Sr металл. Химический элемент стронций - описание, свойства и формула

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 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.

Среднее содержание стронция в земной коре 3,4.10 -2 % (по массе). Магматические средние горные породы содержат несколько больше стронция (8,0.10 -2 %), чем (4,5.10 -2 %), (4,4.10 -2 %), (3.10 -2 %) и (1.10 -3 %) горные породы . Известно около 30 минералов стронция, важнейшими из которых являются целестин SrSO 4 и стронцианит SrCO 3 ; помимо этого практически всегда присутствует в минералах кальция , калия и бария , входя в виде изоморфной примеси в их кристаллической решётке. Поскольку из 4 природных изотопов стронция один (87 Sr) постоянно накапливается в результате Я-распада 87 Rb, изотопный состав стронция (отношение 87 Sr/ 86 Sr) используется в геохимических исследованиях для установления генетических взаимоотношений между различными комплексами пород, а также для определения их радиометрического возраста (при условии одновременного определения содержания рубидия в исследуемых объектах). Радиоактивный 90 Sr служит загрязнения окружающей среды (до прекращения атмосферных ядерных испытаний был одним из главных факторов радиоактивного загрязнения).

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.

Металлический стронций сейчас получают алюмотермическим способом. Окись SrO смешивают с порошком или стружкой алюминия и при температуре 1100...1150°C в электровакуумной печи (давление 0,01 мм ртутного столба) начинают реакцию:

4SrO + 2Аl → 3Sr + Аl 2 O 3 · SrO.

Электролиз соединений стронция (метод, которым пользовался еще Дэви) менее эффективен.

Применение металлического стронция

Стронций – активный металл. Это препятствует его широкому применению в технике. Но, с другой стороны, высокая химическая активность стронция позволяет использовать его в определенных областях народного хозяйства. В частности, его применяют при выплавке меди и бронз – стронций связывает серу, фосфор, углерод и повышает текучесть шлака. Таким образом, стронций способствует очистке металла от многочисленных примесей. Кроме того, добавка стронция повышает твердость меди, почти не снижая ее электропроводности. В электровакуумные трубки стронций вводят, чтобы поглотить остатки кислорода и азота, сделать вакуум более глубоким. Многократно очищенный стронций используют в качестве восстановителя при получении урана.

Дополнительно:

Стро́нций-90 (англ. strontium-90 ) - радиоактивный нуклид химического элемента стронция с атомным номером 38 и массовым числом 90. Образуется преимущественно при делении ядер в ядерных реакторах и ядерном оружии .

В окружающую среду 90 Sr попадает преимущественно при ядерных взрывах и выбросах с АЭС .

Стронций является аналогом кальция и способен прочно откладываться в костях. Длительное радиационное воздействие 90 Sr и продуктов его распада поражает костную ткань и костный мозг, что приводит к развитию лучевой болезни , опухолей кроветворной ткани и костей.

Применение:

90 Sr применяется в производстве радиоизотопных источников энергии в виде титаната стронция (плотность 4,8 г/см³, энерговыделение около 0,54 Вт/см³).

Одно из широких применений 90 Sr - контрольные источники дозиметрических приборов, в том числе военного назначения и Гражданской обороны. Наиболее распространенный - типа «Б-8» исполнен как металлическая подложка, содержащая в углублении каплю эпоксидной смолы, содержащей соединение 90 Sr. Для обеспечения защиты от образования радиоактивной пыли через эрозию, препарат закрыт тонким слоем фольги. Фактически такие источники ионизирующего излучения являются комплексом 90 Sr - 90 Y, поскольку иттрий непрерывно образуется при распаде стронция. 90 Sr - 90 Y является практически чистым бета-источником. В отличие от гамма-радиоактивных препаратов бета-препараты легко экранировать относительно тонким (порядка 1 мм) слоем стали, что обусловило выбор бета-препарата для проверочных целей, начиная со второго поколения военной дозиметрической аппаратуры (ДП-2, ДП-12, ДП-63).

Стронций - серебристо-белый, мягкий, пластичный металл. Химически он очень активен, как и все щелочноземельные металлы. Степень окисления + 2. Стронций непосредственно соединяется при нагревании с галогенами, фосфором, серой, углеродом, водородом и даже с азотом (при температуре выше 400°С).

