Среди искусственных изотопов Стронций его долгоживущий радионуклид 90Sr - один из важных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Попадая в окружающую среду, 90Sr характеризуется способностью включаться (главным образом вместе с Ca) в процессы обмена веществ у растений, животных и человека. Поэтому при оценке загрязнения биосферы 90Sr принято рассчитывать отношение 90Sr/Ca в стронциевых единицах (1 с. е. = 1 мк мккюри 90Sr на 1 г Ca). При передвижении 90Sr и Ca по биологическим и пищевым цепям происходит дискриминация Стронций, для количественного выражения которой находят «коэффициент дискриминации», отношение 90Sr/Ca в последующем звене биологической или пищевой цепи к этой же величине в предыдущем звене. В конечном звене пищевой цепи концентрация 90Sr, как правило, значительно меньше, чем в начальном.
В растения 90Sr может поступать непосредственно при прямом загрязнении листьев или из почвы через корни (при этом большое влияние имеет тип почвы, сё влажность, pH, содержание Ca и органических веществ и т.д.). Относительно больше накапливают 90Sr бобовые растения, корне- и клубнеплоды, меньше - злаки, в том числе зерновые, и лён. В семенах и плодах накапливается значительно меньше 90Sr, чем в др. органах (например, в листьях и стеблях пшеницы 90Sr в 10 раз больше, чем в зерне). У животных (поступает в основном с растительной пищей) и человека (поступает в основном с коровьим молоком и рыбой) 90Sr накапливается главным образом в костях. Величина отложения 90Sr в организме животных и человека зависит от возраста особи, количества поступающего радионуклида, интенсивности роста новой костной ткани и др. Большую опасность 90Sr представляет для детей, в организм которых он поступает с молоком и накапливается в быстро растущей костной ткани.
Биологическое действие 90Sr связано с характером его распределения в организме (накопление в скелете) и зависит от дозы b-облучения, создаваемого им и его дочерним радиоизотопом 90Y. При длительном поступлении 90Sr в организм даже в относительно небольших количествах, в результате непрерывного облучения костной ткани, могут развиваться лейкемия и рак костей. Существенные изменения в костной ткани наблюдаются при содержании 90Sr в рационе около 1 мккюри на 1 г Ca. Заключение в 1963 в Москве Договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой привело к почти полному освобождению атмосферы от 90Sr и уменьшению его подвижных форм в почве .
Основным источником загрязнения природы радиоактивным стронцием были испытания ядерного оружия и аварии на атомных электростанциях
Поэтому из радиоактивных изотопов стронция наибольший практический интерес представляют нуклиды с массовыми числами 89 и 90, выход которых, в большом количестве наблюдается в реакциях деления урана и плутония.
Выпавший на поверхность Земли радиоактивный стронций попадает в почву. Из почвы радионуклиды через корневую систему поступают в растения. Следует заметить, что на этом этапе большую роль играют свойства почвы и вид растения.
Выпадающие на поверхность почвы радионуклиды на протяжении многих лет могут оставаться в её верхних слоях. И ТОЛЬКО если почва бедна такими минералами как кальций, калий, натрий, фосфор создаются благоприятные условия для миграции радионуклидов в самой почве и по цепи почва – растение. В первую очередь это относится к дерново-подзолистым и песчано-суглинистым почвам. В чернозёмных почвах подвижность радионуклидов крайне затруднена. Теперь о растениях. В наибольших количествах стронций накапливается в бобовых, корнеплодах, и в меньшей мере (в 3-7 раз) в злаковых.
Стронций -90 - чистый бета-излучатель с периодом полураспада 29.12 лет. 90Sr - чистый бета-излучатель с максимальной энергией 0,54 эВ. При распаде он образует дочерний радионуклид 90Y с периодом полураспада 64 ч. Как и 137Сs, 90Sr может находиться в растворимой и нерастворимой в воде формах. Особенности поведения этого радионуклида в организме человека. Практически весь попавший в организм стронция-9О центрируется в костной ткани. Объясняется это тем, что стронций - химический аналог кальция, а соединения кальция - основной минеральный компонент кости. У детей минеральный обмен в костных тканях интенсивней, чем у взрослых, поэтому в их скелете стронций-90 накапливается в большем количестве, но и выводится быстрее .
