שלח את העבודה הטובה שלך במאגר הידע הוא פשוט. השתמש בטופס למטה
סטודנטים, סטודנטים לתארים מתקדמים, מדענים צעירים המשתמשים בבסיס הידע בלימודיהם ובעבודתם יהיו אסירי תודה לכם מאוד.
פורסם ב http:// www. הכל הכי טוב. he/
מבוא
5. גישות דגימה
הצעות
מבוא
סוג מסוכן מאוד של פגיעה בביוספרה הוא קרינה רדיואקטיבית. סוג זה של זיהום סביבתי הופיע רק בתחילת המאה ה-20, מאז גילוי תופעת הרדיואקטיביות וניסיונות השימוש ביסודות רדיואקטיביים במדע ובטכנולוגיה. סוגים ידועים של טרנספורמציות רדיואקטיביות מלווים בקרינות שונות. אלו הן קרני a, המורכבות מגרעיני הליום, קרני b, שהן זרם של אלקטרונים מהירים, וקרני y, בעלות כושר חדירה גבוה. לשברים של ביקוע גרעיני של אורניום, פלוטוניום, צסיום, בריום, סטרונציום, יוד ויסודות רדיואקטיביים אחרים יש השפעה ביולוגית חזקה.
שילוב התכונות של סטרונציום-90 מוביל אותו, יחד עם צזיום-137 ואיזוטופים רדיואקטיביים של יוד, לקטגוריית המזהמים הרדיואקטיביים המסוכנים והנוראים ביותר. איזוטופים יציבים של סטרונציום מהווים סכנה מועטה בפני עצמם, אך איזוטופים רדיואקטיביים של סטרונציום מהווים סכנה גדולה לכל היצורים החיים. האיזוטופ הרדיואקטיבי של סטרונציום סטרונציום-90 נחשב לאחד המזהמים הרדיואקטיביים האנתרופוגניים הנוראים והמסוכנים ביותר. הדבר נובע קודם כל מהעובדה שיש לו זמן מחצית חיים קצר מאוד - 29 שנים, מה שגורם לרמה גבוהה מאוד של פעילותו ולקרינה העוצמתית שלו, ומצד שני, ליכולת שלו לעבור חילוף חומרים ביעילות. נכלל בחיי הגוף. סטרונציום כמעט הושלם אנלוגי כימיסידן, אם כן, חודר לתוך הגוף, הוא מופקד בכל הרקמות והנוזלים המכילים סידן - בעצמות ובשיניים, מה שמספק נזקי קרינה יעילים לרקמות הגוף מבפנים.
1. מאפיינים כלליים של סטרונציום
סטרונציום הוא יסוד של תת-הקבוצה העיקרית של הקבוצה השנייה, התקופה החמישית של המערכת המחזורית של יסודות כימיים של D. I. Mendeleev, עם מספר אטומי 38. זה מסומן על ידי הסמל Sr (lat. Strontium). החומר הפשוט סטרונציום הוא מתכת אדמה אלקליין רכה, ניתנת לגייסה וגמישה בצבע כסוף-לבן. יש לו פעילות כימית גבוהה, באוויר הוא מגיב במהירות עם לחות וחמצן, הופך מכוסה בסרט תחמוצת צהוב. סטרונציום קיבל את שמו מהמינרל סטרונטיאניט, שנמצא בשנת 1787 במכרה עופרת ליד סטרונטיאן (סקוטלנד). בשנת 1790, הכימאי האנגלי קרופורד אדר (1748-1795) הראה שסטרונטיאניט מכיל "אדמה" חדשה, שעדיין לא ידועה. תכונה זו של סטרונטיאניט הוקמה גם על ידי הכימאי הגרמני מרטין היינריך קלפרוט (Klaproth Martin Heinrich) (1743-1817). הכימאי האנגלי T. Hope (Hope T.) ב-1791 הוכיח שסטרונטיאניט מכיל יסוד חדש. הוא הבחין בבירור בין התרכובות של בריום, סטרונציום וסידן, תוך שימוש, בין היתר, בצבע האופייני של הלהבה: צהוב-ירוק לבריום, אדום בוהק לסטרונציום וכתום-אדום לסידן.
ללא תלות במדענים מערביים, הגיע האקדמיקאי סנט פטרבורג טוביאש (טובי אגורוביץ') לוביץ (1757-1804) בשנת 1792, שחקר את המינרל בריט, למסקנה שמלבד תחמוצת הבריום, הוא מכיל גם "אדמה סטרונציום" כטומאה. . הוא הצליח לחלץ יותר מ-100 גרם של "אדמה" חדשה מספוג כבד וחקר את תכונותיו. סטרונציום בודד לראשונה בצורה חופשית על ידי הכימאי והפיזיקאי האנגלי האמפרי דייווי בשנת 1808. מתכת סטרונציום הושגה על ידי אלקטרוליזה של הידרוקסיד הלח שלה. הסטרונציום ששוחרר בקתודה בשילוב עם כספית ויצר אמלגם. פירוק האמלגם על ידי חימום, דייוי בודד את המתכת הטהורה.
סטרונציום היא מתכת רכה כסופה-לבנה, ניתנת לגימור וניתנת לגימור, וניתן לחתוך אותה בקלות עם סכין. פולימורפין - שלושה מהשינויים שלו ידועים. עד 215 מעלות צלזיוס, השינוי במרכז הפנים המעוקב (b-Sr) יציב, בין 215 ל-605 מעלות צלזיוס - משושה (v-Sr), מעל 605 מעלות צלזיוס - שינוי ממוקד גוף מעוקב (g-Sr). נקודת התכה - 768 o C, נקודת רתיחה - 1390 o C.
סטרונציום בתרכובותיו תמיד מציג ערכיות +2. לפי תכונות, סטרונציום קרוב לסידן ולבריום, תופס עמדת ביניים ביניהם. בסדרת המתחים האלקטרוכימית, סטרונציום הוא בין המתכות הפעילות ביותר (פוטנציאל האלקטרודה הרגיל שלו הוא ? 2.89 וולט. הוא מגיב במרץ עם מים ויוצר הידרוקסיד:
Sr + 2H 2 O \u003d Sr (OH) 2 + H 2 ^
אינטראקציה עם חומצות, עוקר מתכות כבדות מהמלחים שלהן. עם חומצות מרוכזות (H 2 SO 4, HNO 3) מגיב חלש.
מתכת סטרונציום מתחמצנת במהירות באוויר, ויוצרת סרט צהבהב, שבו, בנוסף לתחמוצת SrO, SrO 2 פרוקסיד ו- Sr 3 N 2 ניטריד נמצאים תמיד. כאשר הוא מחומם באוויר, הוא מתלקח; אבקת סטרונציום באוויר נוטה להתלקחות עצמית.
מגיב במרץ עם לא מתכות - גופרית, זרחן, הלוגנים. אינטראקציה עם מימן (מעל 200 מעלות צלזיוס), חנקן (מעל 400 מעלות צלזיוס). כמעט אינו מגיב עם אלקליות.
בטמפרטורות גבוהות, הוא מגיב עם CO2 ליצירת קרביד:
5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO
מלחים מסיסים בקלות של סטרונציום עם אניונים Cl?, I?, NO 3?. מלחים עם אניונים F?, SO42?, CO32?, PO43? מסיס במשורה (Poluectov, 1978).
זיהום רדיואקטיבי סטרונציום
2. מקורות עיקריים לסטרונציום בסביבות טבעיות ובאורגניזמים חיים
סטרונציום הוא חלק בלתי נפרד ממיקרואורגניזמים, צמחים ובעלי חיים. ברדיולארים ימיים, השלד מורכב מסטרונציום סולפט - סלסטין. אצות מכילות 26-140 מ"ג סטרונציום ל-100 גרם חומר יבש, צמחי יבשה - כ-2.6, בעלי חיים ימיים - 2-50, חיות יבשה - כ-1.4, חיידקים - 0.27-30. הצטברות הסטרונציום על ידי אורגניזמים שונים תלויה לא רק בסוגם ובמאפייניהם, אלא גם ביחס בין תכולת הסטרונציום ושאר היסודות, בעיקר סידן וזרחן, בסביבה.