Заключение

Итак, стронций частое применяют в химии, метеллургии, перотехнике, атомноводородной энергетике и тд. И поэтому, этот химический элемент все увереннее прокладывает себе дорогу в промышленность, спрос на него непрерывно растет. Стронций так же полезен в медицине. Действие на организм человека природного стронция (малотоксичного, широко используемого для лечения остеопороза). Радиоактивный стронций практически всегда негативно воздействует на организм человека.

А сможет ли природа удовлетворить потребности человечества в этом металле?

В природе имеются довольно крупные так называемые вулканогенно-осадочные месторождения стронция, например в пустынях Калифорнии и Аризоны в США, (Кстати, замечено, что стронций «любит» жаркий климат, поэтому в северных странах он встречается гораздо реже.). В третичную эпоху этот район был ареной бурной вулканической деятельности.

Термальные воды, поднимавшиеся вместе с лавой из земных недр, были богаты стронцием. Расположенные среди вулканов озера накапливали этот элемент, образуя за тысячелетия весьма солидные его запасы.

Есть стронций и в водах Кара-Богаз-Гола. Постоянное испарение вод залива приводит к тому, что концентрация солей непрерывно возрастает и наконец, достигает точки насыщения - соли выпадают в осадок. Содержание стронция в этих осадках иногда составляет 1 - 2%.

Несколько лет назад геологи обнаружили значительное месторождение целестина в горах Туркмении. Голубые пласты этого ценного минерала залегают на склонах ущелий и глубоких каньонов Куштангтау - горного хребта в юго-западной части Памиро-Алая. Нет сомнения, что туркменский «небесный» камень успешно послужит нашему народному хозяйству.

Природе не свойственна торопливость: сейчас человек использует запасы стронция, которые она начала создавать миллионы лет назад. Но и сегодня в глубинах земли, в толще морей и океанов происходят сложные химические процессы, возникают скопления ценных элементов, рождаются новые клады, но достанутся они уже не нам, а нашим далеким-далеким потомкам.

Список литературы

Энциклопедия Кругосвет

http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/STRONTSI.html?page=0,3

Википедия «Стронций»

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B9

3.Популярна библиотека химических элементов

Еще задолго до открытия стронция его нерасшифрованные соединения применяли в пиротехнике для получения красных огней. И до середины 40-х годов прошлого века стронций был прежде всего металлом фейерверков, потех и салютов. Атомный век заставил взглянуть на него по-иному. Во-первых, как на серьезную угрозу всему живому на Земле; во-вторых, как на материал, могущий быть очень полезным при решении серьезных проблем медицины и техники. Но об этом позже, а начнем с истории «потешного» металла, с истории, в которой встречаются имена многих больших ученых.

Четырежды открытая «земля»

В 1764 г. в свинцовом руднике близ шотландской деревни Стронциан был найден минерал, который назвали стронцианитом . Долгое время его считали разновидностью флюорита CaF 2 или витерита BaCO 3 , но в 1790 г. английские минералоги Кроуфорд и Крюикшенк проанализировали этот минерал и установили, что в нем содержится новая «земля», а говоря нынешним языком, окисел.

Независимо от них тот же минерал изучал другой английский химик - Хоп. Придя к таким же результатам, он объявил, что в стронцианите есть новый элемент - металл стронций .

Видимо, открытие уже «витало в воздухе», потому что почти одновременно сообщил об обнаружении новой «земли» и видный немецкий химик Клапрот.

В те же годы на следы «стронциановой земли» натолкнулся и известный русский химик - академик Товий Егорович Ловиц. Его издавна интересовал минерал, известный под названием тяжелого шпата. В этом минерале (его состав BaSO 4) Карл Шееле открыл в 1774 г. окись нового элемента бария . Не знаем, отчего Ловиц был неравнодушен именно к тяжелому шпату; известно только, что ученый, открывший адсорбционные свойства угля и сделавший еще много в области общей и органической химии, коллекционировал образцы этого минерала. Но Ловиц не был просто собирателем, вскоре он начал систематически исследовать тяжелый шпат и в 1792 г. пришел к выводу, что в этом минерале содержится неизвестная примесь. Он сумел извлечь из своей коллекции довольно много - больше 100 г новой «земли» и продолжал исследовать ее свойства. Результаты исследования были опубликованы в 1795 г. Ловиц писал тогда: «Я был приятно поражен, когда прочел... прекрасную статью г-на профессора Клапрота о стронциановой земле, о которой до этого имелось очень неясное представление. Все указанные им свойства солекислых и селитрокислых средних солей во всех пунктах совершеннейшим образом совпадают со свойствами моих таких же солей. Мне оставалось только проверить. замечательное свойство стронциановой земли - окрашивать спиртовое пламя в карминовокрасный цвет, и, действительно, моя соль. обладала в полной мере этим свойством».