Для человека период его полувыведения стронция-90 - 90-154 суток . От депонированного в костной ткани стронция-90 страдает, в первую очередь, красный костный мозг - основная кроветворная ткань, которая к тому же очень радиочувствительная. От стронция-90 накопленного в тазовых костях, облучаются генеративные ткани. Поэтому для этого радионуклида установлены низкие ПДК - примерно в 100 раз ниже, чем для цезия-1З7.
В организм стронций-90 поступает только с пищей, причем в кишечнике всасывается до 20% от его поступления. Наибольшее содержание этого радионуклида в костной ткани жителей северного полушария было фиксировано в 1963-1965 гг. Тогда этот скачок был вызван глобальными выпадениями радиоактивных осадков от интенсивных испытаний ядерного оружия в атмосфере в 1961-1962 гг.
После аварии на чернобыльской АЭС вся территория со значительным загрязнением стронцием-90 оказалась в пределах 30- километровой зоны. Большое количество стронция-90 попало в водоемы, но в речной воде его концентрация нигде не превышала предельно допустимой для питьевой воды (кроме реки Припять в начале мая 1986 г. в ее нижнем течении).
Биологический период полувыведения для стронция-90 из мягких тканей – 5-8 суток, для костей – до 150 суток (16% выводится с Тэфф равным 3360 суток).
Отдал. Последствия - признаки извращения и замедленной перестройки кости, а также резкое сокращение ее кровеносной сети.
55.Цезий-137 период полурасспада,поступление в организм.
Цезий-137 - бета-излучатель с периодом полураспада 30.174 года. 137Сs открыт в 1860 г. немецкими учеными Кирхгофом и Бунзеном. Название получил от латинского слова caesius - голубой, по характерной яркой линии в синей области спектра. В настоящее время известно несколько изотопов цезия. Наибольшее практическое значение имеет 137Сs, один из наиболее долгоживущих продуктов деления урана.
Ядерная энергетика является источником поступления 137Сs в окружающую среду. Согласно опубликованным данным в 2000 году реакторами АЭС всех стран мира в атмосферу было выброшено около 22,2 х 1019 Бк 137Сs. Выброс 137Сs осуществляется не только в атмосферу, но и в океаны с атомных подводных лодок, танкеров, ледоколов, оснащенных ядерно-энергетическими установками. По своим химическим свойствам цезий близок к рубидию и калию - элементам 1 группы. Изотопы цезия при любом пути поступления в организм хорошо всасываются .
После аварии на ЧАЭС во внешнюю среду поступило 1.0 МКи цезия-137. В настоящее время это основной дозообразующий радионуклид на территориях, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС. От его содержания и поведения во внешней среде зависит пригодность загрязненных территорий для полноценной жизни.
Почвы Украинско-Белорусского Полесья имеют специфическую особенность - цезий-137 плохо фиксируется ими и, как следствие, он легко поступает в растения через корневую систему.
Изотопы цезия, являясь продуктами деления урана, включаются в биологический круговорот и свободно мигрируют по различным биологическим цепочкам. В настоящее время 137Сs обнаруживается в организме различных животных и человека. Следует отметить, что стабильный цезий входит в состав организма человека и животных в количествах от 0,002 до 0,6 мкг на 1 г мягкой ткани.
Всасывание 137Сs в ЖКТ животных и человека составляет 100% . В отдельных участках ЖКТ всасывание 137Сs происходит с различной скоростью. Через дыхательные пути в организм человека поступление 137Сs составляет 0,25% величины, поступающей с пищевым рационом. После перорального поступления цезия значительные количества всосавшегося радионуклида секретируются в кишечник, затем реабсорбируются в нисходящих отделах кишечника. Степень реабсорбции цезия может существенно различаться у разных видов животных. Поступив в кровь, он сравнительно равномерно распределяется по органам и тканям. Путь поступления и вид животного не влияют на характер распределения изотопа.