בעלי חיים מקבלים סטרונציום עם מים ומזון. חומרים מסוימים, כמו אצות פוליסכרידים, מפריעים לספיגת הסטרונציום. סטרונציום מצטבר ב רקמת עצם, שהאפר שלו מכיל כ-0.02% סטרונציום (ברקמות אחרות - כ-0.0005%).
כתוצאה מניסויים גרעיניים ותאונות בתחנות כוח גרעיניות, נכנסה לסביבה כמות גדולה של סטרונציום-90 רדיואקטיבי, שזמן מחצית החיים שלה הוא 29.12 שנים. עד שלא נאסרה בדיקת נשק אטומי ומימן בשלוש סביבות, מספר הקורבנות של סטרונציום רדיואקטיבי גדל משנה לשנה.
תוך שנה לאחר השלמת הפיצוצים הגרעיניים באטמוספירה, כתוצאה מטיהור עצמי של האטמוספירה, נפלו רוב התוצרים הרדיואקטיביים, כולל סטרונציום-90, מהאטמוספירה אל פני כדור הארץ. זיהום הסביבה הטבעית עקב סילוק תוצרים רדיואקטיביים של פיצוצים גרעיניים מהסטרטוספירה, שבוצעו באתרי הניסוי של כדור הארץ בשנים 1954-1980, ממלא כעת תפקיד משני, תרומתו של תהליך זה לזיהום אוויר אטמוספרי. עם 90Sr הוא שני סדרי גודל פחות מהתרומת הרוח של אבק מאדמה שזוהמה במהלך ניסויים גרעיניים וכתוצאה מתאונות קרינה.
סטרונציום-90, יחד עם צזיום-137, הם הרדיונוקלידים המזהמים העיקריים ברוסיה. מצב הקרינה מושפע במידה ניכרת מנוכחותם של אזורים מזוהמים שהופיעו כתוצאה מתאונות בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל ב-1986 ובמפעל מאיאק באזור צ'ליאבינסק ב-1957 ("תאונת קישטים"). בקרבת כמה מפעלי מחזור דלק גרעיני.
כעת הריכוז הממוצע של 90Sr באוויר מחוץ לשטחים המזוהמים כתוצאה מתאונות צ'רנוביל וקיסטים הגיע לרמות שנצפו לפני התאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל. המערכות ההידרולוגיות הקשורות לאזורים המזוהמים במהלך תאונות אלו מושפעות באופן משמעותי מהשטיפה של סטרונציום-90 מפני הקרקע.
נכנסים לאדמה, סטרונציום, יחד עם תרכובות סידן מסיסות, חודר לצמחים. יותר מאחרים צוברים 90Sr קטניות, שורשים ופקעות, פחות - דגנים, כולל דגנים, ופשתן. 90Sr מצטבר באופן משמעותי פחות בזרעים ובפירות מאשר באיברים אחרים (לדוגמה, 90Sr הוא פי 10 יותר בעלים וגבעולים של חיטה מאשר בדגנים).
מצמחים, סטרונציום-90 יכול לעבור ישירות או דרך בעלי חיים לתוך גוף האדם. אצל גברים, סטרונציום-90 מצטבר במידה רבה יותר מאשר אצל נשים. בחודשים הראשונים לחייו של ילד, שקיעת הסטרונציום-90 גבוהה בסדר גודל מאשר אצל מבוגר, היא חודרת לגוף עם חלב ומצטברת ברקמת עצם הצומחת במהירות.
מבחינת השפע הפיזי בקרום כדור הארץ, הסטרונציום תופס את המקום ה-23 - שבר המסה שלו הוא 0.014% (בליתוספירה - 0.045%). חלק השומה של מתכת בקרום כדור הארץ הוא 0.0029%. סטרונציום נמצא במי ים (8 מ"ג לליטר). בטבע, סטרונציום מופיע כתערובת של 4 איזוטופים יציבים 84Sr (0.56%), 86Sr (9.86%), 87Sr (7.02%), 88Sr (82, 56%) (אורלוב, 2002).
3. פרמטרים היגייניים לשימוש בסטרונציום
סטרונציום נספג בצורה גרועה במערכת המעיים, ורוב המתכת שנכנסת לגוף מופרשת ממנה. הסטרונציום שנותר בגוף מחליף סידן ומצטבר בכמויות קטנות בעצמות. עם הצטברות משמעותית של סטרונציום, ישנה אפשרות לדכא תהליך הסתיידות של עצמות גדלות ועצירת גדילה. סטרונציום לא רדיואקטיבי מהווה סיכון לבריאות האדם, וכמותו במוצרים נתונה לבקרת FAO/WHO (קפלין, 2006).
רדיונוקלידים הנכנסים לביוספרה גורמים להשלכות סביבתיות רבות. כתוצאה מנגר עילי, רדיונוקלידים יכולים להצטבר בשקעים, שקעים ואלמנטים מצטברים אחרים. נוקלידים חודרים לצמחים ונודדים במרץ דרך שרשראות מזון. מיקרואורגניזמים בקרקע צוברים יסודות רדיואקטיביים, אשר מזוהים היטב על ידי אוטורדיוגרפיה. על בסיס עיקרון זה מפותחות שיטות לזיהוי אוכלוסיות מיקרוביאליות לאבחון מחוזות גיאוכימיים בעלי תכולה גבוהה של רדיונוקלידים.
חקר ההתנהגות של רדיונוקלידים הוא משמעות מיוחדתבקשר עם הכניסה שלהם לשרשרת "אדמה - צמח - חיה - אדם". הבדלי המינים בתכולת הנוקלידים בצמחים נובעים מאופי התפוצה של מערכות השורשים.
מבחינת קנה המידה של זרימת הרדיונוקלידים לפיטומסה, קהילות הצמחים מסודרות לפי הסדר הבא: ערבות עשב נוצות > אחו עשב כחול > אחו עשב פורב. ההצטברות המקסימלית של רדיונוקלידים נצפית בצמחים ממשפחת הדגנים, ואחריהם פורבס, וקטניות צוברות את הכמות הפחותה ביותר של נוקלידים.
סטרונציום-90 נספג בקלות על ידי אדמה עקב חילופי קטונים או מקובע על ידי חומר אורגני באדמה ליצירת תרכובות בלתי מסיסות. השקיה ועיבוד אדמה אינטנסיבי יכולים להאיץ את תהליך שטיפתו בפרופיל. אפשר גם סילוק סטרונציום-90 על ידי מים עיליים, ולאחר מכן הצטברות בשקעים (שקעים) של התבליט.
ככלל, בגידולים חקלאיים, הצטברות מרבית של סטרונציום-90 נצפית בשורשים, פחות - בעלים וכמויות לא משמעותיות - בפירות ובגרעינים. דרך השרשראות הטרופיות, סטרונציום-90 מועבר בקלות לבעלי חיים ובני אדם, נוטה להצטבר בעצמות וגורם נזק רב לבריאות.
הריכוז המרבי המותר (MAC) של סטרונציום-90 באוויר בחצרי עבודה הוא 0.185 (Bq/l), במים של מאגרים פתוחים 18.5 (Bq/l). הרמות המותרות של 90Sr במוצרי מזון בהתאם לדרישות SanPiN 2.3.2.1078-01 הן בדגנים, גבינות, דגים, דגנים, קמח, סוכר, מלח 100-140 (Bq/kg), בשר, ירקות, פירות, חמאה , לחם , פסטה - 50-80 (Bq/kg), שמן צמחי 50-80 (Bq/l), חלב - 25, מי שתייה - 8 (Bq/l) (Orlov, 2002).
4. מאפיינים טוקסיקולוגיים של סטרונציום
מלחים ותרכובות של סטרונציום הם חומרים דלי רעילים, עם זאת, עם עודף של סטרונציום, רקמת העצם, הכבד והמוח מושפעים. קרוב לסידן תכונות כימיות, סטרונציום שונה ממנו באופן חד בפעולתו הביולוגית. התוכן העודף של יסוד זה בקרקעות, מים ומזון גורם ל"מחלת Urov" בבני אדם ובבעלי חיים (על שם נהר Urov במזרח טרנסבייקליה) - נזק ועיוות של המפרקים, פיגור בגדילה והפרעות נוספות.