Так почти одновременно несколько исследователей в разных странах вплотную подошли к открытию стронция. Но в элементном виде его выделили лишь в 1808 г.

Выдающийся ученый своего времени Хэмфри Дэви понимал уже, что элемент стронциановой земли должен быть, по-видимому, щелочноземельным металлом, и получил его электролизом, т. е. тем же способом, что и кальций , магний , барий. Л если говорить конкретнее, то первый в мире металлический стронций был получен при электролизе его увлажненной гидроокиси . Выделявшийся на катоде стронций мгновенно соединялся с , образуя амальгаму. Разложив амальгаму нагреванием, Дэви выделил чистый металл.

Металл этот белого цвета, не тяжелый (плотность 2,6 г/см 3), довольно мягкий, плавящийся при 770°C. По химическим свойствам он типичный представитель семейства щелочноземельных металлов. Сходство с кальцием, магнием, барием настолько велико, что в монографиях и учебниках индивидуальные свойства стронция, как правило, не рассматриваются - их разбирают на примере кальция или магния.

И в области практических применений эти металлы не раз заступали дорогу стронцию, потому что они более доступны и дешевы. Так произошло, например, в сахарном производстве. Когда-то один химик обнаружил, что с помощью дисахарата стронция (C 12 H 22 O 4 *2SrO), нерастворимого в воде, можно выделять сахар из мелассы. Внимание к стронцию сразу же возросло, получать его стали больше, особенно в Германии и Англии. Но скоро другой химик нашел, что аналогичный сахарат кальция тоже нерастворим. И интерес к стронцию тут же пропал. Выгоднее ведь использовать дешевый, чаще встречающийся кальций.

Это не значит, конечно, что стронций совсем «потерял свое лицо». Есть качества, которые отличают и выделяют его среди других щелочноземельных металлов. О них-то мы и расскажем подробнее.

Стронций металл красных огней

Так называл стронций академик А. Е. Ферсман. Действительно, стоит бросить в пламя щепотку одной из летучих солей стронция, как пламя тотчас окрасится в яркий карминово-красный цвет. В спектре пламени появятся линии стронция.

Попробуем разобраться в сущности этого простейшего опыта. На пяти электронных оболочках атома стронция 38 электронов. Заполнены целиком три ближайшие к ядру оболочки, а на двух последних есть «вакансии». В пламени горелки электроны термически возбуждаются и, приобретая более высокую энергию, переходят с нижних энергетических уровней на верхние. Но такое возбужденное состояние неустойчиво, и электроны возвращаются на более выгодные нижние уровни, выделяя при этом энергию в виде световых квантов. Атом (или ион) стронция излучает преимущественно кванты с такими частотами, которые соответствуют длине красных и оранжевых световых волн. Отсюда карминово-красный цвет пламени.

Это свойство летучих солей стронция сделало их незаменимыми компонентами различных пиротехнических составов. Красные фигуры фейерверков, красные огни сигнальных и осветительных ракет - «дело рук» стронция.

Чаще всего в пиротехнике используют нитрат Sr(NO 3) 2 , оксалат SrC 2 O 4 и карбонат SrCO 3 стронция. Нитрату стронция отдают предпочтение: он не только окрашивает пламя, но и одновременно служит окислителем. Разлагаясь в пламени, он выделяет свободный кислород:

Sr(NO 3) 2 → SrO + N2 + 2,502

Окись стронция SrO окрашивает пламя лишь в розовый цвет. Поэтому в пиротехнические составы вводят хлор в том или ином виде (обычно в виде хлорорганических соединений), чтобы его избыток сдвинул равновесие реакции вправо:

2SrO + CI 2 → 2SrCl + O 2 .

