Стронцій - характеристика властивостей фото, його біологічна роль організмі людини, лікування препаратами з урахуванням хімічного елемента. Стронцій метал

Стронцій- Метал лужного земельного характеру. Є речовиною сріблясто-білого кольору (див. фото), дуже м'яка і пластична, легко розрізається навіть звичайним ножем. Має високу активність, горить у присутності повітря, вступає у хімічні взаємодії з водою. У природних умовах у чистому вигляді не виявлено. В основному його знаходять у складі копалин мінералів, зазвичай у комплексі з кальцієм.

Вперше він був знайдений у Шотландії наприкінці 18 століття у селищі з назвою Строншіан, яке і дало назву знайденому мінералу – стронціаніту. Але лише через 30 років після знахідки англійський вчений Х. Деві зміг виділити його у чистому вигляді.

З'єднання елемента використовують у металургійному виробництві, медицині, харчовій промисловості. Дуже цікавою є його властивість при горінні виділяти вогні червоного відтінку, що взяли на озброєння піротехніки на початку 20 століття.

Дія стронцію та його біологічна роль

Дія макроелемента багато хто пов'язує з високою токсичністю та радіоактивністю. Але така думка досить хибна, т.к. природний елемент практично не має цих якостей і навіть присутній у тканинах біологічних організмів, виконуючи важливу біологічну роль та деякі функції як супутник кальцію. Завдяки властивостям речовини його використовують у медичних цілях.

Основне скупчення стронцію в організмі людини посідає кісткові тканини. Це відбувається завдяки тому, що елемент схожий на кальцій по хімічній дії, а той у свою чергу є основним компонентом «будівництва» скелета. А ось у м'язах міститься всього 1% від усієї маси елемента в організмі.

Також стронцій присутній у відкладеннях жовчних та сечових каменів, знову ж таки у присутності кальцію.

До речі, про шкідливість стронцію – руйнівну для здоров'я дію надають лише радіоактивні ізотопи,які за своїми хімічними властивостями мало відрізняються від природного елемента. Можливо, через це й виникла ця плутанина.

Добова норма

Добова норма макроелемента становить приблизно 1 мг. Ця кількість досить легко поповнюється з їжею та питною водою. Усього в організмі розподілено приблизно 320 мг стронцію.

Але варто враховувати, що наш організм здатний засвоювати лише 10% елемента, що надходить, а отримуємо ми до 5 мг на добу.

Нестача стронцію

Недолік макроелемента лише теоретично може викликати деякі патології, але це показано лише у дослідах на тваринах. Поки що вчені не виявили негативного впливу дефіциту стронцію на організм людини.

На даний момент виявлено лише деякі залежності засвоєння цього макроелемента під впливом інших речовин, що знаходяться в організмі. Наприклад, цьому процесу сприяють деякі амінокислоти, прийом вітамінів D та лактози. А неприємну дію мають препарати, на основі сульфатів барію або натрію, а також продукти з великим вмістом харчових грубих волокон.

Існує ще одна неприємна особливість – у разі виникнення дефіциту кальцію організм починає накопичувати радіоактивний стронцій навіть із повітря (часто забрудненого промисловими підприємствами).

Чим небезпечний стронцій для людини і в чому полягає її шкода?

Стронцій, все-таки здатний надавати шкідливий радіоактивний вплив. Сам елемент собою мало шкоди, досі встановлена ​​критична доза. А ось його ізотопи можуть спричинити хвороби та різноманітні порушення. Як і натуральний стронцій, він накопичується в самому скелеті, але його дія викликає ураження кісткового мозку та руйнування самої структури кісток. Він може вражати клітини головного мозку та печінки, і таким чином викликати виникнення новоутворень та пухлин.

Але один із найстрашніших наслідків впливу ізотопу – це променева хвороба.У нашій країні досі відчуваються наслідки катастрофи в Чорнобилі і накопичені запаси радіоактивного стронцію дають про себе знати у ґрунті, воді та самій атмосфері. Також отримати велику дозу можна працюючи на підприємствах, які використовують елемент – там найвищий рівень захворювань саркомою кісток і лейкемією.