Определение 137Сs в организме человека проводят по измерению гамма-излучения от тела и бета-, гамма-излучению от выделений (моча, кал). Для этой цели используют бета-гамма-радиометры и счетчик излучений человека (СИЧ). По отдельным пикам спектра, соответствующим различным гамма-излучателям, можно определить их активность в организме. С целью профилактики радиационных поражений 137Сs все работы с жидкими и твердыми соединениями рекомендуется проводить в герметичных боксах. Для предупреждения попадания цезия и его соединений внутрь организма необходимо использовать средства индивидуальной защиты и соблюдать правила личной гигиены.
Эффективный период полувыведения долгоживущих изотопов определяется в основном биологическим периодом полувыведения, короткоживущих – периодом полураспада. Биологический период полувыведения разнообразен – от нескольких часов (криптон, ксенон, радон) до нескольких лет (скандий, иттрий, цирконий, актиний). Эффективный период полувыведения колеблется от нескольких часов (натрий-24,медь-64), суток (йод-131, фосфор-23, сера-35), до десятков лет (радий-226, стронций-90).
Биологический период полувыведения для цезия-137 из организма равен 70 суткам, из мышц, легких и скелета – 140 суток.
В окружающую среду 90 Sr попадает преимущественно при ядерных взрывах и выбросах с АЭС .
В свою очередь, 90 Sr претерпевает β − -распад, переходя в радиоактивный иттрий 90 Y (вероятность 100 % , энергия распада 545,9(14) кэВ ):
Биологическое действие
Стронций является химическим аналогом кальция, поэтому он наиболее эффективно откладывается в костной ткани. В мягких тканях задерживается менее 1 %. За счёт отложения в костной ткани, он облучает костную ткань и костный мозг. Так как у красного костного мозга взвешивающий коэффициент в 12 раз больше, чем у костной ткани, то именно он является критическим органом при попадании стронция-90 в организм, что увеличивает риск заболеть лейкемией. А поступление большого количества изотопа может вызвать лучевую болезнь .
Получение
Применение
90 Sr применяется в производстве 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).
См. также
Напишите отзыв о статье "Стронций-90"
Примечания
Литература
- Измеритель мощности дозы (рентгенметр) ДП-5Б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЕЯ2.807.023 ТО
- Рентгенметр «ДП-2». Описание и инструкция. Технический формуляр. 1964 г.
- Гражданская оборона. Издание 8. М., «Просвещение», 1975.
Отрывок, характеризующий Стронций-90
– Садись, – сказал Кутузов и, заметив, что Болконский медлит, – мне хорошие офицеры самому нужны, самому нужны.Они сели в коляску и молча проехали несколько минут.
– Еще впереди много, много всего будет, – сказал он со старческим выражением проницательности, как будто поняв всё, что делалось в душе Болконского. – Ежели из отряда его придет завтра одна десятая часть, я буду Бога благодарить, – прибавил Кутузов, как бы говоря сам с собой.
Князь Андрей взглянул на Кутузова, и ему невольно бросились в глаза, в полуаршине от него, чисто промытые сборки шрама на виске Кутузова, где измаильская пуля пронизала ему голову, и его вытекший глаз. «Да, он имеет право так спокойно говорить о погибели этих людей!» подумал Болконский.
– От этого я и прошу отправить меня в этот отряд, – сказал он.
Кутузов не ответил. Он, казалось, уж забыл о том, что было сказано им, и сидел задумавшись. Через пять минут, плавно раскачиваясь на мягких рессорах коляски, Кутузов обратился к князю Андрею. На лице его не было и следа волнения. Он с тонкою насмешливостью расспрашивал князя Андрея о подробностях его свидания с императором, об отзывах, слышанных при дворе о кремском деле, и о некоторых общих знакомых женщинах.
