دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
همه چیز درباره استرانسیم (Sr)
استرانسیم، (به انگلیسی : Strontium) با علامت اختصاری Sr و عدد اتمی ۳۸، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزهای قلیایی خاکی است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.
استرانسیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است 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 ۲۸ سال دارد.
شناسنامه استرانسیم
عدد اتمی: ۳۸
جرم اتمی: ۸۷.۶۲
نقطه ذوب : C° ۷۶۹
نقطه جوش : C° ۱۳۸۴
شعاع اتمی : Å ۲.۴۵
ظرفیت: ۲
رنگ: سفید نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: ۲
شعاع یونی : Å ۱.۱۲
الکترونگاتیوی: ۰.۹۵
گرمای تبخیر : Kj/mol 144
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000131
گرمای ویژه: J/g Ko 0.3
دوره تناوبی:۵
شماره سطح انرژی : ۵
تاریخچه استرانسیم
کانی استرانسیانیت در سال ۱۷۸۷ میلادی در دهکدهٔ استرانسین در اسکاتلند یافت شد. ادیر کراوفورد و توماس چارلز هوپ به بررسی این کانی پرداختند و اکسید فلز ناشناخته‌ای را در آن یافتند.
استرانسیم فلزی نرم با رنگ زرد نقره‌ای است. خواص فیزیکی و شیمیایی آن شباهت زیادی به کلسیم و باریم دارد. سلستید و استروتیانیت دو سنگ معدن مهم استرانسیم هستند. این فلز ممکن است از طریق الکترولیز کلرید مذاب تهیه شود. استرانسیم به طور طبیعی متشکل از چهار ایزوتوپ پایدار است. پایدارترین این ایزوتوپ‌ها، ایزوتوپ رادیو اکتیو استرانسیم -۹۰(نیمه عمر ۱/ ۲۸ سال) است. استرانسیم اولین بار در سال ۱۷۹۰ توسط A. Crawford دانشمند اسکاتلندی کشف گردید.
نام عنصر شیمیایی استرانسیم از لغت Strontian که نام شهری در اسکاتلند می‌باشد، گرفته شده‌است. در سال ۱۸۰۸، شخصی به نام Davey طی الکترولیز توانست این عنصر را کشف کند. البته در سال ۱۷۹۰، Adair Crawford کانی جدیدی به نام استرونتیانیت را شناسایی کرد که کانی‌های باریم دار متفاوت بود.
استرانسیم در کانی‌های سلستیت و استرونتیانیت یافت می‌شود. فلز استرانسیم از الکترولیز مخلوط کلر گداخته همراه با کلرید پتاسیم حاصل می‌شود، یا از احیا اکسید استرانسیم با آلومینیم در شرایط خلأ و در دمایی که استرانسیم تقطیر می‌شود، بدست می‌آید. سه شکل آلوتروپی این فلز وجود دارد که نقطه انتقال آنها ۲۳۵ و ۵۴۰ درجه سانتیگراد می‌باشد. استرانسیم از کلسیم نرمتر است و در آب به شدت تجزیه می‌شود. استرانسیم، در دماهای زیر ۳۸۰ درجه سانتیگراد، نیتروژن را جذب نمی‌کند.
برای جلوگیری از اکسید شدن استرانسیم این عنصر باید در نفت سفید نگهداری شود. مقطع جدید استرانسیم، ظاهری نقره‌ای دارد، اما به سرعت به رنگ زرد با ساختار اکسیدی در می‌آید. فلز نهایی در هوا می‌سوزد. نمک های فرار استرانسیم رنگ قرمز زیبایی دارند. این نمکها در فشفشه‌ها و مواد آتش زا کاربرد دارند.
