سترونتيوم

إتريوم → سترونتيوم ← روبيديوم Ca ↑ Sr ↓ Ba 38Sr
المظهر
رمادي فلزي
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز	سترونتيوم، 38، Sr
تصنيف العنصر	فلز قلوي ترابي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	2، 5، s
الكتلة الذرية	87.62 غ·مول−1
توزيع إلكتروني	Kr]; 5s2]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ	2, 8, 18, 8, 2 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور	صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة)	2.64 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار	2.375 غ·سم−3
نقطة الانصهار	1050 ك، 777 °س، 1431 °ف
نقطة الغليان	1655 ك، 1382 °س، 2520 °ف
حرارة الانصهار	7.43 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر	136.9 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (عند 25 °س)	26.4 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو عند د.ح. (كلفن) 796 882 990 1139 1345 1646
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة	2, 1 (أكاسيده قاعدية قوية)
الكهرسلبية	0.95 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 549.5 كيلوجول·مول−1
	الثاني: 1064.2 كيلوجول·مول−1
	الثالث: 4138 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري	215 بيكومتر
نصف قطر تساهمي	10±195 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس	249 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية	مكعب مركزي الوجه
المغناطيسية	مغناطيسية مسايرة
مقاومة كهربائية	132 نانوأوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية	35.4 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري	22.5 ميكرومتر·متر−1·كلفن−1 (25 °س)
معامل القص	6.1 غيغاباسكال
نسبة بواسون	0.28
صلادة موس	1.5
رقم CAS	7440-24-6
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر السترونتيوم
النظائر الوفرة الطبيعية عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال MeV ناتج الاضمحلال 82Sr مصطنع 25.36 يوم ε - 82Rb 83Sr مصطنع 1.35 يوم ε - 83Rb β+ 1.23 83Rb γ 0.76، 0.36 - 84Sr 0.56% 84Sr هو نظير مستقر وله 46 نيوترون 85Sr مصطنع 64.84 يوم ε - 85Rb γ 0.514 - 86Sr 9.86% 86Sr هو نظير مستقر وله 48 نيوترون 87Sr 7.0% 87Sr هو نظير مستقر وله 49 نيوترون 88Sr 82.58% 88Sr هو نظير مستقر وله 50 نيوترون 89Sr مصطنع 50.52 يوم ε 1.49 89Rb β− 0.909 89Y 90Sr نادر 28.90 سنة β− 0.546 90Y

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. 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 سترونتيت . 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.

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

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 . 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.

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.

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.

البلد	2018	2019	2020
	(بالأطنان)
الأرجنتين	700	700	700
الصين	50.000	50.000	80.000
إيران	37.000	37.000	90.000
المكسيك	40.000	40.000	33.500
إسبانيا	90.000	90.000	150.000
تركيا	1.000	0	0
الإجمالي (التقريبي)	220.000	220.000	350.000

الإنتاج

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:

$\mathrm {SrSO_{4}+2\ C\longrightarrow SrS+2\ CO_{2}}$

يستحصل في النهاية على مادة داكنة مكونة بشكل أعظمي من ملح كبريتيد السترونتيوم، ويطلق عليها اسم الرماد الأسود ، 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:

$\mathrm {SrS+CO_{2}+H_{2}O\longrightarrow SrCO_{3}+H_{2}S}$

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.

$\mathrm {4\ SrO+2\ Al\longrightarrow 3\ Sr+SrO\cdot Al_{2}O_{3}}$

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 إنه أكثر ليونة من الكالسيوم وأصلب من الباريوم. ذوبانه (777 درجة مئوية) والغليان (1377 درجة مئوية) أقل من تلك الموجودة في الكالسيوم (842 درجة مئوية و 1484 °C على التوالي)؛ يواصل الباريوم هذا الاتجاه التنازلي في نقطة الانصهار (727 درجة مئوية)، ولكن ليس في نقطة الغليان (1900 درجة مئوية). كثافة السترونشيوم (2.64 جم / سم ³) وسيط بالمثل بين تلك الموجودة في الكالسيوم (1.54 جم / سم ³) والباريوم (3.594.594.2) ز / سم ³). توجد ثلاثة تآصلات من السترونشيوم المعدني، مع وجود نقاط انتقال عند 235 و 540 درجة مئوية.