האיזוטופים הרדיואקטיביים של סטרונציום מסוכנים במיוחד. סטרונציום רדיואקטיבי מתרכז בשלד וכך חושף את הגוף להשפעות רדיואקטיביות ארוכות טווח. ההשפעה הביולוגית של 90Sr קשורה לאופי תפוצתו בגוף ותלויה במינון הקרנת b שנוצרה על ידו ועל ידי בתו הרדיואיזוטופ 90Y. בצריכה ממושכת של 90Sr לגוף, גם בכמויות קטנות יחסית, כתוצאה מהקרנה מתמשכת של רקמת העצם, יכולה להתפתח לוקמיה וסרטן העצמות. ריקבון מוחלט של סטרונציום-90, שחדר לסביבה, יתרחש רק לאחר כמה מאות שנים.
יש מעט מידע על הרעילות של Sr לצמחים, וצמחים שונים מאוד בסובלנות לאלמנט זה. לפי Shaklett וחב', רמת הרעילות של Sr לצמחים היא 30 מ"ג/ק"ג אפר (Kaplin, 2006; Kabata-Pendias, 1989).
5. גישות דגימה
הדגימה היא השלב הראשון והפשוט למדי, אך יחד עם זאת שלב אחראי של הניתוח. ישנן מספר דרישות לדגימה:
1. הדגימה חייבת להיות אספטית ולהתבצע באמצעות דגימה סטרילית לתוך מיכל סטרילי, אותו יש לסגור הרמטית להובלת הדגימה למעבדה.
2. המדגם חייב להיות מייצג, כלומר. בעלי נפח מספיק, שערכו נקבע על פי הדרישות לתוכן של מיקרואורגניזם מסוים, ולהיות מיוצרים במקום המבטיח את הלימות הדגימה לכל נפח האובייקט המנותח.
3. יש לעבד את הדגימה שנלקחה באופן מיידי, אם אין אפשרות לעיבוד מיידי, לשמור במקרר.
כדי להשיג תוצאות ניתנות לשחזור, הניסוי דורש תשומת לב רבה לכל הפרטים. אחד ממקורות הטעות בקביעת Sr הוא ההטרוגניות של המדגם וחוסר הייצוג של פני השטח. אם טחינה של דגימה מוצקה (אבקות עפרות, סלעים, מוצרי העשרה, תערובות גולמיות, מלחים וכו') מגיע ל-100 mesh או פחות, אז דגימות כאלה יכולות להיחשב הומוגניות למדי בשל כוחה החדירה הגבוה של קרינה קשה. כדי להפחית את ההשפעות של ספיגה ועירור, עיוות עקומות הכיול, הדגימה המנותחת מדוללת בחומר שקוף לקרני רנטגן (פוליסטירן, חומצת בורית, עמילן, אלומיניום הידרוקסיד, מים וכו'). מידת הדילול נקבעת בניסוי. דגימת אבקה עם מדלל מפוזר באופן שווה ותקן פנימי מומסת או מומסת. עובי הבריקט (טאבלט) צריך להיות גדול מספיק (כ-1-2 מ"מ) כך שעוצמת הקרינה של הדגימה לא תהיה תלויה בגודל הדגימה. בריקטים מוכנים (טבליות) מתאימים למדידות מרובות. ניתן להניח את החומר הנבדק בצורת אבקה ישירות לתוך הקובטות של המכשיר. ניתן להניח את אבקת הדוגמא במחזיק פרספקס וללחוץ מתחת לסרט פולימרי או למרוח על סרט דבק (Orlov, 2002; Poluectov, 1978).
6. שיטות אנליטיות לקביעת סטרונציום בדגימות
בעת קביעת Sr באובייקטים טבעיים ותעשייתיים, שיטות ספקטרליות מצאו את היישום הגדול ביותר - ספקטוגרפי פליטה ופוטומטרי להבה. לאחרונה נעשה שימוש נרחב בשיטת הקליטה האטומית. השיטה הפוטומטרית, הדורשת הפרדה ראשונית של סטרונציום מיסודות אחרים, משמשת לעתים רחוקות יחסית. מאותה סיבה, וגם בשל משך הניתוח, כמעט ולא נעשה שימוש בשיטות גרבימטריות וטיטרימטריות כיום.
1. שיטות גרבימטריות
שיטות גרבימטריות משמשות לקביעת סטרונציום ברוב המקרים לאחר הפרדתו מיסודות אדמה אלקליין אחרים.
2. שיטות טיטרימטריות
ההגדרה הטיטרימטרית של סטרונציום יכולה להתבצע לאחר הפרדתו מכל היסודות המפריעים או רובם. השיטה הקומפלקסומטרית מצאה את ההפצה הגדולה ביותר.
3. שיטות קביעה ספקטרופוטומטריות
ניתן לחלק את השיטות הללו לישירות ולעקיף. שיטות ישירות מבוססות על היווצרות תרכובות צבעוניות על ידי פעולת ריאגנטים על יוני סטרונציום. בשיטות עקיפות, סטרונציום משקע בצורה של תרכובת מסיסות בקושי עם ריאגנט צבעוני הנמצא בעודף, המשקע מופרד וריכוז הסטרונציום בדגימה נקבע לפי כמות המגיב הבלתי קשור.
דוגמאות לשיטות קביעה ישירות:
קביעת סטרונציום עם nitroortanil C (nitrochromazo) או ortanil C. מפריע לקביעת בריום, עופרת (2), נותן תגובת צבע עם המגיב; זירקוניום, טיטניום, תליום ועוד כמה אלמנטים מובילים להערכת חסר חדה של התוצאות. רגישות? 0.05 מק"ג/מ"ל.
קביעת סטרונציום עם דימתילסולפנזו III ודימתילסולפנזו
יש להסיר את היסודות III-VI מהקבוצות שלהם. כמות מלחי אמוניום ומתכות אלקליות צריכה להיות לא יותר מ-10 מ"ג. סולפטים ופוספטים מפריעים אם הם יותר מ-0.03 ממול. מתכות רבות מפריעות לקביעה, כולל Ca ו-Mg, אם התוכן שלהן בדגימה? 0.3 מיקרומול, ו-Cu(II) ?0.25 מיקרומול. יש גם הגבלות רבות אחרות.
קביעת סטרונציום עם קרבוקסיניטראז
התגובה של סטרונציום עם קרבוקסיניטראז היא אחת הרגישות ביותר. באמצעות תגובה זו נקבע 0.08-0.6 מיקרוגרם/מ"ל.
שיטות עקיפות לקביעת סטרונציום
בשל הסלקטיביות הנמוכה שלהן, לא נעשה כיום שימוש בשיטות עקיפות, לכן יוזכרו רק הדברים הבאים: שיטת 8-אוקסיקווינולין; שיטה באמצעות חומצה פיקרונית; קביעת סטרונציום באמצעות כרומט.
4. שיטות אלקטרוכימיות
שיטה פולארוגרפית
יוני בריום מפריעים לקביעת הסטרונציום (אך ניתן לבטל זאת על ידי בחירת רקע מתאים, שהוא (C2H5) 4NBr באתנול מוחלט). בנוכחות ריכוזים שווים בערך של Mg ו- Ca, קביעת Sr בלתי אפשרית. יש צורך להפריד תחילה בין Ba, Ca, Na, K אם הריכוזים שלהם עולים באופן משמעותי על הריכוז של Sr.
שיטה פולארוגרפית דיפרנציאלית
זה מאפשר לקבוע כמויות קטנות של סטרונציום בנוכחות כמויות גדולות של Na ו-K. רגישות - 0.0001 מול Sr / mol מלח.
פולארוגרפיה של היפוך
מאפשר לקבוע סטרונציום בריכוזים נמוכים מאוד (10-5 - 10-9 M), אם הוא מרוכז תחילה בטיפת כספית על ידי אלקטרוליזה, ולאחר מכן נתון לפירוק אנודי. נעשה שימוש בטכניקת האוסילוסקופ. הטעות הממוצעת היא 3-5%.
שיטה קודוקטומטרית
הקביעות מתבצעות לאחר הפרדה ראשונית של קבוצת היסודות Li, K, Na, Ca ו-Ba, הנכללים במלחים המסיסים של חומרי בניין.