Излучение монохлорида стронция SrCl интенсивнее и ярче излучения SrO. Кроме этих компонентов, в пиротехнические составы входят органические и неорганические горючие вещества, назначение которых - давать большое неокрашенное пламя.

Рецептов красных огней довольно много. Приведем для примера два из них. Первый: Sr(NO 3) 2 - 30%, Mg - 40%, смолы - 5%,

гексахлорбензола - 5%, перхлората калия KClO 4 - 20%. Второй: хлората калия KClO 3 - 60%, SrC2O 4 - 25%, смолы - 15%. Такие составы приготовить несложно, но следует помнить, что любые, даже самые проверенные, пиротехнические составы требуют «обращения на вы». Самодеятельная пиротехника опасна...

Стронций, глазурь и эмаль

Первые глазури появились чуть ли не на заре гончарного производства. Известно, что еще в IV тысячелетии до н.э. ими покрывали изделия из глины . Заметили, что если покрыть гончарные изделия взвесью тонкоизмельченных песка, поташа и мела в воде, а затем высушить их и отжечь в печи, то грубый глиняный порошок покроется тонкой пленкой стекловидного вещества и станет гладким, блестящим. Стекловидное покрытие закрывает поры и делает сосуд непроницаемым для воздуха и влаги. Это стекловидное вещество и есть глазурь. Позже изделия из глины стали сначала покрывать красками, а затем глазурью. Оказалось, что глазурь довольно долго не дает краскам тускнеть и блекнуть. Еще позже глазури пришли в фаянсовое и фарфоровое производство. В наши дни глазурью покрывают керамику и металл, фарфор и фаянс, различные строительные изделия.

Какова же здесь роль стронция?

Чтобы ответить на этот вопрос, придется еще раз обратиться к истории. Основу глазурей составляют различные окислы. Издавна известны щелочные (поташные) и свинцовые глазури. Основу первых составляют окислы кремния , щелочных металлов (К и Na) и кальция . Во вторых присутствует еще и окись свинца . Позже стали широко использовать глазури, содержащие бор . Добавки свинца и бора придают глазурям зеркальный блеск, лучше сохраняют подглазурные краски. Однако соединения свинца ядовиты, а бор дефицитен.

В 1920 г. американец Хилл впервые применил матовую глазурь, в состав который входили окислы стронция (система Sr-Ca-Zn). Однако этот факт остался незамеченным, и только в годы второй мировой войны, когда свинец стал особо дефицитным, вспомнили об открытии Хилла. И хлынула лавина исследований: в разных странах появились десятки (!) рецептур стронциевых глазурей. Предпринимались попытки и здесь заменить стронций кальцием, но кальциевые глазури оказались неконкуренто способными.

Стронциевые глазури не только безвредны, но и доступны (карбонат стронция SrCO 3 в 3,5 раза дешевле свинцового сурика). Все положительные качества свинцовых глазурей свойственны и им. Более того, изделия, покрытые такими глазурями, приобретают дополнительную твердость, термостойкость, химическую стойкость.

На основе окислов кремния и стронция готовят также эмали - непрозрачные глазури. Непрозрачными их делают добавки окислов титана и цинка . Изделия из фарфора, особенно вазы, часто украшают глазурью «кракле». Такая ваза словно покрыта сеткой окрашенных трещин. Основа технологии «кракле» - разные коэффициенты термического расширения глазури и фарфора. Фарфор, покрытый глазурью, обжигают при температуре 1280-1300°C, затем температуру снижают до 150-220°C и еще не до конца остывшее изделие опускают в раствор красящих солей (например, солей кобальта , если нужно получить черную сетку). Эти соли заполняют возникающие трещины. После этого изделие сушат и вновь нагревают до 800-850°C - соли плавятся в трещинах и герметизируют их. Глазурь «кракле» популярна и широко распространена во многих странах мира. Произведения декоративно-прикладного искусства, выполненные в этой манере, ценят любители. Остается добавить, что использование стронциевых безборных глазурей дает большой экономический эффект.