Кутузов чрез своего лазутчика получил 1 го ноября известие, ставившее командуемую им армию почти в безвыходное положение. Лазутчик доносил, что французы в огромных силах, перейдя венский мост, направились на путь сообщения Кутузова с войсками, шедшими из России. Ежели бы Кутузов решился оставаться в Кремсе, то полуторастатысячная армия Наполеона отрезала бы его от всех сообщений, окружила бы его сорокатысячную изнуренную армию, и он находился бы в положении Мака под Ульмом. Ежели бы Кутузов решился оставить дорогу, ведшую на сообщения с войсками из России, то он должен был вступить без дороги в неизвестные края Богемских
гор, защищаясь от превосходного силами неприятеля, и оставить всякую надежду на сообщение с Буксгевденом. Ежели бы Кутузов решился отступать по дороге из Кремса в Ольмюц на соединение с войсками из России, то он рисковал быть предупрежденным на этой дороге французами, перешедшими мост в Вене, и таким образом быть принужденным принять сражение на походе, со всеми тяжестями и обозами, и имея дело с неприятелем, втрое превосходившим его и окружавшим его с двух сторон.
Кутузов избрал этот последний выход.
Французы, как доносил лазутчик, перейдя мост в Вене, усиленным маршем шли на Цнайм, лежавший на пути отступления Кутузова, впереди его более чем на сто верст. Достигнуть Цнайма прежде французов – значило получить большую надежду на спасение армии; дать французам предупредить себя в Цнайме – значило наверное подвергнуть всю армию позору, подобному ульмскому, или общей гибели. Но предупредить французов со всею армией было невозможно. Дорога французов от Вены до Цнайма была короче и лучше, чем дорога русских от Кремса до Цнайма.
В ночь получения известия Кутузов послал четырехтысячный авангард Багратиона направо горами с кремско цнаймской дороги на венско цнаймскую. Багратион должен был пройти без отдыха этот переход, остановиться лицом к Вене и задом к Цнайму, и ежели бы ему удалось предупредить французов, то он должен был задерживать их, сколько мог. Сам же Кутузов со всеми тяжестями тронулся к Цнайму.
Пройдя с голодными, разутыми солдатами, без дороги, по горам, в бурную ночь сорок пять верст, растеряв третью часть отсталыми, Багратион вышел в Голлабрун на венско цнаймскую дорогу несколькими часами прежде французов, подходивших к Голлабруну из Вены. Кутузову надо было итти еще целые сутки с своими обозами, чтобы достигнуть Цнайма, и потому, чтобы спасти армию, Багратион должен был с четырьмя тысячами голодных, измученных солдат удерживать в продолжение суток всю неприятельскую армию, встретившуюся с ним в Голлабруне, что было, очевидно, невозможно. Но странная судьба сделала невозможное возможным. Успех того обмана, который без боя отдал венский мост в руки французов, побудил Мюрата пытаться обмануть так же и Кутузова. Мюрат, встретив слабый отряд Багратиона на цнаймской дороге, подумал, что это была вся армия Кутузова. Чтобы несомненно раздавить эту армию, он поджидал отставшие по дороге из Вены войска и с этою целью предложил перемирие на три дня, с условием, чтобы те и другие войска не изменяли своих положений и не трогались с места. Мюрат уверял, что уже идут переговоры о мире и что потому, избегая бесполезного пролития крови, он предлагает перемирие. Австрийский генерал граф Ностиц, стоявший на аванпостах, поверил словам парламентера Мюрата и отступил, открыв отряд Багратиона. Другой парламентер поехал в русскую цепь объявить то же известие о мирных переговорах и предложить перемирие русским войскам на три дня. Багратион отвечал, что он не может принимать или не принимать перемирия, и с донесением о сделанном ему предложении послал к Кутузову своего адъютанта.
В 1787 году неподалеку от шотландского поселения Стронциан, в шахте по добыче свинца, был найден до этого времени неизвестный минерал. В честь деревни он был назван стронцианитом. А название ученые дали в честь этого минерала. Каковы его свойства, чем это вещество может быть полезно или опасно?
Первые исследования стронция
После открытия стронцианита ученые относили этот минерал к разным категориям. Одни считали, что он принадлежит к флюоритам, другие - к витеритам. Однако немного позднее ясность относительно этого вещества была внесена шотландским химиком Т. Хопом. Тогда еще не было известно, что исследуемое вещество может иметь период полураспада. Стронций был также объектом изучения химика А. Лавуазье, а также Гемфри Дэви. Существенный вклад в открытие этого вещества был также внесен русским ученым Товием Ловицем. Он, независимо от западных коллег, обнаружил присутствие этого металла в тяжелом шпате.