5. שיטות ספקטרליות
שיטה ספקטרוגרפית (ניצוץ וקשת).
קווי Sr האינטנסיביים ביותר נמצאים באזור הגלוי של הספקטרום: 4607.33; 4077.71 ו-4215.52 A, 2 האחרונים נמצאים באזור רצועות ציאן. לכן, כאשר משתמשים בהם לניתוח של קשת עם אלקטרודות פחמן, קווים אלה פחות מתאימים. קו 4607.33 A מאופיין בספיגה עצמית חזקה ולכן, מומלץ להשתמש בו בקביעת ריכוזים נמוכים בלבד של Sr (מתחת ל-0.1%). בתכולתו הגבוהה נעשה שימוש בקווים Sr 4811.88 ו-4832.08 ?, וכן 3464.46 A. רקע. תערובות מאגר משמשות לייצוב טמפרטורת שריפת הקשת, ביטול השפעת Ca, Mg, Na, ולהשגת דיוק גבוה יותר בקביעת Sr. כדי לחסל את רצועות הציאניד, קביעת Sr מתבצעת בארגון או שהדגימות מומרות לתרכובות פלואור. רגישות הקביעה של Sr בקשת היא 5*10-5 - 1*10-4%, השגיאה היחסית של הקביעה היא ±4-15%. ). הרגישות של קביעת Sr בניצוץ היא (1-5) * 10-4%. טעות קביעה ±4-6%. על מנת להגביר את הדיוק והרגישות המוחלטת של הניתוח, כמו גם לבטל את ההשפעה של קווים מפריעים של יסודות זרים, מוצע להשתמש באינטרפרומטר מוצלב עם ספקטרוגרף.
פוטומטריית פליטת להבה
בשל הפשטות והאמינות שלה, השיטה הפוטומטרית להבה לקביעת סטרונציום מוצאת יישום רחב, במיוחד בעת ניתוח סלעים ומינרלים, מים טבעיים ושפכים, חומרים ביולוגיים ואחרים. הוא מתאים לקביעת תכולה קטנה וגדולה של היסוד כאחד עם דיוק גבוה מספיק (1-2 rel.%) ורגישות, וברוב המקרים ניתן לבצע את קביעת הסטרונציום ללא הפרדה מיסודות אחרים. הרגישות הגבוהה ביותר מושגת בעת שימוש בציוד עם הקלטת ספקטרום אוטומטית ולהבות בטמפרטורה גבוהה. הרגישות הגבוהה ביותר מושגת עם פלזמה RF 0.00002 µg Sr/mL.
בשיטת האידוי הדופק, הגבול המוחלט לזיהוי של Sr הוא 1*10-13-2*10-12 גרם (להבה של תערובת אצטילן-חנקן). עם כמויות גדולות מספיק של הדגימה (~10 מ"ג), הגבול היחסי של תכולת הסטרונציום שנקבעה מצטמצם ל-1*10-7%, בעוד שכאשר תמיסת הדגימה מוכנסת ללהבה בעזרת מרסס, שווה ל-3*10-5%.
ספקטרופוטומטריית ספיגה אטומית
Sr נקבע על ידי מדידת ספיגת האור על ידי האטומים שלו. הקו הנפוץ ביותר הוא סטרונציום 460.7 ננומטר, עם רגישות נמוכה יותר, ניתן לקבוע סטרונציום מקווים 242.8; 256.9; 293.2; 689.3 ננומטר. כאשר משתמשים בלהבות בטמפרטורה גבוהה, ניתן לקבוע סטרונציום גם מקו היונים 407.8 (ספקטרוסקופיה של ספיגת יונים) ישנם שני סוגי הפרעות בשיטת ניתוח זו. הסוג הראשון של הפרעות קשור להיווצרות תרכובות לא נדיפות ומתבטא בלהבה של תערובת של אצטילן עם אוויר. לרוב מציינת את ההשפעה של קטיונים Al, Ti, Zr ועוד אניונים PO4 ו- SiO3. סוג אחר של הפרעות נובע מינון של אטומי סטרונציום, למשל, עקב השפעת Ca ו-Ba, עליה באטומי ספיגה מנוכחות Na ו-K וכו'. רגישות זיהוי של סטרונציום 1 *10-4-4*10-12 גרם.
6. שיטת הפעלה
שיטת קביעת הפעילות של 87mSr מצאה את ההפצה הגדולה ביותר. ברוב המקרים, הקביעה נעשית על ידי מדידת הפעילות לאחר הפרדה רדיוכימית של Sr, המתבצעת בשיטות משקעים, מיצוי וחילופי יונים.
השימוש בספקטרומטר r ברזולוציה גבוהה מאפשר להגביר את דיוק השיטה ולהפחית את מספר פעולות ההפרדה, שכן ניתן לקבוע את Sr בנוכחות מספר יסודות זרים. רגישות הזיהוי של סטרונציום היא בערך 6*10-5 גרם/גרם.
7. שיטה ספקטרומטרית מסה
שימוש בספקטרוסקופיה מסה לקביעת ההרכב האיזוטופי של הסטרונציום, שהידע עליו הכרחי בחישוב הגיל הגיאולוגי של דגימות בשיטת רובידיום-סטרונציום ובקביעת כמויות עקבות של סטרונציום בעצמים שונים בשיטת דילול האיזוטופים. הרגישות המוחלטת המגבילה של קביעת Sr בשיטת הספקטרלית הספקטרלית של ניצוץ ואקום היא 9*10-11.
8. שיטת הקרינה ברנטגן
שיטת הפלורסנט בקרני רנטגן לקביעת סטרונציום מצאה לאחרונה שימוש הולך וגובר. היתרון שלו הוא היכולת לבצע ניתוח מבלי להרוס את המדגם ומהירות הביצוע (הניתוח נמשך 2-5 דקות). השיטה מבטלת את השפעת הבסיס, יכולת השחזור שלו היא ± 2--5%. הרגישות של השיטה (1-1SG4 -- 1-10~3% Sr) מספיקה לרוב המטרות.
שיטת ה-XRF מבוססת על איסוף וניתוח שלאחר מכן של הספקטרום המתקבל על ידי חשיפת החומר הנחקר לקרינת רנטגן. בעת הקרנה, האטום עובר למצב נרגש, מלווה ביינון ברמה מסוימת. אטום נשאר במצב נרגש לזמן קצר ביותר, כ-10-7 שניות, ולאחר מכן הוא חוזר למצב שקט (מצב קרקע). במקרה זה, אלקטרונים מהקליפות החיצוניות או ממלאים את החללים הפנויים שנוצרו, והאנרגיה העודפת נפלטת בצורה של פוטון, או שהאנרגיה מועברת לאלקטרון אחר מהקליפות החיצוניות (Auger electron). במקרה זה, כל אטום פולט פוטואלקטרון עם אנרגיה בעלת ערך מוגדר בהחלט. לאחר מכן, בהתאמה, מבנה החומר נשפט לפי האנרגיה ומספר הקוואנטות (Orlov, 2002; Poluectov, 1978).
7. בחירת סוג המחוון. מאפייני אוכלוסייה המשמשים להערכת מצב האוכלוסייה בהשפעת סטרונציום
ביואינדיקציה (ביואינדיקציה) היא זיהוי וקביעה של עומסים טבעיים ואנתרופוגניים בעלי משמעות סביבתית על סמך תגובותיהם של אורגניזמים חיים אליהם ישירות בבית הגידול שלהם. עצמים חיים (או מערכות) הם תאים, אורגניזמים, אוכלוסיות, קהילות. ניתן להשתמש בהם כדי להעריך הן גורמים אביוטיים (טמפרטורה, לחות, חומציות, מליחות, תכולת מזהמים וכו') והן גורמים ביוטיים (רווחתם של אורגניזמים, אוכלוסיותיהם וקהילותיהם).
יש כמה צורות שונותאינדיקציה ביולוגית. אם שתי תגובות זהות נגרמות על ידי גורמים אנתרופוגניים שונים, אז זו תהיה אינדיקציה ביולוגית לא ספציפית. אם שינויים מסוימים יכולים להיות קשורים להשפעה של כל גורם אחד, אז סוג זה של ביואינדיקציה נקרא ספציפי.