Стронций радиоактивный

Еще одна особенность стронция, резко выделяющая его среди щелочноземельных металлов, - существование радиоактивного изотопа стронция-90, который волнует биофизиков, физиологов, радиобиологов, биохимиков и просто химиков уже давно.

В результате цепной ядерной реакции из атомов плутония и урана образуются около 200 радиоактивных изотопов. Большинство из них короткоживущие. Но в тех же процессах рождаются и ядра стронция-90, период полураспада которого 27,7 года. Стронций-90 - чистый бета-излучатель. Это значит, что он испускает потоки энергичных электронов, которые действуют на все живое на сравнительно небольших расстояниях, но очень активно. Стронций как аналог кальция активно участвует в обмене веществ и вместе с кальцием откладывается в костной ткани.

Стронций-90, а также образующийся при его распаде дочерний изотоп иттрий-90 (с периодом полураспада 64 часа, излучает бета-частицы) поражают костную ткань и, самое главное, особо чувствительный к действию радиации костный мозг. Под действием облучения в живом веществе происходят химические изменения. Нарушаются нормальная структура и функции клеток. Это приводит к серьезным нарушениям обмена веществ в тканях. А в итоге развитие смертельно опасных болезней - рака крови (лейкемия) и костей. Кроме того, излучение действует на молекулы ДНК и, следовательно, влияет на наследственность. Влияет пагубно.

Содержание стронция-90 в человеческом организме находится в прямой зависимости от общей мощности взорванного атомного оружия. Он попадает в организм при вдыхании радиоактивной пыли, образующейся в процессе взрыва и разносимой ветром на большие расстояния. Другим источником заражения служат питьевая вода, растительная и молочная пища. Но и в том и в другом случаях природа ставит естественные препоны на пути стронция-90 в организм. В тончайшие структуры дыхательных органов могут попасть лишь частицы величиной до 5 мкм, а таких частиц при взрыве образуется немного. Во-вторых, стронций при взрыве выделяется в виде окиси SrO, растворимость которой в жидкостях организма весьма ограничена. Проникновению стронция через пищевую систему препятствует фактор, который называют «дискриминацией стронция в пользу кальция». Он выражается в том, что при одновременном присутствии кальция и стронция организм предпочитает кальций. Соотношение Ca: Sr в растениях вдвое больше, чем в почвах. Далее, в молоке и сыре содержание стронция в 5-10 раз меньше, чем в траве, идущей на корм скоту.

Однако целиком полагаться на эти благоприятные факторы не приходится - они способны лишь в какой-то степени предохранить от стронция-90. Не случайно до тех пор, пока не были запрещены испытания атомного и водородного оружия в трех средах, число пострадавших от стронция росло из года в год. Но те же страшные свойства стронция-90 - и мощную ионизацию, и большой период полураспада - удалось обратить на благо человека.

Радиоактивный стронций нашел применение в качестве изотопного индикатора при исследовании кинетики различных процессов. Именно этим методом в опытах с животными установили, как ведет себя стронций в живом организме: где преимущественно он локализуется, каким образом участвует в обмене веществ и так далее. Тот же изотоп применяют в качестве источника излучения при лучевой терапии. Аппликаторами со стронцием-90 пользуются при лечении глазных и кожных болезней. Препараты стронция-90 применяют также в дефектоскопах, в устройствах для борьбы со статическим электричеством, в некоторых исследовательских приборах, в атомных батареях. Нет открытий принципиально вредных - все дело в том, в чьих руках окажется открытие. История радиоактивного стронция - тому подтверждение.

Стро́нций - элемент главной подгруппы второй группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 38. Обозначается символом Sr (лат. Strontium). Простое вещество стронций (CAS-номер: 7440-24-6) - мягкий, ковкий и пластичный щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью, на воздухе быстро реагирует с влагой и кислородом, покрываясь жёлтой оксидной плёнкой.

История и происхождение названия

Новый элемент обнаружили в минерале стронцианите, найденном в 1764 году в свинцовом руднике близ шотландской деревни Строншиан, давшей впоследствии название новому элементу. Присутствие в этом минерале оксида нового металла было установлено в 1787 году Уильямом Крюйкшенком и Адером Кроуфордом. Выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году.