استرانسیم طبیعی از مخلوط چهار ایزوتوپ پایدار تشکیل شده‌است. شانزده ایزوتوپ ناپایدار دیگر از استرانسیم وجود دارد. یکی از مهمترین ایزوتوپهای ناپایدار استرانسیم ۹۰Sr است که نیمه عمر آن ۲۹ سال می‌باشد. ۹۰Sr محصول ریزشهای هسته‌ای است و مشکلاتی در سلامت انسان ایجاد می‌کند. این ایزوتوپ یکی از ایزوتوپهای با عمر طولانی است که اشعه بتا از خود متصاعد می‌کند و در دستگاه‌های SNAP (سیستم برای قدرت کمکی هسته‌ای) به کار می‌رود.
این دستگاه‌ها برای ساختن فضاپیماها، ایستگاه‌های هواشناسی، بویه‌های دریایی و جاهایی که منابع قدرت هسته‌ای – الکتریکی، دراز مدت، سبک وزن نیاز است، به کار می‌روند. در حال حاضر مهمترین کاربرد استرانسیم برای تولید شیشه‌های رنگی تلویزیون است. همچنین از استرانسیم برای تولید آهنربا و تصفیه روی استفاده می‌شود. تیتانیت استرانسیم ماده نوری جالبی است که دارای شاخص انکسار بسیار بالایی است و پراکندگی نوری بالاتری نسبت به الماس دارد. استرانسیم به عنوان جواهر نیز به کار می‌رود، اما خیلی نرم است. قیمت فلز استرانسیم (۹۸ درصد خلوص) در ژانویه ۱۹۹۰، پنج دلار در هر انس می‌باشد.
ویژگی های استرانسیم
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 ۳۸۰ 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 ۴ ایزوتوپ پایدار می باشد.
کاربردهای استرانسیم
- در حال حاضر استفاده اولیه استرانسیوم در ساخت شیشه تلوزیونهای رنگی و لامپهای کاتدی آنها می‌باشد.
- در تولید مگنت‌های هیدروکسید آهن و پالایش روی کاربرد دارد.
- نمای انکساری بسیار بالایی دارد و پراکندگی نوری آن از الماس نیز بیشتر است که باعث افزایش کاربرد آن در استفاده‌های نوری بصری می‌شود.
- به‌عنوان سنگ جواهر نیز مورد استفاده قرار گرفته است، اما بسیار نرم بوده ، به‌راحتی خراشیده می‌شود و از این رو در جواهرات کاربرد زیادی ندارد. این سنگها به‌صورت طبیعی بوجود نمی‌آیند.
استرانسیوم برای تولید رنگ در آتش بازی‌ها نیز بکار می‌رود.
ایزوتوپ های استرانسیم
استرانسیوم که یک فلز قلیایی می‌باشد، 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 می‌باشد که از تجزیه فلز قلیایی و رادیواکتیو روبیدیوم که نیم عمر ۴۸۸۰۰۰۰۰ سال دارد، بوجود آمده است. بنابراین تنها دو منبع برای تولید Sr-87 وجود دارد که یا از ترکیب هسته‌ای عنصری با Sr-84 , Sr-86 و Sr-88 شکل می‌گیرد و یا از تجزیه رادیو اکتیو روبیدیوم ۸۷.
از آنجا که استرانتیوم ، شعاع اتمی مشابه با کلسیم دارد، به‌راحتی در کانی‌ها جایگزین آن می‌شود. میزان Sr-87/Sr-86 در کانی‌ها و سنگها از ۰.۷ تا ۴.۰ گسترده شده است. ۱۶ ایزوتوپ ناپایدار نیز برای این عنصر وجود دارند که مهمترین آنها Sr-90 با نیمه عمر ۲۹ سال می‌باشد که از محصولات هسته‌ای)) است که مشکلاتی را برای سلامتی انسان به همراه دارد، چرا که به‌راحتی می‌تواند جانشین کلسیم در استخوان شود و از دفع از بدن جلوگیری کند.