Немного теории. Что такое
Каждому известно, что сегодня радионуклидом принято называть радиоактивные изотопы. Что же такое Радионуклиды отличаются от других веществ тем, что их ядра являются нестабильными. Со временем они распадаются - происходит процесс радиоактивного распада. Во время этого процесса ядра превращаются в другие изотопы, и при этом происходит испускание радиоактивных лучей. Разные радионуклиды имеют разный уровень нестабильности. Существуют короткоживущие и долгоживущие изотопы. Короткоживущие распадаются очень быстро: на это уходят секунды, дни или месяцы. Для долгоживущих необходимы сотни, тысячи, а иногда и миллиарды лет. В каком бы количестве ни был взят изотоп, для того чтобы распалась половина его вещества, всегда требуется определенный промежуток времени - он и называется периодом полураспада.
Каков период полураспада стронция-90?
Как известно, радионуклиды и изотопы являются очень опасными для здоровья веществами. Что касается стронция, то его стабильные изотопы практически не представляют опасности для человека. Но радиоактивные изотопы способны к уничтожению всего живого. Причина, по которой одна из опасных форм стронция - стронций-90 - является опасной, - это его период полураспада. Стронций-90 распадается за 29 лет, и этот процесс всегда сопровождается выделением большого количества излучения. Этот элемент имеет способность быстро включаться в системы живых организмов и метаболизироваться.
Свойства стронция
На воздухе стронций очень быстро реагирует с водой, покрываясь желтой оксидной пленкой. В свободном виде этот элемент в природе не встречается. Его самые большие месторождения расположены в России, Аризоне, Калифорнии (США). Стронций является очень мягким металлом - его легко разрезать простым ножом. Но температура его плавления составляет 768 °С. Сплавы, в состав которых включен стронций, используются в пиротехнике. А также этот элемент применяют для восстановления урана.
Проникновение стронция в живые организмы
По своим химическим свойствам стронций очень похож на обычный кальций - этот элемент практически является его аналогом. Стронций-90 очень быстро откладывается в костных тканях, зубах, а также в жидкостях. При распаде этого элемента также образуется дочерний изотоп иттрий-90, который имеет очень короткий период полураспада. Стронций по этому параметру нельзя даже сравнивать с иттрием-90, который распадается всего лишь за 64 часа.
Иттрий-90 способен излучать бета-частицы. Он также очень быстро поражает костную ткань и особо чувствительный к нему костный мозг. Под действием мощного облучения в любом живом организме происходят серьезные физиологические изменения. Меняется клеточный состав, структура клеток также серьезно нарушается, что приводит к изменению в обмене веществ. Поэтому вопрос, какой период полураспада стронция-90, вовсе не праздный. В конечном счете этот элемент приводит к раку крови (лейкемии) и костей. А также он способен оказывать мощное влияние на структуру ДНК и генетику.
Скорость распространения в природе
Заражение стронцием-90 происходит в короткие сроки, так как он имеет очень короткий период полураспада. Стронций, образовавшийся после техногенных катастроф, передается по пищевым биологическим цепям, так как он заражает землю и воду. Изотоп также легко проникает в дыхательные пути животных и людей. Из земли стронций-90 быстро попадает в организм животных, растений, а затем и в организм людей, которые принимают зараженные продукты. Помимо этого изотоп способен не только поражать определенный организм, но и передавать уродства его потомкам. Стронций-90 также передается с молоком матери ребенку.
Этот изотоп принимает активное участие в обмене веществ у растений. В них вещество попадает из почвы через корни. Очень большое количество стронция накапливают такие виды растений, как бобовые, корнеплоды и клубнеплоды. В организме человека стронций накапливается главным образом в скелете. С возрастом количество отложенного стронция понижается. У мужчин изотоп накапливается больше, чем у женщин.