Але й природний стронцій здатний викликати неприємні наслідки. Через досить рідкісний збіг обставин на кшталт неповноцінного раціону, нестачі кальцію, вітаміну D та дисбалансу в організмі елементів, на кшталт селену та молібдену, набувають розвитку специфічні захворювання – стронцієвий рахіт та рівська хвороба. Остання отримала ім'я від місцевості, де на них ще в 19 столітті страждали місцеві жителі. Вони ставали інвалідами через викривлення структури скелета, кісток та суглобів. Причому страждали переважно ті люди, які з дитинства росли в цих місцях. Лише у 20 столітті з'ясували, що води місцевої річки містили підвищену кількість елемента. А в період зростання саме кістково-суглобова система зазнає найбільшого впливу.

Попадання оксиду стронцію на слизові оболонки рота чи очей, здатні викликати опіки та глибокі ушкодження. А вдихання його з повітрям може сприяти розвитку патологічних хвороб у легенях – фіброз, бронхіт, а також серцева недостатність.

Як лікування зазвичай застосовують препарати на основі кальцію, магнію, сульфатів натрію або барію. Також можливе використання комплексоутворювачів, які пов'язують та виводять радіоактивні токсини з клітин.

Потрапляючи у ґрунт, токсичний ізотоп стронцію здатний таким чином накопичуватися у волокнах рослин, а потім і в організмах тварин. Таким чином, людський організм повільно, але правильно накопичує токсини, вживаючи отруєні продукти. Небагато врятувати становище може термічна обробка продуктів, що сприяє досить значному зниженню вмісту шкідливого токсину в них.

Цей радіонуклеїд дуже складно виводиться з організму, адже майже півроку йому може знадобитися, щоб позбутися хоча б половини накопиченого запасу.

У яких продуктах харчування міститься?

Показання для лікування препаратами на основі цього елемента

Показання до призначення макроелемента, незважаючи на його можливу токсичність все ж таки є. І навіть радіоактивний ізотоп застосовується з медичною метою. Його випромінювання у дозволених дозах може надавати лікувальну дію на ерозії, пухлини на шкірі та слизових оболонках. При більш глибоких вогнищах цей спосіб вже використовується.

Також його сполуки є препаратами для лікування епілепсії, нефритів та виправлення деформації в дитячому віці ортопедами. Певною мірою може бути протиглистовим засобом.

Металевий стронцій зараз одержують алюмотермічним способом. Окис SrO змішують з порошком або стружкою алюмінію і при температурі 1100...1150°C електровакуумної печі (тиск 0,01 мм ртутного стовпа) починають реакцію:

4SrO + 2Аl → 3Sr + Аl 2 O 3 · SrO.

Електроліз сполук стронцію (метод, яким користувався ще Деві) менш ефективний.

Застосування металевого стронцію

Стронцій – активний метал. Це перешкоджає його широкому застосуванню у техніці. Але, з іншого боку, висока хімічна активність стронцію дозволяє використовувати його у певних галузях народного господарства. Зокрема, його застосовують при виплавці міді та бронз – стронцій пов'язує сірку, фосфор, вуглець та підвищує плинність шлаку. Таким чином, стронцій сприяє очищенню металу від численних домішок. Крім того, добавка стронцію підвищує твердість міді, майже не знижуючи її електропровідності. В електровакуумні трубки стронцій вводять, щоб поглинути залишки кисню та азоту, зробити вакуум глибшим. Багаторазово очищений стронцій використовують як відновник при отриманні урану.

Додатково:

Стронцій-90 (англ. strontium-90) - радіоактивний нуклід хімічного елемента стронцію з атомним номером 38 імасовим числом 90. Утворюється переважно при розподіл ядер в ядерних реакторах і ядерної зброї.

У довкілля 90 Sr потрапляє переважно при ядерних вибухах та викидах з АЕС.

Стронцій є аналогом кальцію і здатний міцно відкладатися у кістках. Тривалий радіаційний вплив 90 Sr та продуктів його розпаду вражає кісткову тканину та кістковий мозок, що призводить до розвитку променевої хвороби, пухлин кровотворної тканини та кісток.

