استرانسیوم

(تغییرمسیر از استرانسیم)

استرانسیوم (Strontium) یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است. نشانه کوتاه آن Sr و عدد اتمی آن ۳۸ است.

استرانسیم، 38Sr
Strontium-1.jpg
استرانسیم
تلفظ‎/ˈstrɒnʃiəm, -tiəm/‎ (STRON-shee-əm, -tee-əm)
ظاهرsilvery white metallic
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)۸۷٫۶۲(۱)[۱]
استرانسیم در جدول تناوبی
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
Ca

Sr

Ba
روبیدیماسترانسیمایتریم
عدد اتمی (Z)38
گروهگروه ۲ (فلزهای قلیایی خاکی)
دورهدوره 5
بلوکبلوک-s
دسته Alkaline earth metal
آرایش الکترونی[Kr] 5s2
2, 8, 18, 8, 2
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPجامد
نقطه ذوب1050 K ​(777 °C, ​1431 °F)
نقطه جوش1655 K ​(1382 °C, ​2520 °F)
چگالی (near r.t.)2.64 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)2.375 g/cm3
حرارت همجوشی7.43 kJ/mol
آنتالپی تبخیر 136.9 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی26.4 J/(mol·K)
فشار بخار
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K) 796 882 990 1139 1345 1646
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش+1,[۲] +2 (a strongly basic اکسید)
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: 0.95
انرژی یونش
  • 1st: 549.5 kJ/mol
  • 2nd: 1064.2 kJ/mol
  • 3rd: 4138 kJ/mol
شعاع اتمیempirical: 215 pm
شعاع کووالانسی pm 195±10
شعاع واندروالسی249 pm
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری استرانسیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری ​(fcc)
Face-centered cubic crystal structure for استرانسیم
انبساط حرارتی22.5 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی35.4 W/(m·K)
رسانش الکتریکی132 n Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسیparamagnetic
مدول برشی6.1 GPa
نسبت پواسون0.28
سختی موس1.5
شماره ثبت سی‌ای‌اس7440-24-6
ایزوتوپ‌های استرانسیم
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول
82Sr syn 25.36 d ε - 82Rb
83Sr syn 1.35 d ε - 83Rb
نشر پوزیترون 1.23 83Rb
γ 0.76, 0.36 -
84Sr 0.56% 84Sr ایزوتوپ پایدار است که 46 نوترون دارد
85Sr syn 64.84 d ε - 85Rb
γ 0.514D -
86Sr 9.86% 86Sr ایزوتوپ پایدار است که 48 نوترون دارد
87Sr 7.0% 87Sr ایزوتوپ پایدار است که 49 نوترون دارد
88Sr 82.58% 88Sr ایزوتوپ پایدار است که 50 نوترون دارد
89Sr syn 50.52 d ε 1.49 89Rb
β 0.909D 89Y
90Sr ایزوتوپ پرتوزای ناچیز 28.90 y β 0.546 90Y
| منابع

تاریخچهویرایش

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 به‌طور 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. نمکهای 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 90Sr است که نیمه عمر آن ۲۹ سال می‌باشد. 90Sr 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، سبک‌وزن 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.

ویژگی‌هاویرایش

اثراتویرایش

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 سلولها باعث سرطان می‌شود.

زیست‌محیطیویرایش

استرانسیم عنصری است که به‌طور طبیعی در بسیاری از بخش‌های محیط زیست مانند سنگها، خاک، آب و هوا وجود دارد. ترکیبات استرانسیم به آسانی در محیط زیست حرکت می‌کنند زیرا بسیاری از این ترکیبات در آب محلول هستند. استرانسیم به صورت غبار، همیشه و به میزان مشخصی در هوا وجود دارد. میزان استرانسیم موجود در هوا در اثر فعالیت‌های بشری مانند سوختن زغال و نفت، ذرات غباری که حاوی استرانسیم هستند در آب‌های سطحی، خاک یا سطح گیاهان ته‌نشین می‌شوند. ذراتی که ته نشست نکرده‌اند به هنگام ریزش باران یا برف به زمین برمی گردند؛ بنابراین مقدار استرانسیم در خاک یا کف آب‌های سطحی افزایش می‌یابد و با استرانسیم موجود مخلوط می‌شود. استرانسیم از طریق خاک و هوازدگی سنگها، وارد آب می‌شود. تنها بخش کوچکی از استرانسیم موجود در آب از گرد و غبار موجود در هواست. قسمت عمده استرانسیم موجود در آب به‌صورت محلول است. اما بخشی از آن هم به صورت معلق می‌باشد که در بعضی جاها باعث گل آلود شدن آب می‌شود. میزان استرانسیم در آب آشامیدنی زیاد نیست. معمولاً در اثر فعالیت‌های بشری و عمدتاً در اثر ریختن زباله‌ها در آب، میزان استرانسیم موجود در آب بیشتر از حد طبیعی است. به علاوه در اثر ته‌نشینی ذرات گرد و غبار موجود در هوا که با ذرات استرانسیم حاصل از فرایندهای صنعتی واکنش داده‌اند هم میزان استرانسیم افزایش می‌یابد. غلظت استرانسیم موجود در خاک در اثر فعالیت‌های بشری و توسط خاکستر زغال سنگ و زباله‌های صنعتی افزایش می‌یابد. استرانسیم موجود در خاک در آب حل می‌شود بنابراین به اعماق زمین نفوذ می‌کند و وارد آب زیرزمینی می‌شود. بخشی از استرانسیمی که توسط انسان ایجاد می‌شود، وارد آب زیرزمینی نمی‌شود و ده‌ها سال در خاک باقی می‌ماند. به خاطر طبیعت استرانسیم بخشی از آن وارد بدن ماهی‌ها، سبزیجات، دامها و جانوران دیگر می‌شود. یکی از ایزوتوپ‌های استرانسیم رادیو اکتیو است. این ایزوتوپ به‌طور طبیعی در محیط وجود ندارد و در نتیجه فعالیت‌های بشری مانند آزمایش بمبهای اتمی در محیط افزایش می‌یابد. تنها راه کاهش غلظت این ایزوتوپ تجزیه رادیواکتیو آن به زیرکونیم پایدار است. غلظت استرانسیم رادیواکتیو در محیط زیست نسبتاً کم است و ذرات آن همیشه در خاک و کف آب تجمع می‌یابد. در نتیجه با دیگر ذرات استرانسیم مخلوط می‌شود. اما میزان آن در آب آشامیدنی افزایش نمی‌یابد.

