Pigs. In: J. Nutr. 75, 1, 1961, S. 21–28; (Volltext)-  يتراكم السترونيوم في جسم الإنسان. وبالرغم من ذلك فإنه يدخل في تركيب بعض المكملات الغذائية . وذلك على شكل كلوريد السترونتيوم، ولا توجد دراسات كافية على مخاطر تناول السترونتيوم فموياً، ولذلك ينبغي تجنب تناوله من غير استشارة طبية، وخاصة من أولئك الذين لديهم تاريخ مرضي في العائلة فيما يخص الاضطرابات القلبية. يتركز أغلب السترونتيوم الممتص في العظام؛ إذ يمتص الجسم السترونتيوم بشكل مماثل لامتصاص الكالسيوم، وذلك للتشابه الكيميائي الكبير بينهما. ويمكن للإنسان العادي أن يمتص مقداراً وسطياً من السترونتيوم يراوح 2 ميليغرام يومياً. تبلغ النسبة بين السترونتيوم إلى الكالسيوم في عظام الإنسان ما بين 1:1000 إلى 1:2000، وهي تقريباً مماثلة للنسبة بينهما في مصل الدم. وجد أن السترونتيوم الممتص من البالغين يكون متوضعاً على أسطح العظام؛ بالمقابل فإن السترونتيوم الممتص من الأطفال يدخل إلى بنية العظم ويحل مكان الكالسيوم في العظام النامية، مما يؤدي إلى حدوث مشاكل في نمو العظام.

هناك تفاوت كبير في تقدير عمر النصف الحيوي  للسترونتيوم في جسم الإنسان، فهناك دراسات تحدده بين 14-600 يوم؛ أو 1000 يوم، أو 18 سنة، أو 30 سنة، وذلك إلى حد أعلى أقصى مقداره 49 سنة. يعود سبب ذلك التفاوت الكبير في تقدير عمر النصف الحيوي للسترونتيوم إلى الآلية المعقدة لاستقلاب (أيض) السترونتيوم داخل جسم الإنسان. ولكن القيمة المتوسطة لإجمالي تلك التقديرات هي في مجال 18 سنة. يعتمد معدل طرح السترونتيوم من الجسم على عدة عوامل، من ضمنها العمر والجنس ووجود تباينات في تجدد العظام .

يساعد العقار الدوائي رانيلات السترونتيوم  على نمو العظام، إذ يسهم في تعزيز كثافة العظام ويقلل من احتمالية حدوث الكسور وخاصة في حالات هشاشة العظام. ولكن هذا العقار يزيد بالمقابل من خطورة حدوث اضطرابات جسدية من الخثار الوريدي  أو الانصمام رئوي  أو اضطرابات وعائية مثل النوبة القلبية ؛ لذلك لا يعطى هذا الدواء من غير وصفة طبية في حالات محددة. يظهر السترونتيوم مقدرة على تثبيط التهيج الحسي  عندما يطبق موضعياً على الجلد؛ إذ يساعد على تسريع معدل نقاهة  حاجز نفاذية البشرة .

 المخاطر 

إن مسحوق السترونتيوم تلقائي الاشتعال، ويتفاعل بعنف مع الرطوبة والماء. لذا لا يمكن استخدام الماء أو رغوة ثنائي أكسيد الكربون من أجل إخماد حرائق السترونتيوم، ولكن يجب استخدام مطافئ الرمل أو الملح. 
 الأثر البيئي 
يعد النظير سترونتيوم-90 90Sr من النظائر المشعّة وهو ناتج انشطار نووي في المفاعلات النووية في محطات الطاقة النووية. يعد هذا النظير مكوناً رئيسياً من مكونات المخلفات الإشعاعية  والوقود النووي المستهلك . سببت كارثة تشيرنوبل سنة 1986 في تلوث مساحة مقدارها 30 ألف كم2 بالنظير سترونتيوم-90 بنشاط أكبر من 10 كيلوبيكريل/متر مربع، وذلك يعادل حوالي 5% من 90Sr الذي كان موجوداً في قلب المفاعل النووي.

يبلغ عمر النصف للنظير سترونتيوم-90 مقدار 29 سنة، وهو قصير بالشكل الكافي ليجد له تطبيقات عملية مثل استخدامه في بطاريات حرارية خاصة ، ولكنه بالمقابل طويل بالشكل الكافي الذي يستلزم مئات السنوات كي يضمحل إلى مستويات آمنة. إذ أن التعرض إلى الماء والغذاء الملوث بهذا النظير يزيد من خطورة الإصابة بأمراض سرطانية مثل ابيضاض الدم وسرطان العظم؛ بالإضافة إلى فرط نشاط جارة الدرقية الأولي .

بينت الدراسات أن للطحالب  انتقائية تجاه السترونتيوم، في حين أن معظم النباتات المستخدمة من أجل المعالجة الحيوية  لم تظهر تلك الانتقائية بين السترونتيوم والكالسيوم، إذ كانت تتشبع بالكالسيوم لوجوده بكميات فائضة في المخلفات الإشعاعية. لذلك ركز الباحثون على أنواع من الطحالب الخضراء  التي تستطيع أن تراكم السترونتيوم حيوياً في مياه صرف، وأظهرت انتقائية عالية في سعة الامتزاز الحيوي ، بالشكل الذي يمكن أن يرشحها أن تستخدم في معالجة المخلفات الإشعاعية.