Самые опасные изотопы
Наряду с цезием-137 стронций-90 является одним из опаснейших и мощнейших радиоактивных загрязнителей, имеющих быстрый период полураспада. Стронций-90 очень часто попадает в окружающую среду в результате аварий на АЭС, а также ядерных испытаний. Ситуация осложняется тем, что наличие этого изотопа очень сложно определить даже в пробах почвы. В отличие от цезия, гамма-излучение которого выявляется очень легко, для определения содержания стронция-90 в почве требуется как минимум неделя.
Во время такого исследования пробу почвы или сельскохозяйственной продукции ученые сжигают особым образом, и только после этого можно говорить о том, есть ли в этом образце стронций. Этот метод абсолютно не подходит, когда нужно выявить количество изотопа, поглощенного человеческим организмом. Для такой диагностики белорусские ученые изобрели специальный шлем, регистрирующий бета-излучение.
Родственный стронцию-90 элемент
Самыми близкими по своим свойствам в данном отношении являются металлы цезий-137 и стронций-90. Период полураспада 30 лет имеет цезий-137. При радиационных катастрофах именно эти два элемента создают самое большое количество проблем. Считается, что в чудовищных последствиях аварии на ЧАЭС гамма-активный цезий виновен больше, чем стронций. Учитывая периоды полураспада этих веществ, можно сказать, что должно пройти не менее шестисот лет, прежде чем в чернобыльской зоне не останется этих изотопов.
Особенности полураспада изотопов
Для каждого вещества-изотопа строго определен период полураспада. Стронций-90 обладает периодом в 28 лет. Однако это не означает, что все его атомы исчезнут по прошествии 56 лет. Также не играет роли первоначальное количество изотопа. Во время распада некоторая часть стронция может меняться, превращаясь в более легкие элементы. Если период полураспада радиоактивного стронция равен 28 лет, то это означает следующее.
Через этот промежуток времени от первоначального количества изотопа останется половина. Еще по прошествии 28 лет - четверть и так далее. Получается, что стронций может загрязнить окружающую среду на десятки лет. Некоторые ученые округляют это число, обозначая, что период полураспада стронция - 29 лет. Через этот промежуток времени остается половина от вещества, но этого достаточно, чтобы стронций распространился далеко за пределы аварии.
Стронций 90 Sr - серебристый кальциеподобный металл, покрытый оксидной оболочкой, плохо вступает в реакцию, включаясь в метаболизм экосистемы по мере формирования сложных Са - Fe - Al - Sr - комплексов. Естественное содержание стабильного изотопа в почве, костных тканях, среде достигает 3,7 х 10 -2 %, в морской воде, мышечных тканях 7,6 х 10 -4 %. Биологические функции не выявлены; не токсичен, может замещать кальций. Радиоактивный изотоп в естественной среде отсутствует .
Стромнций -- 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.
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 почти через 30 лет Уильямом Крюйкшенком и Адером Кроуфордом. Выделен в чистом виде сэром Хемфри Дэви в 1808 году .
Стронций содержится в морской воде (0,1 мг/л), в почвах (0,035 масс%).
В природе стронций встречается в виде смеси 4 стабильных изотопов 84 Sr (0,56 %), 86 Sr (9,86 %), 87 Sr (7,02 %), 88 Sr (82,56 %)..
Существуют 3 способа получения металлического стронция:
Термическое разложение некоторых соединений
Электролиз
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.
Стронций -- мягкий серебристо-белый металл, обладает ковкостью и пластичностью, легко режется ножом.
Полиморфен -- известны три его модификации. До 215 о С устойчива кубическая гранецентрированная модификация (б-Sr), между 215 и 605 о С -- гексагональная (в-Sr), выше 605 о С -- кубическая объемно-центрированная модификация (г-Sr).
Температура плавления -- 768 о С, Температура кипения -- 1390 о С.
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 200 о С), азотом (выше 400 о С). Практически не реагирует с щелочами.
При высоких температурах реагирует с CO 2 , образуя карбид:
5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO (1)
Легко растворимы соли стронция с анионами Cl - , I - , NO 3 - . Соли с анионами F - , SO 4 2- , CO 3 2- , PO 4 3- мало растворимы.
Основные области применения стронция и его химических соединений -- это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, пищевая промышленность.