جهد القطب القياسي للزوجين Sr ²⁺ / Sr هو 2.89 V، في منتصف المسافة تقريبًا بين تلك الموجودة في Ca ²⁺ / Ca ( V) و Ba ²⁺ / Ba (−2.92 ت) الأزواج، وقريبة من تلك المعادن القلوية المجاورة. السترونشيوم هو وسيط بين الكالسيوم والباريوم في تفاعله تجاه الماء، والذي يتفاعل معه عند التلامس لإنتاج هيدروكسيد السترونشيوم وغاز الهيدروجين. يحترق معدن السترونشيوم في الهواء لينتج كل من أكسيد السترونشيوم ونتريد السترونشيوم، ولكن نظرًا لأنه لا يتفاعل مع النيتروجين أقل من 380 درجة مئوية، في درجة حرارة الغرفة، يشكل الأكسيد فقط تلقائيًا. إلى جانب الأكسيد البسيط SrO، يمكن صنع بيروكسيد SrO ₂ بالأكسدة المباشرة لمعدن السترونشيوم تحت ضغط مرتفع من الأكسجين، وهناك بعض الأدلة على وجود أكسيد فائق أصفر Sr (O ₂) ₂ . هيدروكسيد السترونشيوم، Sr (OH) ₂، هو قاعدة قوية، على الرغم من أنه ليس قويًا مثل هيدروكسيدات الباريوم أو الفلزات القلوية. كل أربعة ديهاليد من السترونشيوم معروفة.

الخواص الكيميائية

نظرًا للحجم الكبير لعناصر كتلة s الثقيلة، بما في ذلك السترونشيوم، يُعرف نطاق واسع من أرقام التنسيق، من 2 أو 3 أو 4 وصولاً إلى 22 أو 24 في SrCd ₁₁ و SrZn ₁₃ . إن Sr ²⁺ أيون كبير جدًا، لذا فإن أرقام التنسيق العالية هي القاعدة. يلعب الحجم الكبير للسترونتيوم والباريوم دورًا مهمًا في تثبيت مجمعات السترونشيوم مع روابط متعددة الحلقات متعددة الكبريتات مثل إثيرات التاج: على سبيل المثال، في حين أن 18-تاجًا -6 تشكل معقدات ضعيفة نسبيًا مع الكالسيوم والمعادن القلوية، فإن مجمعات السترونشيوم والباريوم الخاصة بها هي أقوى بكثير.

المركبات العضوية تحتوي على واحد أو أكثر من روابط السترونشيوم الكربوني. تم الإبلاغ عنها كوسيط في ردود الفعل من نوع باربير. على الرغم من أن السترونشيوم يقع في نفس المجموعة مثل المغنيسيوم، وتشيع استخدام مركبات المغنيسيوم العضوي في الكيمياء، إلا أن مركبات الجيرانيوم العضوي ليست منتشرة بشكل مشابه لأنها أكثر صعوبة في صنعها وأكثر تفاعلاً. المركبات العضوية تميل إلى أن تكون أكثر شبها العضوي اليوروبيوم أو العضوي السماريوم المركبات بسبب مماثل أنصاف الأقطار الأيونية من هذه العناصر (SR ²⁺ 118 مساء؛ الاتحاد الأوروبي ²⁺ 117 مساء؛ Sm ²⁺ 122 مساء). لا يمكن تحضير معظم هذه المركبات إلا في درجات حرارة منخفضة؛ تميل الأربطة الضخمة إلى تفضيل الاستقرار. على سبيل المثال، السترونشيوم دي سيكلوبنتاديينيل، الأب (C ₅ H _{5) 2،} ويجب أن يتم عن طريق تفاعل مباشرة المعادن السترونشيوم مع ميركوروسين أو البنتادين ذاته؛ استبدال _{ليجند C 5} H ₅ برباط C ₅ (CH ₃) ₅ الأكبر من ناحية أخرى يزيد من قابلية ذوبان المركب وتقلبه واستقراره الحركي.

بسبب التفاعل الشديد مع الأكسجين والماء، ويحدث بشكل طبيعي السترونشيوم فقط في المركبات مع العناصر الأخرى، مثل المعادن سترونتيانيت وسلستين. يتم الاحتفاظ بها تحت هيدروكربون سائل مثل الزيت المعدني أو الكيروسين لمنع الأكسدة؛ يتحول معدن السترونشيوم المكشوف حديثًا إلى اللون الأصفر بسرعة مع تكوين أكسيد. معدن السترونشيوم المسحوق ناعما قابل للاشتعال، مما يعني أنه سيشتعل تلقائيًا في الهواء عند درجة حرارة الغرفة. تضفي أملاح السترونشيوم المتطايرة لونًا أحمر ساطعًا على اللهب، وتستخدم هذه الأملاح في الألعاب النارية وفي إنتاج التوهجات. مثل الكالسيوم والباريوم، وكذلك الفلزات القلوية وثنائي التكافؤ اللانثانيدات اليوروبيوم والإيتربيوم، يذوب معدن السترونشيوم مباشرة في الأمونيا السائلة لإعطاء محلول أزرق داكن للإلكترونات المذابة.