Застосування:

90 Sr застосовується у виробництві радіоізотопних джерел енергії у вигляді титанату стронцію (щільність 4,8 г/см³, енерговиділення близько 0,54 Вт/см³).

Одне з широких застосувань 90 Sr – контрольні джерела дозиметричних приладів, у тому числі військового призначення та Цивільної оборони. Найбільш поширений - типу «Б-8» виконаний як металева підкладка, що містить у поглибленні краплю епоксидної смоли, що містить сполуку 90 Sr. Для забезпечення захисту від утворення радіоактивного пилу через ерозію препарат закритий тонким шаром фольги. Фактично такі джерела іонізуючого випромінювання є комплексом 90 Sr - 90 Y, оскільки ітрій безперервно утворюється при розпаді стронцію. 90 Sr - 90 Y є практично чистим бета-джерелом. На відміну від гамма-радіоактивних препаратів бета-препарати легко екранувати відносно тонким (близько 1 мм) шаром сталі, що зумовило вибір бета-препарату для перевірочних цілей, починаючи з другого покоління військової дозиметричної апаратури (ДП-2, ДП-12, ДП- 63).

Стронцій – сріблясто-білий, м'який, пластичний метал. Хімічно він дуже активний, як і всі лужноземельні метали. Ступінь окислення + 2. Стронцій безпосередньо з'єднується при нагріванні з галогенами, фосфором, сіркою, вуглецем, воднем і навіть із азотом (при температурі вище 400°С).

Висновок

Отже, часто стронцій застосовують в хімії, метеллургії, перотехніці, атомноводневої енергетиці і тд. І тому цей хімічний елемент все впевненіше прокладає собі дорогу в промисловість, попит на нього безперервно зростає. Стронцій так само корисний у медицині. Дія на організм людини природного стронцію (малотоксичного, що широко використовується для лікування остеопорозу). Радіоактивний стронцій практично завжди негативно впливає на організм людини.

А чи зможе природа задовольнити потреби людства у цьому металі?

У природі є досить великі так звані вулканогенно-осадові родовища стронцію, наприклад, у пустелях Каліфорнії та Арізони в США (До речі, помічено, що стронцій «любить» жаркий клімат, тому в північних країнах він зустрічається набагато рідше.). У третинну епоху цей район був ареною бурхливої ​​вулканічної діяльності.

Термальні води, що піднімалися разом із лавою із земних надр, були багаті стронцієм. Розташовані серед вулканів озера накопичували цей елемент, утворюючи за тисячоліття дуже солідні його запаси.

Є стронцій і у водах Кара-Богаз-Гола. Постійне випаровування вод затоки призводить до того, що концентрація солей безперервно зростає і нарешті досягає точки насичення - солі випадають в осад. Зміст стронцію у цих опадах іноді становить 1 - 2%.

Декілька років тому геологи виявили значне родовище целестину в горах Туркменії. Блакитні пласти цього цінного мінералу залягають на схилах ущелин та глибоких каньйонів Куштангтау – гірського хребта у південно-західній частині Паміро-Алаю. Немає сумніву, що туркменський «небесний» камінь успішно слугуватиме нашому народному господарству.

Природі не властива квапливість: зараз людина використовує запаси стронцію, які вона почала створювати мільйони років тому. Але й сьогодні у глибинах землі, у товщі морів та океанів відбуваються складні хімічні процеси, виникають скупчення цінних елементів, народжуються нові скарби, але дістануться вони вже не нам, а нашим далеким-далеким нащадкам.

Список літератури

Енциклопедія Навколишній світ

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

Вікіпедія «Стронцій»

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

3. Популярна бібліотека хімічних елементів

Стронцій- Елемент головної підгрупи другої групи, п'ятого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 38. Позначається символом Sr (лат. Strontium). Проста речовина стронцій - м'який, ковкий та пластичний лужноземельний метал сріблясто-білого кольору. Має високу хімічну активність, на повітрі швидко реагує з вологою і киснем, покриваючись жовтою оксидною плівкою.

У 1764 р. у свинцевому руднику поблизу шотландського села Стронціан було знайдено мінерал, який назвали стронціанітом. Довгий час його вважали різновидом флюориту CaF2 або вітрита ВаCO3, але в 1790 р. англійські мінералоги Кроуфорд і Крюїкшенк проаналізували цей мінерал і встановили, що в ньому міститься нова «земля», а говорячи нинішньою мовою, окис.