Стронций применяется для легирования меди и некоторых ее сплавов, для введения в аккумуляторные свинцовые сплавы, для обессеривания чугуна, меди и сталей.
Стронций чистотой 99,99--99,999 % применяется для восстановления урана .
Магнитотвёрдые ферриты стронция широко употребляются в качестве материалов для производства постоянных магнитов.
В пиротехнике применяются карбонат, нитрат, перхлорат стронция для окрашивания пламени в карминово-красный цвет. Сплав магний-стронций обладает сильнейшими пирофорными свойствами и находит применение в пиротехнике для зажигательных и сигнальных составов.
Радиоактивный 90 Sr (период полураспада 28,9 лет) применяется в производстве радиоизотопных источников тока в виде титанита стронция (плотность 4,8 г/смі, а энерговыделение около 0,54 Вт/смі).
Уранат стронция играет важную роль при получении водорода (стронциево-уранатный цикл, Лос-Аламос, США) термохимическим способом (атомно-водородная энергетика), и в частности разрабатываются способы непосредственного деления ядер урана в составе ураната стронция для получения тепла при разложении воды на водород и кислород.
Оксид стронция применяется в качестве компонента сверхпроводящих керамик.
Фторид стронция используется в качестве компонента твердотельных фторионных аккумуляторных батарей с громадной энергоемкостью и энергоплотностью.
Сплавы стронция с оловом и свинцом применяются для отливки токоотводов аккумуляторных батарей. Сплавы стронций-кадмий для анодов гальванических элементов.
Радиационные характеристики приведены в таблице 1 .
Таблица 1- Радиационные характеристики стронция 90
В случаях попадания изотопа в окружающую среду поступление стронция в организм зависит от степени и характера включенности метаболита в почвенные органические структуры, продукты питания и колеблется от 5 до 30%, при большем проникновении в детский организм. Независимо от пути поступления излучатель накапливается в скелете (в мягких тканях содержится не более 1%). Выводится из организма крайне плохо, что ведет к постоянному накоплению дозы при хроническом поступлении стронция в организм. В отличие от естественных в-активных аналогов (урана, тория и др.) стронций является эффективным в-излучателем, что меняет спектр радиационного воздействия, в том числе и на гонады, эндокринные железы, красный костный мозг и головной мозг. Накапливаемые дозы (фон) колеблется в пределах (до 0,2 х 10 -6 мкКи/г в костях при дозах порядка 4.5 х 10 -2 мЗв/год) .
Не следует путать действие на организм человека природного (нерадиоактивного, малотоксичного и более того, широко используемого для лечения остеопороза) и радиоактивных изотопов стронция. Изотоп стронция 90 Sr является радиоактивным с периодом полураспада 28.9 лет. 90 Sr претерпевает в-распад, переходя в радиоактивный 90 Y (период полураспада 64 ч.) Полный распад стронция-90, попавшего в окружающую среду, произойдет лишь через несколько сотен лет. 90 Sr образуется при ядерных взрывах и выбросах с АЭС.
По химическим реакциям радиоактивный и нерадиоактивные изотопы стронция практически не отличаются. Стронций природный -- составная часть микроорганизмов, растений и животных. Независимо от пути и ритма поступления в организм растворимые соединения стронция накапливаются в скелете. В мягких тканях задерживается менее 1 %. Путь поступления влияет на величину отложения стронция в скелете .
На поведение стронция в организме оказывает влияние вид, пол, возраст, а также беременность, и другие факторы. Например, в скелете мужчин отложения выше, чем в скелете женщин. Стронций является аналогом кальция. Стронций с большой скоростью накапливается в организме детей до четырехлетнего возраста, когда идет активное формирование костной ткани. Обмен стронция изменяется при некоторых заболеваниях органов пищеварения и сердечнососудистой системы. Пути попадания:
Вода (предельно допустимая концентрация стронция в воде в РФ -- 8 мг/л, а в США -- 4 мг/л)
Пища (томаты, свёкла, укроп, петрушка, редька, редис, лук, капуста, ячмень, рожь, пшеница)
Интратрахеальное поступление
Через кожу (накожное)
Ингаляционное (через воздух)
Из растений или через животных стронций-90 может непосредственно перейти в организм человека.