 الاستخدامات 
تصغير|150 بك|استخدم السترونتيوم بكثرة في الماضي في صناعة أجهزة التلفاز الحاوية على صمام الأشعة المهبطية.
كان التطبيق الرئيسي للسترونتيوم في الماضي (حوالي 75% من الإنتاج العالمي) هو دخوله في تركيب شاشات أجهزة التلفاز الحاوية على صمام الأشعة المهبطية . إذ كان يسهم في حجب انبعاثات الأشعة السينية، فقد كان على جميع مكونات صمام الأشعة المهبطية أن تكون قادرة على امتصاص الأشعة السينية، لذلك كان الزجاج المستخدم في مكان العنق والقمع في ذلك الصمام مصنوعاً من الزجاج الرصاصي ، ولكن ذلك النوع من الزجاج كان يظهر أثراً بني اللون نتيجة التآثر مع الأشعة السينية. لذلك الغرض، كان القسم الأمامي يصنع من زجاج من نوع آخر حاو على أكاسيد السترونتيوم  والباريوم من أجل امتصاص الأشعة السينية. تضاءل استخدام السترونتيوم مع تطوير الشاشات المسطحة، الأمر الذي أدى إلى انخفاض الكميات المستخرجة من السترونتيوم في عمليات التعدين.

بسبب الشبه الكيميائي بين الكالسيوم والسترونتيوم، وتركز الأخير في العظام عند امتصاصه، لذلك يستخدم التوزع الطبيعي لنظائر السترونتيوم وعلاقته بالموقع الجغرافي في الاستفادة من تحديد أصل العظام عند تحليلها في الدراسات التاريخية. يساهم هذا الأسلوب العلمي في تحديد أنماط الهجرات البشرية  القديمة، وفي تحديد أصل الرفات البشري المخلوط  في مواقع الدفن في ساحات المعارك. وكذلك يطبق ذات الأسلوب من أجل تتبع هجرات الحيوانات.

تستخدم نسبة النظير سترونتيوم-87 87Sr إلى النظير سترونتيوم-86 86Sr في تحديد أصل الصخور الرسوبية  في الموائل البحرية والنهرية. وطبق هذا المنهج في نظام الطبيعي لحوص النيل والمتوسط؛ فبسبب الاختلاف في عمر الصخور المكونة للنيل الأزرق والنيل الأبيض، بالتالي يمكن تحديد أصل الصخور في مناطق الاستجماع  الواصلة إلى دلتا النيل وبحر المتوسط الشرقي؛ وتلك التغيرات كانت خاضعة لتأثير المناخ في العصر الهولوسيني . استخدم منهج النسبة بين نظيري السترونتيوم أيضاً في تحديد أصل المواد الأثرية في محمية تشاكو كالتشر التاريخية الوطنية .

تصغير|يمين|120 بك|تضاف أملاح السترونتيوم إلى الألعاب النارية لأنها تعطي لون أحمر مميز
لمركبات السترونتيوم تطبيقات مختلفة، إذ يستخدم ألومينات السترونتيوم في تركيب الأغراض والأشياء الفسفورية؛ أما كربونات السترونتيوم فيكثر استخدامه، ضمن أملاح سترونتيوم أخرى، في صناعة مواد المشاعل، وفي تركيب الألعاب النارية لإضفاء لون أحمر داكن، ويستهلك هذا التطبيق حوالي 5% من الإنتاج العالمي للسترونتيوم.MacMillan, J. Paul; Park, Jai Won; Gerstenberg, Rolf; Wagner, Heinz; Köhler, Karl and Wallbrecht, Peter (2002) "Strontium and Strontium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. . في تطبيق آخر، يستخدم مركب كربونات السترونتيوم في صناعة مغانط الفرّيت الصلبة . ويستخدم كلوريد السترونتيوم أحياناً في تركيب معاجين الأسنان، كما تستخدم كميات ضئيلة من تنقية الزنك وإزالة شوائب الرصاص. يستخدم السترونتيوم في بعض الأحيان مادة مستأصلة  من أجل إزالة الغازات غير المرغوبة في الفراغ، على الرغم من أفضلية الباريوم في هذا التطبيق.

تصغير|منارة نظائر مشعة عاملة على نظير السترونتيوم مصنعة في زمن الاتحاد السوفيتي
من جهة أخرى، وبالنسبة لنظائر السترونتيوم، فللنظير السترونتيوم 87Sr تطبيق في مجال البحث العلمي في البنى فائقة الدقة  في الساعات الذرية. أما النظير سترونتيوم-89 فهو المكوّن الفعّال  في عقار  ، وهو دواء مشع  يستخدم من أجل معالجة انبثاث  سرطان العظم.

يستخدم النظير سترونتيوم-90 من أجل توليد الطاقة في بطاريات النظائر المشعة، إذ ينتج كل غرام واجد منه ما يعادل 0.93 واط من الحرارة؛ ويتميز بكونه أرخص بكثير من نظير البلوتونيوم 238Pu؛ ولكن نظراً لإصداره أشعة انكباح  في مجال الأشعة السينية، لذلك ينبغي عزله وحجبه بالشكل الكافي عند استخدامه مصدراً حرارياً. شاع استخدام تلك البطاريات في عهد الاتحاد السوفيتي، وذلك في المنارات في المناطق القطبية الشمالية.

 طالع أيضاً 
 فلز قلوي ترابي

 الهوامش 
ملحوظات

مصطلحات

 المراجع 

 المعلومات الكاملة للمصادر 


*
تصنيف:عناصر كيميائية
تصنيف:فلزات قلوية ترابية
تصنيف:مختزلات