Незалежно від них той же мінерал вивчав інший англійський хімік – Хоп. Прийшовши до таких результатів, він оголосив, що в стронціаніті є новий елемент - метал стронцій.

Очевидно, відкриття вже «витало в повітрі», бо майже одночасно повідомив про виявлення нової «землі» та видний німецький хімік Клапрот.

У ті ж роки на сліди «стронціанової землі» натрапив і відомий російський хімік – академік Товій Єгорович Ловіц. Його давно цікавив мінерал, відомий під назвою важкого шпату. У цьому мінералі (його склад BaSO4) Карл Шееле відкрив у 1774 р. окис нового елемента барію. Не знаємо, чому Ловиць був небайдужий саме до важкого шпату; відомо тільки, що вчений, який відкрив адсорбційні властивості вугілля і зробив ще багато в галузі загальної та органічної хімії, колекціонував зразки цього мінералу. Але Ловіц не був просто збирачем, невдовзі він почав систематично досліджувати важкий шпат і в 1792 р. дійшов висновку, що в цьому мінералі міститься невідома домішка. Він зумів витягти зі своєї колекції досить багато – більше 100 г нової «землі» та продовжував досліджувати її властивості. Результати дослідження були опубліковані у 1795 р.

Так майже одночасно кілька дослідників у різних країнах впритул підійшли до відкриття стронцію. Але в елементарному вигляді його виділили лише 1808 р.

Видатний вчений свого часу Хемфрі Деві розумів уже, що елемент стронціанової землі має бути, мабуть, лужноземельним металом, і отримав його електроліз, тобто. тим самим способом, як і кальцій, магній, барій. А якщо говорити конкретніше, то перший у світі металевий стронцій був отриманий при електроліз його зволоженого гідроксиду. Стронцій, що виділявся на катоді, миттєво з'єднувався з ртуттю, утворюючи амальгаму. Розклавши амальгаму нагріванням, Деві виділив чистий метал.

Його назва походить від села Strontian у Шотландії, де було виявлено мінерал, що містить стронцій. В 1790 стронцій був ідентифікований як індивідуальний елемент А. Крофордом і В. Крюікшенком. Вперше виділив металевий стронцій Г. Деві у 1808 році.

Отримання:

Перед стронцію припадає 0,008 % загальної кількості атомів земної кори. Крім силікатних порід стронцій зустрічається у вигляді своїх важкорозчинних вуглекислих та сірчанокислих солей: SrCO 3 – стронціаніт, SrSO 4 – целестин.
У вільному стані може бути отриманий розжарюванням оксиду з металевим алюмінієм у високому вакуумі:
3SrO+2Al=Al 2 O 3 +3Sr

Фізичні властивості:

Як і кальцій, стронцій є ковким золотисто-жовтим металом, він значно м'якший за кальцій. Летючі з'єднання стронцію фарбують полум'я в карміново-червоний колір.

Хімічні властивості:

На повітрі стронцій покривається плівкою, що містить поряд з оксидом пероксид і нітрид стронцію. Внаслідок швидкого окислення метал зберігають у мінеральному маслі або запаяним в ампули.
Реагує при нагріванні з воднем та азотом, галогенами. Легко витісняє водень не лише з розведених кислот, а й із води. Розчиняється в рідкому аміаку. У своїх з'єднаннях двовалентний.

Найважливіші сполуки:

Оксид стронціюявляє собою білу тугоплавку речовину, що енергійно приєднує воду з утворенням білого гідроксиду. Поряд із оксидом відомий білий пероксид стронцію(II)
Гідроксид стронцію, Sr(OH) 2- сильна основа, добре розчинна у воді. При взаємодії з кислотами оксид та гідроксид легко утворюють солі, як правило, безбарвні.
Нітрат стронцію, Sr(NO 3) 2виділяється у вигляді кристалогідратів, які дуже легко розчиняються у воді. Нітрати аналогічні за складом хлорати, бромати, йодати.
Розчинність солей у воді зменшується в ряду: Ca – Sr – Ba та Cl – Br – I.
Сульфід стронціюявляє собою тверду білу речовину. Відомі полісульфіди стронцію SrS n.