Люди, работа которых связана со стронцием (в медицине радиоактивный стронций используют в качестве аппликаторов при лечении кожных и глазных болезней. Основные области применения природного стронция -- это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, металлотермия, пищевая промышленность, пр-во магнитных материалов, радиоактивного -- пр-во атомных электрических батарей. атомно-водородная энергетика, радиоизотопные термоэлектрические генераторы и др.) .
Влияние нерадиоактивного стронция проявляется крайне редко и только при воздействии других факторов (дефицит кальция и витамина Д, неполноценное питание, нарушения соотношения микроэлементов таких как барий, молибден, селен и др.). Тогда он может вызывать у детей «стронциевый рахит» и «уровскую болезнь» -- поражение и деформация суставов, задержка роста и другие нарушения. Напротив, радиоактивный стронций практически всегда негативно воздействует на организм человека:
Откладывается в скелете (костях), поражает костную ткань и костный мозг, что приводит к развитию лучевой болезни, опухолей кроветворной ткани и костей.
Вызывает лейкемию и злокачественные опухоли (рак) костей, а также поражение печени и мозга
Изотоп стронция 90 Sr является радиоактивным с периодом полураспада 28,79 лет. 90 Sr претерпевает в-распад, переходя в радиоактивный иттрий 90 Y (период полураспада 64 часа). 90 Sr образуется при ядерных взрывах и выбросах с АЭС .
Стронций является аналогом кальция и способен прочно откладываться в костях. Длительное радиационное воздействие 90 Sr и 90 Y поражает костную ткань и костный мозг, что приводит к развитию лучевой болезни, опухолей кроветворной ткани и костей.
Попадая в почву, стронций-90 вместе с растворимыми соединениями кальция поступает в растения, из которых может непосредственно или через животных поступить в организм человека. Так создается цепь передачи радиоактивного стронция: почва - растения - животные - человек. Проникая в организм человека, стронций накапливается преимущественно в костях и подвергает, таким образом, организм длительному внутреннему радиоактивному воздействию. Результатом этого воздействия, как показывают исследования ученых, проведенные в опытах на животных (собаках, крысах и др.), является тяжелое заболевание организма. На первый план выступают повреждения кроветворных органов и развитие опухолей в костях. В обычных условиях «поставщиком» радиоактивного стронция являются экспериментальные взрывы ядерного и термоядерного оружия. Исследованиями американских ученых установлено, что даже малое лучевое воздействие, безусловно, вредно для здорового человека. Если же учесть, что и при крайне малых дозах этого воздействия наступают резкие изменения в тех клетках организма, от которых зависит воспроизводство потомства, то вполне понятно, что ядерные взрывы несут смертельную опасность еще... не родившимся! Свое название стронций получил от минерала - стронцианита (углекислой соли стронция), найденного в 1787 г. в Шотландии близ деревушки Стронциан. Английский исследователь А. Крофорд, изучая стронцианит, высказал предположение о наличии в нем новой еще не известной «земли». Индивидуальную особенность стронцианита установил также и Клапрот. Английский химик Т. Хоп в 1792 г. доказал наличие в стронцианите нового металла, выделенного в свободном виде в 1808 г. Г. Дэви .
Однако, независимо от западных ученых, русский химик Т.Е. Ловиц в 1792 г., исследуя минерал барит, пришел к заключению, что в нем, помимо окиси бария, в качестве примеси находится и «стронцианова земля». Чрезвычайно осторожный в своих заключениях, Ловиц не решился опубликовать их до окончания вторичной проверки опытов, требовавших накопления большого количества «стронциановой земли». Поэтому исследования Ловица «О стронциановой земле в тяжелом шпате», хотя и были опубликованы после исследований Клапрота, фактически же проведены раньше его. Они свидетельствуют об открытии стронция в новом минерале - сернокислом стронции, называемом теперь целестином. Из этого минерала простейшие морские организмы - радиолярии, акантарии - строят иглы своего скелета. Из иголочек отмирающих беспозвоночных образовались скопления и самого целестина