این ایزوتوپ از قوی‌ترین و پویاترین ساتع‌کنندگان اشعه بتا است که تاکنون شناخته شده است و در سیستمهایSNAP (Systems for Nuclear Auxiliary Power) استفاده می‌شود. به نظر می‌رسد که از این سیستمها در ایستگاه‌های هوایی دور دست سفینه‌ها و شناورهای راه‌یاب و کلا مکانهایی که به یک منبع نیروی اتمی با وزن کم و قدرت الکتریکی و هسته‌ای نیاز باشد، بکار رود.
اثرات استرانسیم بر روی سلامتی
در نتیجه واکنشهای شیمیایی، ترکیباتی از استرانسیم که در آب نا محلول هستند، محلول می‌شوند. ترکیبات محلول در آب، نسبت به ترکیبات نامحلول برای سلامتی انسان مضرتر هستند؛ بنابراین ترکیبات محلول استرانسیم، آب آشامیدنی را آلوده می‌کنند. خوشبختانه غلظت استرانسیم در آب آشامیدنی بسیار کم است. تنفس هوا یا گرد و غبار، خوردن غذا، آب آشامیدنی یا تماس با خاک آلوده به استرانسیم، باعث می‌شود که مقدار کمی استرانسیم وارد بدن انسان شود. احتمال ورود استرانسیم به بدن از راه خوردن و آشامیدن بیشتراست.
استرانسیم موجود در غذا به استرانسیم موجود در بدن افزوده می‌شود. دانه‌ها، سبزیهای برگدار و لبنیات، استرانسیم بالایی دارند. میزان استرانسیم موجود در بدن اکثر افراد متوسط است. از بین ترکیبات استرانسیم، تنها کرومات استرانسیم است که حتی مقادیر بسیار اندک آن هم برای سلامتی بدن مضر است. معمولاً کروم سمی است که باعث بیماری می‌شود.
کرومات استرانسیم باعث سرطان ریه می‌شود اما با استفاده از روشهای صحیح در کارخانجات خطرات و بیماریهای ناشی از استرانسیم کاهش می‌یابد؛ بنابراین استرانسیم خطری جدی برای سلامتی انسان محسوب نمی‌شود. جذب مقدار زیاد استرانسیم برای سلامتی انسان خطری ندارد. تنها در یک مورد، فردی نسبت به استرانسیم حساسیت نشان داد اما مورد دیگری گزارش نشده‌است.
در بچه‌ها جذب استرانسیم زیادی، باعث اختلالات رشد می‌شود. نمکهای استرانسیم باعث خارش پوست یا دیگر مشکلات پوستی نمی‌شوند. وقتی جذب استرانسیم بسیار زیاد باشد، رشد استخوانها دچار مشکل می‌شود. اما این مشکل تنها زمانی پیش می‌آید که جذب استرانسیم بیش از هزار ppm باشد.
میزان استرانسیم موجود در غذا و آب آشامیدنی به حدی نیست که باعث این قبیل عوارض شود. خطر استرانسیم رادیو اکتیو برای سلامتی انسان بیشتر از استرانسیم پایدار است. اگر جذب استرانسیم رادیواکتیو خیلی زیاد باشد، باعث کم خونی و کمبود اکسیژن می‌شود. غلطت بسیار بالای استرانسیم به خاطر آسیب به ماده ژنتیکی سلول ها باعث سرطان می‌شود.
هشدارها
استرانسیوم به‌صورت خالص بسیار با آب واکنش می‌دهد و فورا آتش گرفته ، تولید آتش می‌کند و ممکن است که خطرات آتش‌سوزی را به همراه داشته باشد. بدن انسان نمی‌تواند از نظر شیمیایی فرقی مابین استورنیوم و کلسیم قائل شود و استرانسیوم را نیز همانند کلسیم به‌راحتی جذب می‌کند. استرانسیوم پایدار تهدیدات جدی برای سلامتی به همراه ندارد، اما استرانسیوم رادیواکتیو می‌تواند باعث بیماریهای استخوانی از جمله سرطان استخوان شود.
پیشنهادی: همه چیز درباره بیماری سرطانعنصر استرانسیم _ دانشچی