Застосування:

Стронцій – геттер в електровакуумних приладах, модифікатор сплавів, чавунів та сталей. Радіоактивні ізотопи 89 Sr та 90 Sr використовуються як джерела b-випромінювання.
Нітрат стронцію служить у піротехніці для виготовлення складів, що дають при згорянні яскраво забарвлене полум'я червоного кольору (феєрверки та сигнальні ракети).
Багато сполук стронцію використовуються як компоненти керамік, люмінофори, оптичні матеріали.
Стронцій здатний накопичуватись в організмі людини, замінюючи кальцій, що веде до підвищення крихкості кісток. Але якщо це не природний стронцій, а утворюється в результаті ядерних вибухів 90 Sr, то наслідки набагато важчі: ураження кісткового мозку, лейкемія, променева хвороба.

Ельмік Галина

Див. також:
С.І. Венецький. Про рідкісні та розсіяні. Розповіді про метали.

Номер атома 38 масою 87,62. У природі зустрічається у стабільному стані у вигляді 4-х ізотопів: 84, 86, 87, 88. Найпоширеніший у природі 88. У зв'язку з розпадом природного рубідія 87 точну кількість стронцію з часом змінюється. Людиною було отримано радіоактивні атоми з номерами 80-97.

Причому з урану отриманий ізотоп, що найчастіше застосовується. Стронцій 90. Історія відкриття елемента йде у далекі 90-ті роки вісімнадцятого століття. Ще 1787 року стронцій було вперше виділено з мінералу стронціаніту поблизу села Стронціана у Шотландії.

Перші дослідження провели вчені-хіміки Адер Кроуфорд та Мартін Генріх Клапот. У Росії дослідження стронціанової землі проводив Тобіаш Ловіц. Відмінною характеристикою стало горіння яскраво-червоним полум'ям.

Опис та властивості стронцію

Стронцій формула- Sr. Є поліморфним металом білого забарвлення з сріблястим відливом. У зв'язку з швидкою реакцією в чистому вигляді з киснем повітря набуває оксидної плівки з жовтим відтінком. Стронцій металдуже м'який і легко піддається куванню.

Представлений у трьох модифікаціях: кубічні гранецентровані кристалічні грати – до 231 °С, гексагональні – від 231 до 623 °С, кубічні об'ємоцентровані – при температурі вище 623 °С. Атом стронціюмає будову зовнішньої електронної оболонки 5s2. У реакціях окислюється і набуває форми +2, іноді + 1. Будова атома стронцію: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2

Основні фізичні показники:

Атомний об'єм – 34 см 3 /г×атом;

Радіус атома – 2,15 А;

Щільність – 2,63 г/см 3 за 20 °С;

Тпл. = 770 ° С;

Ткіп. = 1380 ° С;

Уд. теплість 0,176 кал/г×град при 20 °С;

Тиск пари 10-3 мм ртутного стовпа при 462 ° С, 1 мм ртутного стовпа 733 ° С та 100 мм ртутного стовпа при 1092 ° С;

Поверхневий натяг 165 дин/см;

Твердість по Брінеллю 13 кг/мм2;

Хімічна характеристика стронцію. За реакційною здатністю стронцій близький до своїх братів про групу барію та кальцію. За звичайних умов швидко взаємодіє з киснем атмосферного повітря. Утворюється оксид стронцію SrO та SrO 2 з жовтуватим відтінком.

Як і всі лужноземельні метали реагує з водою – утворюється гідроксид стронцію. Дуже активно відбувається взаємодія з галогенами - утворюються галогеніди. Порошкоподібна форма металу дуже швидко запалюється навіть при кімнатній температурі та атмосферному тиску.

Особливо важливими при цьому є йодид і хлорид стронцію. При нагріванні активно з'єднується з вуглекислим газом, утворюється карбонат та гідрокарбонат. У газовій фазі при додаванні водню утворюється гідрид SrH 2 . Найбільш поширені також такі сполуки: карбід – сполуки на основі вуглецю (SrC 2), амід – з аміаком у газоподібному стані (Sr(NH 2) 2), сульфід – з сіркою (SrS), селенід – з селеном (SrSe) та деякі інші.