השימוש בשיטות ביולוגיות להערכת הסביבה מרמז על זיהוי מיני בעלי חיים או צמחים הרגישים לסוג כזה או אחר של השפעה. אורגניזמים או קהילות של אורגניזמים שתפקודיהם החיוניים מתואמים כל כך עם גורמים סביבתיים מסוימים, עד שניתן להשתמש בהם כדי להעריך אותם נקראים ביואינדיקטורים.
סוגי ביואינדיקטורים:
1. רגיש. מגיב במהירות עם סטייה משמעותית של אינדיקטורים מהנורמה. למשל, סטיות בהתנהגות של בעלי חיים, בתגובות הפיזיולוגיות של תאים, ניתנות לזיהוי כמעט מיד לאחר הופעת הגורם המשבש.
2. מצטבר. צובר השפעות מבלי להתבטא בהפרעות. למשל, יער בשלבים ראשוניים של זיהום או דריסה שלו יהיה זהה מבחינת מאפייניו העיקריים (הרכב המינים, מגוון, שפע וכו'). רק לאחר זמן מה יתחילו מינים נדירים להיעלם, צורות דומיננטיות ישתנו, המספר הכולל של האורגניזמים ישתנה וכו'. לפיכך, קהילת היער כאינדיקטור ביו לא יזהה מיד הפרעה סביבתית.
אינדיקטור ביולוגי אידיאלי חייב לעמוד במספר דרישות:
להיות אופייני לתנאים נתונים, להיות בעלי שפע גבוה באקוטופ נתון;
חיים במקום זה מספר שנים, מה שמאפשר להתחקות אחר הדינמיקה של הזיהום;
להיות בתנאים נוחים לדגימה;
להתאפיין בקורלציה חיובית בין ריכוז המזהמים באורגניזם המחוון ומושא המחקר;
בעל סובלנות גבוהה למגוון רחב של חומרים רעילים;
התגובה של ביואינדיקטור להשפעה פיזיקלית או כימית מסוימת צריכה לבוא לידי ביטוי בבירור, כלומר ספציפית, קלה לרישום חזותית או בעזרת מכשירים;
יש להשתמש בביואינדיקטור בתנאים הטבעיים של קיומו;
לביואינדיקטור צריך להיות פרק זמן קצר של אונטוגנזה על מנת להיות מסוגל להתחקות אחר השפעת הגורם על הדורות הבאים.
על מנת להצביע ביולוגית על זיהום רדיואקטיבי של קרקעות, תושבי קרקע בישיבה עם תקופה ארוכה של התפתחות (תולעי אדמה, מרבה רגליים, זחלי חיפושיות) הם הנוחים ביותר.
חשיבות רבה בהצבעה אפילו על רמות נמוכות יחסית של זיהום קרקע ברדיונוקלידים הוא חקר השינויים במאפיינים מורפולוגיים אופייניים במיני פרוקי קרקע. הפרעות כאלה נגרמות לעתים קרובות יותר על ידי מוטציות גנים הנגרמות מחשיפה לקרינה. בחלקים הלא מזוהמים של הטווח, הדמויות הללו משתנות באופן לא משמעותי במינים אלה. הסטיות הבולטות ביותר בתנאים מזוהמים כוללות שינויים בהתפלגות הזיפים על גופם של זנב קפיצי, קפיצי, דו-זנב, זנב זיפים, מרבה רגליים.
אינדיקטור טוב לזיהום מים על ידי רדיונוקלידים הם רכיכות בריכות אגמים וסרטני דפניה, שניתן להמליץ עליהם כאובייקטי בדיקה לסוג זה של זיהום. התגובה של רכיכות לתכולה מוגברת של רדיונוקלידים במאגר התבטאה בשינוי בצבע הגוף והקליפה, פרמטרים מורפומטריים, עיכוב של חילוף חומרים יצירתי ופלסטי, והפרה של התגובה של עוברים לתנאי האקלים של העונה. בדפניה במאגרים מזוהמים נצפתה מוות של כמה פרטים באוכלוסייה, עלייה בפוריות ובגודל הגוף.
במערכות אקולוגיות מימיות, צמחי מים הם גם אינדיקטור ביולוגי אמין למצב הקרינה. בפרט, אלודה או מגפת מים קנדית, המתפתחת היטב במים מתוקים ומליחים, צוברת באופן אינטנסיבי רדיונוקלידים 90Sr, 137Cs, שאינם מזוהים על ידי ניטור קרינה סטנדרטי של מים. סוג זה יכול לשמש באופן נרחב במיכלי שיקוע לטיפול בשפכים מרדיונוקלידים.
במערכות אקולוגיות יבשתיות, אינדיקטורים טובים שצוברים רדיונוקלידים, בפרט 90Sr, כוללים אזובי ספגנום, מחטי אורן ואשוח, סרפד דיואיקה, קולט, לענה מצויה, תלתן ורוד, תלתן זוחל, אחו טימותי, קשקש קשה, אפונת עכברים, אפונה, שושנת העמקים מאי, נהרות נקשרת, רגל תרנגולת, דשא ספה וכו'. ככל שצמחים אלו צוברים רדיונוקלידים, תכולת המנגן באפר שלהם פוחתת פי 3-10 (Turovtsev, 2004).
8. שיטות טוקסיקולוגיות להערכת השפעת המינון הנוכחי של סטרונציום על מרכיבי הביוטה
בדיקה ביולוגית היא אחת משיטות המחקר בניטור ביולוגי, המשמשת לקביעת מידת ההשפעה המזיקה. חומרים כימיים, שעלול להיות מסוכן לאורגניזמים חיים במעבדת ניסוי מבוקרת או תנאי שטחעל ידי רישום שינויים ביולוגית אינדיקטורים משמעותיים(פונקציות בדיקה) של אובייקטי הבדיקה הנבדקים, ולאחר מכן הערכה של מצבם בהתאם לקריטריון הרעילות שנבחר.
מטרת הבדיקה הביולוגית היא לזהות את מידת ואופי הרעילות של מים מזוהמים ביולוגית על הידרוביונטים. חומרים מסוכניםוהערכה של הסכנה הפוטנציאלית של מים אלה לאורגניזמים ימיים ואחרים.
כחפצים לבדיקה ביולוגית, נעשה שימוש במגוון אורגניזמים ניסויים - חפצים ביולוגיים ניסיוניים החשופים למינונים או ריכוזים מסוימים של רעלים הגורמים להשפעה רעילה כזו או אחרת, הנרשמת ומוערכת בניסוי. אלה יכולים להיות חיידקים, אצות, חסרי חוליות, וגם חולייתנים.
כדי להבטיח נוכחות של סוכן רעיל של לא ידוע תרכובת כימיתיש להשתמש בסט של אובייקטים המייצגים קבוצות קהילה שונות, שמצבם מוערך לפי פרמטרים הקשורים לרמות שונות של יושרה.
ביו-בדיקה מובנת כהערכה (בדיקה) בתנאים מוגדרים בהחלט של פעולתו של חומר או קומפלקס של חומרים על אורגניזמים חיים על ידי רישום שינויים במדד ביולוגי (או פיזיולוגי-ביוכימי) כזה או אחר של האובייקט הנחקר לעומת השליטה. הדרישה העיקרית לבדיקות ביו היא רגישות ומהירות תגובה, תגובה ברורה ל השפעות חיצוניות. יש בדיקות ביו אקוטיות וכרוניות. הראשונים נועדו לקבל מידע מפורש על הרעילות של החומר הנבדק עבור אורגניזם נבדק נתון, השניים - לחשוף את ההשפעה ארוכת הטווח של חומרים רעילים, בפרט, ריכוזים נמוכים ונמוכים במיוחד (Turovtsev, 2004). .