الدور الحيوي

سترونتيوم
المخاطر
رمز الخطر وفق GHS
وصف الخطر وفق GHS	خطر
بيانات الخطر وفق GHS	H261, H315
بيانات وقائية وفق GHS	P223, P231+232, P370+378, P422
NFPA 704	0 2 2
في حال عدم ورود غير ذلك فإن البيانات الواردة أعلاه معطاة بالحالة القياسية (عند 25 °س و 100 كيلوباسكال)

أكانثريا، مجموعة كبيرة نسبيًا من الكائنات الأولية المشعة البحرية، تنتج هياكل عظمية معدنية معقدة تتكون من كبريتات السترونشيوم . في النظم البيولوجية، يتم استبدال الكالسيوم إلى حد ما بالسترونشيوم. في جسم الإنسان، يترسب معظم السترونشيوم الممتص في العظام. تتراوح نسبة السترونشيوم إلى الكالسيوم في عظام الإنسان بين 1: 1000 و 1: 2000، تقريبًا في نفس النطاق كما هو الحال في مصل الدم.

التأثير على جسم الإنسان

يمتص جسم الإنسان السترونشيوم كما لو كان الكالسيوم أخف. نظرًا لأن العناصر متشابهة جدًا كيميائيًا، فإن نظائر السترونشيوم المستقرة لا تشكل تهديدًا صحيًا كبيرًا. يستهلك الإنسان العادي حوالي مليجرام من السترونشيوم يوميًا. في البالغين، يميل السترونشيوم المستهلك إلى الالتصاق بسطح العظام فقط، ولكن عند الأطفال، يمكن أن يحل السترونشيوم محل الكالسيوم الموجود في معدن العظام النامية وبالتالي يؤدي إلى مشاكل نمو العظام.

تم الإبلاغ عن نصف العمر البيولوجي للسترونتيوم في البشر من 14 إلى 600 يومًا، 1000 يوم، 18 عامًا، 30 عامًا ، وفي الحد الأقصى، 49 سنة. يتم تفسير أرقام نصف العمر البيولوجية المنشورة على نطاق واسع من خلال التمثيل الغذائي المعقد للسترونتيوم داخل الجسم. ومع ذلك، من خلال حساب متوسط جميع مسارات الإخراج، يقدر عمر النصف البيولوجي الكلي بحوالي 18 عامًا. يتأثر معدل التخلص من السترونشيوم بشدة بالعمر والجنس، بسبب الاختلافات في التمثيل الغذائي للعظام .

يساعد دواء السترونشيوم رانيلات على نمو العظام، ويزيد من كثافة العظام، ويقلل من حدوث كسور العمود الفقري والمحيطية والورك. ومع ذلك، فإن رانيلات السترونشيوم يزيد أيضًا من خطر الإصابة بالجلطات الدموية الوريدية، والانسداد الرئوي، واضطرابات القلب والأوعية الدموية الخطيرة، بما في ذلك احتشاء عضلة القلب. ولذلك فإن استخدامه مقيد الآن. آثاره المفيدة مشكوك فيها أيضًا، نظرًا لأن زيادة كثافة العظام ناتجة جزئيًا عن زيادة كثافة السترونشيوم فوق الكالسيوم الذي يحل محله. كما يتراكم السترونشيوم بيولوجيًا في الجسم. على الرغم من القيود المفروضة على رانيلات السترونشيوم، لا يزال السترونشيوم موجودًا في بعض المكملات. لا توجد أدلة علمية كثيرة على مخاطر كلوريد السترونشيوم عند تناوله عن طريق الفم. يُنصح أولئك الذين لديهم تاريخ شخصي أو عائلي من اضطرابات تخثر الدم بتجنب السترونشيوم.

ثبت أن السترونشيوم يثبط التهيج الحسي عند وضعه موضعياً على الجلد. عند تطبيقه موضعياً، فقد ثبت أن السترونشيوم يسرع من معدل استعادة حاجز نفاذية البشرة (حاجز الجلد).