Получение

Существуют 3 способа получения металлического стронция:
1. термическое разложение некоторых соединений
2. электролиз
3. восстановление оксида или хлорида
Основным промышленным способом получения металлического стронция является термическое восстановление его оксида алюминием. Далее полученный стронций очищается возгонкой.
Электролитическое получение стронция электролизом расплава смеси SrCl 2 и NaCl не получило широкого распространения из-за малого выхода по току и загрязнения стронция примесями.
При термическом разложении гидрида или нитрида стронция образуется мелкодисперсный стронций, склонный к легкому воспламенению.

Химические свойства

Стронций в своих соединениях всегда проявляет валентность +2. По свойствам стронций близок к кальцию и барию, занимая промежуточное положение между ними.
В электрохимическом ряду напряжений стронций находится среди наиболее активных металлов (его нормальный электродный потенциал равен −2,89 В). Энергично реагирует с водой, образуя гидроксид:
Sr + 2H 2 O = Sr(OH) 2 + H 2

Взаимодействует с кислотами, вытесняет тяжёлые металлы из их солей. С концентрированными кислотами (H 2 SO 4 , HNO 3) реагирует слабо.
Металлический стронций быстро окисляется на воздухе, образуя желтоватую плёнку, в которой помимо оксида SrO всегда присутствуют пероксид SrO 2 и нитрид Sr 3 N 2 . При нагревании на воздухе загорается, порошкообразный стронций на воздухе склонен к самовоспламенению.
Энергично реагирует с неметаллами - серой, фосфором, галогенами. Взаимодействует с водородом (выше 200оС), азотом (выше 400оС). Практически не реагирует с щелочами.
При высоких температурах реагирует с CO 2 , образуя карбид:
5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO

Легкорастворимы соли стронция с анионами Cl - , I - , NO 3 - . Соли с анионами F - , SO 4 2- , CO 3 2- , PO 4 3- малорастворимы.

СТРОНЦИЙ (Strontium, Sr ) - химический элемент периодической системы Д. И. Менделеева, подгруппы щелочноземельных металлов. В организме человека С. конкурирует с кальцием (см.) за включение в кристаллическую решетку оксиапатита кости (см.). 90 Sr, один из наиболее долгоживупих 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 радиофар-мацевтических 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 С. неядовиты. При работе с металлическим С. следует руководствоваться правилами обращения со щелочными металлами (см.) и щелочноземельными металлами (см.).

С. был открыт в составе минерала, позднее названного стронцианитом SrC03, 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 SrSO 4 .

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.

С. 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 организм человека С. поступает гл. обр. с растительной пищей, а также с молоком. Он всасывается в тонкой кишке и быстро обменивается со С., содержащимся в костях. Выведение С. из организма усиливают комп-лексоны, аминокислоты, полифосфаты. Повышенное содержание кальция и фтора (см.) в воде препятствует кумуляции С. в костях. При увеличении концентрации кальция в рационе в 5 раз накопление С. в организме снижается вдвое. Избыточное поступление С. с пищей и водой вследствие его повышенного содержания в почве нек-рых геохим. провинций (напр., в отдельных р-нах Восточной Сибири) вызывает эндемическое заболевание - уровскую болезнь (см. Кашина - Бека болезнь).

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).

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 Е гамма, равной 0,513 Мэв (99,28%) и 0,868 Мэв (< 0,1%).

87m Sr также можно получить облучением стронциевой мишени в реакторе по реакции 86Sr (n, гамма) 87mSr, 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.). 87mSr 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 Е гамма, равной 0,95 Мэв (0,01%).

90Sr получают выделением из смеси продуктов деления урана (см.). Этот изотоп распадается с испусканием бета-излучения с энергией Е бета, равной 0,546 Мэе (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 89Sr и 90Sr, 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 90Sr 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.

С. 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 С. 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 (адсо-бар), 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 С. 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 д р. Неотложная помощь при острых радиационных воздействиях, М., 1976; Булдаков Л. А. и М о с к а л е в 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 JI. А. и Иванников А. Т. Радиоактивные вещества и раны, М., 1979; К а с а в fi-на Б. С. и Т о р б е н к о В. П. Жизнь костной ткани, М., 1979; JI е в и н 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; P е м и 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.).