کاربردهاویرایش

تقاضا برای استرانسیم به تدریج به‌طور فزاینده ای با شروع روند استفاده از هیدروکسید استرانسیم در بازیافت شکر از ملاس‌های چغندرقند افزایش یافت. کانی سلستین عمده‌ترین کانی تجاری برای تولید Sr بوده و معمولاً به صورت روباز و به طریقه سنگ نحوی دستی استخراج می‌شود. عمده‌ترین مصارف صنعتی استرانسیم به شرح زیر می‌باشد: اصلاح ملاس چغندرقند با هیدروکسید استرانسیم برای گرفتن قند، در آتش بازی‌ها به علت ایجاد رنگ قرمز لاکی و در صنایع نظامی، ترکیبات مختلف آن از قبیل نیترات استرانسیم پر اکسید و اگزالات آن برای ساخت منورها، مهمات ردیاب و برای تهیه ابریشم مصنوعی استفاده می‌شود. نمک‌های استرانسیم جهت ته‌نشینی سیلیس، آهن، منگنز از محلول‌های غلیظ شده کاربرد دارد. فسفات استرانسیم جهت تهیه لامپ‌های فلوئورسانس استفاده می‌شود، کلرید استرانسیم در ساخت خمیر دندان برای دندان‌های حساس و نیز به عنوان جانشین باریت در گل حفاری برای چاه‌های نفت کاربرد دارد. در ساخت تلویزیون‌های رنگی کربنات استرانسیم برای لامپ تصویر به کار می‌رود. اکسید استرانسیم و اکسید باریم برای محافظت اشعه در شیشه تلویزیون استفاده می‌شود، در ساخت سرامیک‌های فریت مگنت، کربنات استرانسیم مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کانی اصولاً در خمیره، شیشه، چینی و لعاب مصرف شده که باعث افزایش سختی و شفافیت سرامیک می‌شود. در صنعت الکترو سرامیک کربنات استرانسیم را در درجه حرارت بالا با اکسید آهن ترکیب نموده و به فریت تبدیل می‌کنند. پودر حاصله در ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد ذوب شده و ماده ای به دست می‌آید که دارای خاصیت مغناطیسی بسیار زیاد می‌باشد. برای الکترونیک روی از کربنات استرانسیم استفاده می‌شود، بدین جهت که ZnSo4 مقداری PbSo4 در خود دارد که کربنات استرانسیوم فلز Pb را از روی جدا می‌کند و در نتیجه باعث افزایش خلوص Zn می‌شود. از دیگر موارد استفاده Sr و ترکیبات آن در پزشکی، صنایع متالورژی، ذوب فلزات، تهیه گریس، مواد رنگی، فیزیک نور (اپتیک)، حمام‌های نمک گداخته و … می‌باشد. سلستیت در روانشناسی و روانپزشکی کاربرد وسیعی دارد و در این زمینه از کانی‌های با ارزش محسوب می‌شود. ترکیبات دارویی تهیه شده از آن باعث بالا رفتن مهارت‌های سخنوری، نویسندگی و روابط عمومی می‌شود و به دریافت پیام‌های شفاهی کمک نموده، باعث بالا رفتن قدرت دریافت و درک مفاهیم می‌گردد. سلستین یک مینرال مناسب برای کلکسیونرها می‌باشد. رنگ آبی آسمان آن بسیار زیبا بوده و در میان کانی‌های سلطنتی بی همتا است. یکی دیگر از رنگ‌های زیبای آن سلستین آبی با گوگرد زرد روشن می‌باشد. بلورهای زیبا رنگ آبی جذاب و جلای ذوب سلستین آن را برای هر شخص کلکسیونر و هر کس دیگری ارزشمند می‌سازد و ژئودهای رنگی آن ارزش زیادی دارد.

کاربرد: برای تولید رنگ قرمز در کارهای آتشبازی و چراغها، تهیه باتریهای اتمی، و باعث تابش درخشان در فانوس دریایی می‌شود.[۴]

جستارهای وابستهویرایش

پانویسویرایش

  1. Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. Colarusso, P.; Guo, B.; Zhang, K. -Q.; Bernath, P. F. (1996). "High-Resolution Infrared Emission Spectrum of Strontium Monofluoride" (PDF). J. Molecular Spectroscopy. 175 (1): 158. Bibcode:1996JMoSp.175..158C. doi:10.1006/jmsp.1996.0019.
  3. P. Colarusso; et al. (1996). "High-Resolution Infrared Emission Spectrum of Strontium Monofluoride" Check |url= value (help) (PDF). J. Molecular Spectroscopy. 175: 158.
  4. س. ونتسکی (خرداد ۱۳۷۱)، ترجمهٔ محمدرضا افضلی، «استرونسیوم»، دانشمند (۳۴۴)، ص. ۱۱۵