الأثر البيئي

المقالة الرئيسة: السترونتيوم 90

السترونشيوم 90 هو منتج انشطاري مشع تنتجه المفاعلات النووية المستخدمة في الطاقة النووية . إنه مكون رئيسي للنفايات النووية عالية المستوى والوقود النووي المستهلك . عمر النصف البالغ 29 عامًا قصير بما يكفي لاستخدام حرارة اضمحلالها لتشغيل منارات القطب الشمالي، ولكنها طويلة بما يكفي بحيث يمكن أن تستغرق مئات السنين لتتحلل إلى مستويات آمنة. قد يؤدي التعرض من الماء والغذاء الملوثين إلى زيادة خطر الإصابة بسرطان الدم وسرطان العظام وفرط نشاط جارات الدرق الأولي .

علاج

أظهرت الطحالب انتقائية للسترونشيوم في الدراسات، حيث لم تظهر معظم النباتات المستخدمة في المعالجة الحيوية انتقائية بين الكالسيوم والسترونشيوم، وغالبًا ما تصبح مشبعة بالكالسيوم، وهو أكبر من حيث الكمية ويوجد أيضًا في النفايات النووية.

نظر الباحثون في التراكم الأحيائي للسترونشيوم بواسطة سينديسموس سبينوس ( نوع من الطحالب) في مياه الصرف الصحي المحاكاة. تدعي الدراسة أن قدرة الامتصاص البيولوجي انتقائية للغاية للسترونشيوم من سبينوسوس، مما يشير إلى أنه قد يكون مناسبًا لاستخدام مياه الصرف الصحي النووية.

وجدت دراسة أجريت على أحواض البركة طحلب كوليسيرم مونيلفيروم باستخدام السترونشيوم غير المشع أن تغيير نسبة الباريوم إلى السترونشيوم في الماء يحسن انتقائية السترونشيوم.

التطبيقات

عرض أنبوب أشعة الكاثود (CRT) مصنوع من زجاج يحتوي على السترونشيوم وأكسيد الباريوم. يستخدم هذا التطبيق لاستهلاك معظم إنتاج العالم من السترونشيوم.

تستهلك 75٪ من الإنتاج، وكان الاستخدام الأساسي للسترونشيوم في الزجاج لأنابيب أشعة الكاثود في التلفزيون الملون، حيث تمنع انبعاث الأشعة السينية. انخفض تطبيق السترونشيوم هذا بسبب استبدال CRTs بطرق عرض أخرى. هذا الانخفاض له تأثير كبير على تعدين وتنقية السترونشيوم. يجب أن تمتص جميع أجزاء CRT الأشعة السينية. في العنق وقمع الأنبوب، يتم استخدام زجاج الرصاص لهذا الغرض، ولكن هذا النوع من الزجاج يظهر تأثير بني بسبب تفاعل الأشعة السينية مع الزجاج. لذلك، اللوحة الأمامية مصنوعة من خليط زجاجي مختلف مع السترونشيوم والباريوم لامتصاص الأشعة السينية. متوسط قيم خليط الزجاج المحددة لدراسة إعادة التدوير في 2005 هو 8.5٪ أكسيد السترونشيوم و 10٪ أكسيد الباريوم.

لأن السترونشيوم مشابه جدًا للكالسيوم، فهو مدمج في العظام. تم دمج جميع النظائر الأربعة المستقرة، بنفس النسب الموجودة في الطبيعة تقريبًا. ومع ذلك، فإن التوزيع الفعلي للنظائر يميل إلى الاختلاف الكبير من موقع جغرافي إلى آخر. وبالتالي، فإن تحليل عظام الفرد يمكن أن يساعد في تحديد المنطقة التي جاء منها. يساعد هذا النهج في تحديد أنماط الهجرة القديمة وأصل البقايا البشرية الممزوجة في مواقع الدفن في ساحة المعركة.

وتستخدم Sr⁸⁷ / Sr ⁸⁶ نسب استرنشيوم عادة لتحديد المناطق مصدر المرجح الرواسب في النظم الطبيعية، وخاصة في البحرية والنهرية البيئات. أظهر داش (1969) أن الرواسب السطحية للمحيط الأطلسي أظهرت ⁸⁷ Sr / ⁸⁶ Sr والتي يمكن اعتبارها متوسطات كبيرة ^{لنسب 87} Sr / ⁸⁶ Sr للتضاريس الجيولوجية من الكتل الأرضية المجاورة. يعتبر نظام نهر النيل-البحر الأبيض المتوسط من الأمثلة الجيدة على النظام البحري البحري الذي تم استخدام دراسات منشأ النظائر المشعة له بنجاح. نظرًا لاختلاف أعمار الصخور التي تشكل غالبية النيل الأزرق والأبيض، يمكن تمييز مناطق مستجمعات المياه ذات المصدر المتغير للرواسب التي تصل إلى دلتا نهر النيل وشرق البحر الأبيض المتوسط من خلال دراسات نظائر السترونشيوم. يتم التحكم في مثل هذه التغييرات مناخياً في أواخر العصر الرباعي.