ניסיון משלו
נושא: קביעת המצב האקולוגי של השטח לתכולת סטרונציום
מטרה: זיהוי אזורים לא נוחים של אזור המחקר והבחנה של הערכות לזיהום שלהם בסטרונציום
מתודולוגיה: השיטה מתבצעת על ידי ביו-testing וכוללת דגימת ביואינדיקטורים, ייבושם למשקל קבוע, בידוד דגימה ממוצעת, קביעת תכולת הסטרונציום הכוללת בה, השוואת הערכים המתקבלים לנתונים שנקבעו, מעבר להם האקולוגי. מעמד השטח נקבע, בעוד שכאינדיקטורים ביולוגיים, ייחורים של צמחי בר של צמחיית ערבות אחו או מונו-תרבותיות של צמחים חקלאיים חד-שנתיים ורב-שנתיים, הדגימה מתבצעת במהלך פנופאזת הפריחה על ידי כיסוח מלא של צמחייה מ-1 מ"ר מהשטח. האחרון בכמות השווה לדגימה אחת לכל 1000-5000 דונם עבור שטחו של אזור גדול, ועבור אגרוצנוזה מקומית בכמות של 1 מדגם לכל 100 דונם, בעוד שבידוד הסטרונציום מהמדגם הממוצע מתבצע עם חנקן מרוכז חומצה, ואחריה קביעתה בתמצית על ידי ספיחה אטומית, והשוואת הערכים המתקבלים מתבצעת עם תכולת הרקע של סטרונציום בייבוש באוויר הו מסה של ייחורים בינוניים של צמחיית בר. כדי להשוות את הנתונים שהתקבלו, נעשה שימוש בערכי תכולת הרקע של סטרונציום במסה היבשה באוויר של חתכים ממוצעים של צמחיית בר בטווח שבין 20 ל-500 מ"ג/ק"ג.
התקדמות העבודה: לצורך בדיקה ביולוגית של מחוז ורגשינסקי שבאזור קורגן בשטח של 10,000 דונם, אנו בוחרים 10 דוגמאות של חתכים בינוניים של מיני בר של צמחיית ערבות אחו. לשם כך, אנו בוחרים 10 אתרי דגימה באופן שווה על פני שטח המחוז במהלך הפנופאזה של פריחת הצמחייה. אנו מטילים מסגרת של 1x1 מ' על הצמחייה ומקבעים את האתר בהתאם לצפיפות העשב, אך בצורה כזו שנפח מסת הצמח מכל אתר הוא לפחות 1 ק"ג. החלק הקרקעי של כיסוי הדשא בתוך המסגרת נחתך לחלוטין עם סכין או כלי מתאים אחר. גובה החיתוך של הצמחים הוא לפחות 3 ס"מ מפני הקרקע. דגימות צמחים מיובשות למצב יבש באוויר בתנור למשך 3 שעות בטמפרטורה של 105 מעלות צלזיוס, לאחר מכן מקוררות במייבש ונשקללות. חזור על הייבוש למשך שעה ולאחר מכן השקילה עד הגעה למשקל קבוע (ההבדל במשקל בשתי שקילות עוקבות צריך להיות לא יותר מ-0.1% ממשקל הדגימה הראשונית). הדגימה המיובשת נמעכת מראש ונלקחת דגימה ממוצעת במשקל של לפחות 200 גרם ברבעים. סטרונציום מבודד באופן הבא. אנו בוחרים מנה שקולה של 1 גרם מדגימה מיובשת ברבעים וטוחנים אותה בטחנת מעבדה בסיסית של IKA All במהירות של 25,000 סל"ד לגודל חלקיקים של 0.001-0.1 מ"מ. מהמסה המרוסקת במאזן אנליטי, אנו לוקחים דגימה של 100 מ"ג, אותה מניחים במבחנה חרוטית פוליאתילן 50 מ"ל (סוג רוסטק) וממלאים ב-1 מ"ל חומצה חנקתית מרוכזת. בצורה זו, הדגימה המנותחת נשמרת למשך שעה אחת לפחות. ואז הנפח עם מים מזוקקים מובא ל-50 מ"ל; המשקע מסונן, והתמצית מנותחת עבור תכולת סטרונציום גס בשיטת ספיחה אטומית על ספקטרופוטומטר אטומי "AAS Kvant Z.ETA". אם יש 10 דגימות מנותחות, תוצאות המדידה מבוצעות בממוצע.
על פי תוצאות המחקר, ניתן לומר כי המקורות העיקריים לסטרונציום (בעיקר התחמוצת שלו) הם שפכים תעשייתיים מתעשיות שונות, בייצור חקלאי - דשנים וחומרי טיפוח המכילים זרחן וזרחן. המקור הטבעי הוא תהליך בליה של סלעים ומינרלים.
הפצה, התנהגות וריכוז החומר הרעיל בסביבות טבעיות תלויים בהקלה (שיפוע השטח באזור אזור התעשייה, עמידה של המצע לפירוק וכו'), תנאי האקלים ( משטר טמפרטורהאוויר ואדמה, כמות המשקעים ליחידת שטח, מהירות הרוח), המצב הפיזי-כימי, הביולוגי והתזונתי של קרקעות (נוכחות ויחס של מיקרואורגניזמים ופטריות, תנאי חיזור וחומצה-בסיס, נוכחות של יסודות תזונה מינרלים וכו' .), כמו גם דרכי כניסה (עם זרמי מים קבועים וזמניים, משקעים מהאטמוספרה, אידוי מי תהום מינרלים) וגורמים נוספים.
בהיותו מרכיב של ספיגה ביולוגית והצטברות פעילים, כמו גם אנלוגי של סידן, סטרונציום חודר בקלות לשרשרות מזון מהאדמה לתוך צמחים ובעלי חיים, מצטבר באיברים ורקמות מסוימים. בצמחים - ברקמות מכניות של איברים צומחים, בבעלי חיים - ברקמת עצם, כליות וכבד. אך בהתאם למאפיינים הביולוגיים של האורגניזם ולתכונות הסביבה, היסוד מצטבר בכמויות שונות ומופרש בקצבים שונים.
סטרונציום מעכב את התפתחותם של מיקרואורגניזמים, מציב את רובם באזור ההתנגדות, משבש את הצמיחה והפעילות החיונית של פטריות, חסרי חוליות וסרטנים. הרדיונוקליד הסטרונציום גורם למוטציות ברמה הגנטית, המתבטאת לאחר מכן בשינויים מורפולוגיים.
לחומר הרעיל יכולת נדידה גבוהה במיוחד בתווך נוזלי (מאגרים, תמיסת קרקע, רקמות צמחיות מוליכות, מרה ומערכת הדם של בני אדם ובעלי חיים כאחד). אבל בתנאים-אקולוגיים מסוימים של הקרקע, הוא משקע ומצטבר.
סטרונציום מעכב את כניסת הסידן וחלקו זרחן לאורגניזמים חיים. במקביל, מבנה הקרומים ומערכת השרירים והשלד, הרכב הדם, נוזל המוח וכו'.
בחקירת השיטות האנליטיות לקביעת החומר הרעיל בדגימות, ניתן להסיק ששיטות רבות מסוגלות להתחרות בניתוח הקרינה של קרני רנטגן, ואף לעלות עליה ברגישות, אך יחד עם זאת, יש להן כמה חסרונות. לדוגמה: הצורך בהפרדה מקדימה, משקעים של היסוד הנקבע, ההשפעה המפריעה של יסודות זרים, ההשפעה המשמעותית של הרכב המטריצה, הסופרפוזיציה של קווים ספקטרליים, הכנת דגימה ארוכה ושחזור לקוי של התוצאות, הגבוהה עלות הציוד והפעלתו.
כמו כן, שיטות בדיקה ביולוגיות הן קבוצה של שיטות ניתוח רגישות ביותר ומשתות לטובה עם הפשטות שלהן, חוסר יומרנות השוואתית לתנאי מעבדה, עלות נמוכה ורבגוניות.
הצעות
באזורים של זיהום רדיואקטיבי, אמצעים להגנה על האוכלוסייה צריכים להיות מכוונים ל:
להפחית את תכולת הרדיונוקלידים במזון מהצומח והחי בעזרת אגרו-טיוב ואמצעים וטרינרים. בבעלי חיים שטופלו בסורבנטים סטרונציום (בריום סולפט, בנטוניט ותכשירים מתוקנים המבוססים עליהם), במהלך תאונת צ'רנוביל, באמצעות אמצעים אלה, ניתן היה להגיע לירידה של פי 3-5 בתצהיר הרדיונוקלידים ברקמת העצם של חיות;
לעיבוד טכנולוגי של חומרי גלם מזוהמים;
לעיבוד קולינרי של מוצרי מזון, החלפת מוצרי מזון מזוהמים במוצר נקי.