Стронцій у розплавленому станілегко поєднується з такими металами, як алюміній, залізо, барій та інші. Відбувається гомогенезація розплаву з одержанням інтерметалідів. Стронцій легко реагує із розведеними кислотами. Величезна кількість різноманітних солей виходить у реакціях з органічними та мінеральними кислотами.

Однак виявляючи високу реакційну здатність із слабкими кислотами, з концентрованими, навпаки, активності не виявляє. Тому сульфати, нітрати, нітрити та інші солі стронціюодержують реакції з розведеними кислотами. Основна маса солей пофарбована в білий колір з різним ступенем розчинності у воді (на основі мінеральних кислот, як правило, розчиняються краще).

Характеристика стронціюяк радіоактивний елемент. Радіоактивний ізотоп отримують в ядерних реакторах протягом β-розпаду рубідія 90, після чого стронцій проходить стадію β-розпаду з отриманням нукліду ітрію 90. Період напіврозпаду стронціюдорівнює 28,79 років.

Родовища та видобуток стронцію

Стронцій широко поширений у природі. Елемент у вигляді руд залягає у земній корі. У світовому океані є понад 24% загального запасу елемента. Природні запаси існує тільки у зв'язаному стані і є мінералами, загальна кількість яких налічує не менше 40. У землі країн СНД, Західної Європи, Північної Америці, переважно в Канаді, знайдені найбільші поклади руди: стронціаніту — стронцію карбонат і стронцію сульфат.

Промислові способи одержання металу засновані на обробці мінеральних руд різними сполуками. Після цього здійснюють термічне розкладання сполук, або електролітичну дію. Однак у результаті подібних реакцій утворюється порошкоподібна форма металу, яка дуже легко запалюється, або вихід елемента дуже низький і одержують із домішками. Тому нині вищеописані методи не використовуються.

Найбільш популярним залишається відновлення оксиду стронцію з додаванням металевого алюмінію та крем'яного піску. Реакція проходить у вакуумній трубці, виконаній із сталі за дуже високих температур вище 1000 °С. Очищення елемента здійснюють перегонкою також під вакуумом. Для атомної енергетики надзвичайно важливим є отримання радіоактивних ізотопів.

Їх одержують у реакторах протягом напіврозпаду Урану 235. Ізотоп Sr 89 ( напіврозпад стронцію 50,5 діб) утворюється після розпаду з виділенням величезної кількості енергії зі стабільного ізотопу. Стронцій є незамінною частиною тваринного та рослинного світу. Багато організмів накопичують елемент у собі разом із кальцієм і фосфором.

Застосування стронцію

У вигляді металу використовують як легуючий агент. Додає ковкість та пластичність. У суміші з барієм та кальцієм вибухонебезпечний. Є частиною термітних сумішей.

Використання з'єднань стронцію:

SrO – частина оксидних катодів, піротехнічних сумішей.

SrCO 3 - отримують спеціальні покриття - хімічно стабільні та термічностійкі глазурі.

Sr(NO 3) 2 – компонент піротехнічних речовин сигнальних ракет.

SrSO 4 – наповнювач для фарб та гуми.

SrCrO 4 - компонент лаків та ґрунтовок в авіабудуванні.

SrTiO 3 – матеріал виробництва діелектричних антен, провідників та датчиків.

SrF 2 - використовують при виробництві спеціалізованих.

SrCl 2 – компонент піротехнічних складів, косметичних засобів та медичних препаратів.

SrS використовують у виробництві добавок для виготовлення шкіри.

90 Стронцій 137цезій використовують як компонент радіоактивного палива.

Найкорисніша речовина на основі органічних сполук стронцію ранелат- Стимулятор зростання кісткової тканини. Даним препаратом проводять лікування остеопорозу.

Ціна стронцію

Металевий стронцій найчастіше продають у вигляді сполук. Ціни на з'єднання стронціюваріюється в широких межах: Нітрат - 3,8 USD, Хлорид - 500-800 рублів, Ранелат як препаратів від 1500 до 2500 рублів.