في الآونة الأخيرة، ^{تم استخدام نسب 87} Sr / ⁸⁶ Sr أيضًا لتحديد مصدر المواد الأثرية القديمة مثل الأخشاب والذرة في حديقة تشاكو كالتشر التاريخية الوطنية، نيو مكسيكو. يمكن أيضًا استخدام نسب ⁸⁷ Sr / ⁸⁶ Sr في الأسنان لتتبع هجرات الحيوانات.

كثيرا ما يستخدم السترونشيوم ألومينات في الوهج في الألعاب المظلمة، لأنه خامل كيميائيا وبيولوجيا.

تضاف أملاح السترونشيوم إلى الألعاب النارية لخلق ألوان حمراء

تضاف كربونات السترونشيوم وأملاح السترونشيوم الأخرى إلى الألعاب النارية لإعطاء لون أحمر عميق. هذا التأثير نفسه يحدد كاتيونات السترونشيوم في اختبار اللهب. الألعاب النارية تستهلك حوالي 5٪ من الإنتاج العالمي. تستخدم كربونات السترونشيوم في تصنيع مغناطيس الفريت الصلب.

يستخدم كلوريد السترونشيوم أحيانًا في معاجين الأسنان للأسنان الحساسة. تشتمل إحدى العلامات التجارية الشهيرة على 10٪ إجمالي سداسي هيدرات كلوريد السترونشيوم بالوزن. تستخدم كميات صغيرة في تكرير الزنك لإزالة كميات صغيرة من شوائب الرصاص. المعدن نفسه له استخدام محدود كجامع لإزالة الغازات غير المرغوب فيها في الفراغات بالتفاعل معها، على الرغم من أنه يمكن أيضًا استخدام الباريوم لهذا الغرض.

الانتقال البصرية فائقة ضيق بين[Kr]5s₂ ¹S₀ الإلكترونية الحالة الأرضية ومتبدل الاستقرار [Kr]5s5p ³P₀ الحالة المثارة من ⁸⁷ Sr هو واحد من المرشحين الرئيسيين للمستقبل إعادة تعريف من الثانية في شروط الانتقال البصري على عكس التعريف الحالي المشتق من انتقال الميكروويف بين حالات أرضية مختلفة فائقة الدقة ^{تبلغ 133 درجة} مئوية. الساعات الذرية الضوئية الحالية التي تعمل على هذا الانتقال تتجاوز بالفعل دقة ودقة التعريف الحالي للثانية.

السترونشيوم المشع

⁸⁹ Sr هو العنصر النشط في ميتاسترون، دواء إشعاعي يستخدم لآلام العظام الثانوية لسرطان العظام النقيلي. تتم معالجة السترونشيوم مثل الكالسيوم من قبل الجسم، ويفضل دمجه في العظام في مواقع زيادة تكون العظم. يركز هذا التوطين على التعرض للإشعاع على الآفة السرطانية.

RTGs من منارات الحقبة السوفيتية

تم استخدام ⁹⁰ Sr كمصدر للطاقة للمولدات الكهروحرارية بالنظائر المشعة (RTGs). ⁹⁰ Sr ينتج حوالي 0.93 واط من الحرارة لكل جرام (وهو أقل لشكل ⁹⁰ Sr المستخدم في RTGs، وهو فلوريد السترونشيوم). ومع ذلك، فإن ⁹⁰ Sr لها عمر ثلث وكثافة أقل من ²³⁸ Pu، وهو وقود RTG آخر. الميزة الرئيسية لـ ⁹⁰ Sr هي أنه أرخص من ²³⁸ Pu ويوجد في النفايات النووية. نشر الاتحاد السوفيتي ما يقرب من 1000 من هذه المولدات RTG على الساحل الشمالي كمصدر للطاقة للمنارات ومحطات الأرصاد الجوية.

طالع أيضاً

• فلز قلوي ترابي

الهوامش

ملحوظات

مصطلحات

المراجع

المعلومات الكاملة للمصادر

• Greenwood، N. N.؛ Earnshaw، A. (1997). Chemistry of the Elements (ط. 2nd). Butterworth-Heinemann. ISBN:978-0-08-037941-8.