כאשר עובדים עם סטרונציום רדיואקטיבי, יש צורך להתבונן כללים סניטרייםותקני בטיחות רדיואקטיביים עם שימוש באמצעי הגנה מיוחדים בהתאם למעמד העבודה.
במניעת השלכות החשיפה יש להקדיש תשומת לב רבה להגברת ההתנגדות של גופם של הנפגעים (תזונה רציונלית, אורח חיים בריא, ספורט וכו').
המחקר והוויסות של כניסה והצטברות של סטרונציום ביסודות המערכות האקולוגיות הוא קומפלקס של מדדים מורכבים עתירי עבודה וצריכת אנרגיה של חקר מעבדה ושטח. לכן, הדרך הטובה ביותר למנוע כניסת חומר רעיל לנופים ואורגניזמים היא ניטור בתחום של עצמים מסוכנים סביבתיים - מקורות זיהום.
רשימת ספרות משומשת
1. Isidorov V.A., מבוא לאקוטוקסיקולוגיה כימית: ספר לימוד. - סנט פטרסבורג: Himizdat, 1999. - 144 עמ': ill.
2. Kaplin VG, יסודות האקוטוקסיקולוגיה: ספר לימוד. - מ.: KolosS, 2006. - 232 עמ': ill.
3. Kabata-Pendias A., Pendias X. יסודות קורט בקרקעות ובצמחים: פר. מאנגלית. - מ.: מיר, 1989. - 439 עמ': ill.
4. אורלוב ד.ש., אקולוגיה והגנה על הביוספרה במקרה של זיהום כימי: ספר לימוד כימי, כימי-טכנולוגי. וביול. מוּמחֶה. אוניברסיטאות / D.S. אורלוב, ל.ק. סדובניקובה, I.N. Lozanovskaya.- מ.: גבוה יותר. בית ספר, - 2002. - 334 עמ': חולה.
5. Poluectov N.S., Mishchenko V.T., כימיה אנליטית של סטרונציום: ספר לימוד. - מ.: נאוקה, 1978.- 223 עמ'.
6. V.D. Turovtsev V.D., Krasnov V.S., Bioindication: ספר לימוד. - טבר: טבר. מדינה un-t, 2004. - 260 עמ'.
מתארח ב- Allbest.ru
...מסמכים דומים
ההיסטוריה של גילוי הסטרונציום. למצוא בטבע. השגת סטרונציום בשיטה אלונותרמית ואחסונו. תכונות גשמיות. תכונות מכאניות. מאפיינים אטומיים. תכונות כימיות. תכונות טכנולוגיות. תחומי שימוש.
תקציר, נוסף 30/09/2008
צזיום הוא אחד היסודות הכימיים הנדירים ביותר. ייצור עולמי של צזיום ותכולתו במיקרואורגניזמים. צזיום טבעי כיסוד מונונוקלידי. סטרונציום הוא חלק בלתי נפרד ממיקרואורגניזמים, צמחים ובעלי חיים. תכולת הסטרונציום בפירות ים.
תקציר, נוסף 20/12/2010
מחקר של קומפלקסים של פולימרים מסיסים במים עם סוגים שונים של תרכובות. מאפיינים של פתרונות של פולימרים קטיוניים, תכונות של פוליאלקטרוליטים אמפוטריים. ביצוע מחקר ויסקומטרי של היווצרות מורכבות של EEACC/AA עם יון סטרונציום.
עבודת קודש, נוספה 24/07/2010
פיזור החמצן בטבע, מאפייניו כיסוד כימי וחומר פשוט. התכונות הפיזיקליות של החמצן, ההיסטוריה של גילויו, שיטות איסוף וייצור במעבדה. יישום ותפקיד בגוף האדם.
מצגת, נוספה 17/04/2011
התנהגות של יסודות עפרות במהלך התמיינות של נמס מגמטי. שיטות לקביעת רובידיום, סטרונציום וניוביום, היישום שלהם. קביעת ניאון רנטגן של יסודות נדירים, יסודות הניתוח. אפקטי מטריקס, שיטת רקע סטנדרטית.
עבודת קודש, נוספה 06/01/2009
ההיסטוריה של גילוי הכלור כיסוד כימי, תפוצתו בטבע. מוליכות חשמלית של כלור נוזלי. יישומי כלור: בייצור תרכובות פלסטיות, גומי סינטטי כחומר רעיל, לחיטוי מים, במטלורגיה.
מצגת, נוספה 23/05/2012
תכונות של גופרית כיסוד כימי של הטבלה המחזורית, שכיחותה בטבע. ההיסטוריה של הגילוי של יסוד זה, תיאור של תכונותיו העיקריות. ספציפיות של ייצור תעשייתי ושיטות מיצוי גופרית. תרכובות הגופרית החשובות ביותר.
מצגת, נוספה 25/12/2011
ההיסטוריה של גילוי הכלור. תפוצה בטבע: בצורת תרכובות בהרכב המינרלים, בבני אדם ובבעלי חיים. פרמטרים בסיסיים של איזוטופים של אלמנטים. תכונות פיזיקליות וכימיות. השימוש בכלור בתעשייה. הנדסת בטיחות.
מצגת, נוספה 21/12/2010
מאפיינים של ברום כיסוד כימי. היסטוריה של גילוי, מציאת בטבע. תכונות פיזיקליות וכימיות של חומר זה, האינטראקציה שלו עם מתכות. השגת ברום והשימוש בו ברפואה. תפקידו הביולוגי בגוף.
מצגת, נוספה 16/02/2014
שיווי משקל בשלבים, מצבי סינתזה ומאפיינים של סטרונציום, תמיסות מוצקות המכילות בריום של הרכב (Sr1-xBax) 4M2O9 (M-Nb, Ta) עם מבנה פרובסקיט. אפיון חומרי המוצא והכנתם. שיטות לחישוב המבנה האלקטרוני של מוצקים.
סטרונציום- מתכת אדמה אלקליין. זהו חומר בצבע לבן כסוף (ראה תמונה), רך מאוד ופלסטיק, נחתך בקלות אפילו עם סכין רגילה. בעל פעילות גבוהה, נשרף בנוכחות אוויר, נכנס לאינטראקציות כימיות עם מים. בתנאים טבעיים, הוא אינו נמצא בצורתו הטהורה. הוא נמצא בעיקר בהרכב של מינרלים מאובנים, לרוב בשילוב עם סידן.
הוא נמצא לראשונה בסקוטלנד בסוף המאה ה-18 בכפר עם השם Stronshian, שהעניק את השם למינרל שנמצא - סטרונטיאניט. אך רק 30 שנה לאחר הגילוי, הצליח המדען האנגלי ה.דייווי לבודד אותו בצורתו הטהורה.
תרכובות היסוד משמשות בייצור מתכות, רפואה ותעשיית המזון. מעניין מאוד הוא רכושו, בעת שריפה, לפלוט שריפות בגוון אדום, אשר אומצו על ידי הפירוטכניקה בתחילת המאה ה-20.
פעולת הסטרונציום ותפקידו הביולוגי
רבים מקשרים את הפעולה של אלמנט מאקרו עם רעילות גבוהה ורדיואקטיביות. אבל דעה כזו היא די מוטעית, כי. היסוד הטבעי כמעט ואינו בעל תכונות אלו והוא אף קיים ברקמות של אורגניזמים ביולוגיים, מבצע תפקיד ביולוגי חשוב וחלק מתפקד כלוויין של סידן. בשל תכונות החומר, הוא משמש למטרות רפואיות.
ההצטברות העיקרית של סטרונציום בגוף האדם נופלת על רקמת העצם. זאת בשל העובדה שהיסוד דומה לסידן בפעולה הכימית, וסידן, בתורו, הוא המרכיב העיקרי ב"בניית" השלד. אבל השרירים מכילים רק 1% מהמסה הכוללת של היסוד בגוף.
כמו כן, סטרונציום קיים במשקעים של אבני מרה ובשתן, שוב בנוכחות סידן.
אגב, לגבי המזיקות של סטרונציום - רק לאיזוטופים רדיואקטיביים יש השפעה הרסנית על הבריאות,שבמאפיינים הכימיים שלהם למעשה אינם שונים מהיסוד הטבעי. אולי זו הסיבה לבלבול הזה.
תעריף יומי
הנורמה היומית של מקרו-נוטריינט היא כ-1 מ"ג. כמות זו מתמלאת די בקלות במזון ובמי שתייה. בסך הכל, כ-320 מ"ג של סטרונציום מופץ בגוף.
אבל צריך לזכור שהגוף שלנו מסוגל לספוג רק 10% מהאלמנט הנכנס, ואנחנו מקבלים עד 5 מ"ג ליום.
מחסור בסטרונציום
היעדר מאקרונוטריינט יכול רק תיאורטית לגרום לכמה פתולוגיות, אבל עד כה זה הוכח רק בניסויים בבעלי חיים. עד כה, מדענים לא זיהו השפעה שליליתמחסור בסטרונציום על גוף האדם.
כרגע זוהו רק כמה תלות של הטמעה של מקרו-נוטריינט זה בהשפעת חומרים אחרים בגוף. לדוגמה, תהליך זה מקל על ידי חומצות אמינו מסוימות, צריכת ויטמינים D ולקטוז. ותרופות המבוססות על בריום או נתרן סולפטים, כמו גם מוצרים עם תוכן נהדרסיבים תזונתיים גסים.
יש עוד תכונה לא נעימה - כאשר מתרחש מחסור בסידן, הגוף מתחיל לצבור סטרונציום רדיואקטיבי אפילו מהאוויר (לרוב מזוהם על ידי מפעלים תעשייתיים).
מדוע סטרונציום מסוכן לבני אדם ומה הנזק שלו?
סטרונציום, אחרי הכל, מסוגל להפעיל השפעה רדיואקטיבית מזיקה. האלמנט עצמו גורם נזק קטן, ומינון קריטי טרם נקבע. אבל האיזוטופים שלו יכולים לגרום למחלות ולהפרעות שונות. כמו סטרונציום טבעי, הוא מצטבר בשלד עצמו, אך פעולתו גורמת לפגיעה במח העצם ולהרס של עצם מבנה העצמות. זה יכול להשפיע על תאי המוח והכבד, ובכך לגרום להופעת ניאופלזמות וגידולים.
אבל אחת ההשלכות הנוראיות ביותר של חשיפה לאיזוטופ היא מחלת קרינה.ההשלכות של אסון צ'רנוביל עדיין מורגשות בארצנו, ועתודות הסטרונציום הרדיואקטיביות שהצטברו מורגשות באדמה, במים ובאטמוספירה עצמה. אתה יכול גם לקבל מנה גדולה על ידי עבודה בארגונים באמצעות האלמנט - יש את הרמה הגבוהה ביותר של מחלות של סרקומה עצמות ולוקמיה.
אבל סטרונציום טבעי יכול גם לגרום לתוצאות לא נעימות. עקב מערכת נדירה למדי של נסיבות כמו תזונה לא מספקת, מחסור בסידן, ויטמין D וחוסר איזון בגוף של יסודות כמו סלניום ומוליבדן, מתפתחות מחלות ספציפיות - רככת סטרונציום ומחלת שתן. האחרון קיבל את שמו מהאזור שבו סבלו מהם התושבים המקומיים עוד במאה ה-19. הם הפכו למוגבלים עקב עקמומיות מבנה השלד, העצמות והמפרקים. יתרה מכך, לרוב, אותם אנשים שגדלו במקומות אלה מילדות סבלו. רק במאה ה-20 גילו שמימי הנהר המקומי מכילים כמות מוגברת של היסוד. ובמהלך תקופת הגדילה, מערכת השרירים והשלד היא המושפעת ביותר.
מגע עם תחמוצת סטרונציום על ריריות הפה או העיניים עלול לגרום לכוויות ונזק עמוק. ושאיפתו באוויר יכולה לתרום להתפתחות מחלות פתולוגיות בריאות - אפשרית גם פיברוזיס, ברונכיטיס ואי ספיקת לב.
כטיפול משתמשים בדרך כלל בתרופות המבוססות על סידן, מגנזיום, נתרן גופרתי או בריום. כמו כן, ניתן להשתמש בחומרים מורכבים הקושרים ומסירים רעלים רדיואקטיביים מהתאים.
כאשר נכנסים לאדמה, האיזוטופ הרעיל של סטרונציום מסוגל להצטבר בסיבים צמחיים, ולאחר מכן באורגניזמים של בעלי חיים. כך, גוף האדם צובר לאט אבל בטוח רעלים על ידי צריכת מזונות מורעלים. טיפול בחום במוצרים יכול להציל מעט את המצב, מה שתורם להפחתה משמעותית למדי בתכולת הרעלן המזיק בהם.
רדיונוקליד זה קשה מאוד להסרה מהגוף, כי עלול לקחת לו כמעט חצי שנה להיפטר לפחות ממחצית מהמלאי שהצטבר.
איזה מזון מכיל?
אינדיקציות לטיפול בתרופות המבוססות על אלמנט זה
יש עדיין אינדיקציות למינוי מאקרו-אלמנט, למרות הרעילות האפשרית שלו. ואפילו איזוטופ רדיואקטיבי משמש למטרות רפואיות. הקרינה שלה במינונים מותרים יכולה להיות השפעה טיפוליתעל שחיקה, גידולים בעור ובריריות. עם מוקדים עמוקים יותר, שיטה זו כבר בשימוש.
כמו כן, תרכובותיו משמשות כתרופות לטיפול באפילפסיה, נפריטיס ותיקון עיוות בילדות על ידי אורטופדים. במידה מסוימת, זה יכול לשמש סוכן antihelminthic.
הרבה לפני גילוי הסטרונציום, נעשה שימוש בתרכובות הלא מפוענחות שלו בפירוטכניקה לייצור נורות אדומות. ועד אמצע שנות ה-40 של המאה הקודמת, הסטרונציום היה בעיקר המתכת של זיקוקים, כיף והצדעה. העידן האטומי נאלץ להסתכל על זה אחרת. ראשית, כאיום רציני על כל החיים על פני כדור הארץ; שנית, כחומר שיכול להיות שימושי מאוד בפתרון בעיות רציניותרפואה וטכנולוגיה. אבל עוד על כך בהמשך, אבל נתחיל מההיסטוריה של המטאל ה"מצחיק", עם היסטוריה בה נמצאים שמותיהם של מדענים גדולים רבים.
ארבע פעמים פתוח "אדמה"
בשנת 1764 נמצא מינרל במכרה עופרת ליד הכפר הסקוטי סטרונטיאן, אותו כינו סטרונטיאניט. במשך זמן רב הוא נחשב למגוון של פלואוריט CaF 2 או witherite BaCO 3, אך בשנת 1790 ניתחו המינרלוגים האנגלים קרופורד ו-Cruikshank את המינרל הזה ומצאו שהוא מכיל "אדמה" חדשה, ובשפה של ימינו, תחמוצת.
ללא תלות בהם, אותו מינרל נחקר על ידי כימאי אנגלי אחר, הופ. לאחר שהגיע לאותן תוצאות, הוא הודיע שיש אלמנט חדש בסטרונטיאניט - מתכת סטרונציום.
ככל הנראה, התגלית כבר הייתה "באוויר", כי כמעט במקביל הכריז הכימאי הגרמני הבולט קלפרוט על גילוי "אדמה" חדשה.
באותן שנים נתקל גם הכימאי הרוסי הידוע, האקדמאי טובי אגורוביץ' לוביץ', עקבות של "אדמה סטרונציום". הוא התעניין זה מכבר במינרל המכונה ספר כבד. במינרל זה (הרכבו הוא BaSO 4), גילה קרל שילה בשנת 1774 את תחמוצת היסוד החדש בריום. איננו יודעים מדוע לא היה לוביץ' אדיש לסבר כבד; זה רק ידוע שהמדען שגילה את תכונות הספיגה של פחם ועשה הרבה יותר בתחום הכללי כימיה אורגנית, אספו דגימות של מינרל זה. אבל לוביץ לא היה רק אספן, עד מהרה החל לחקור באופן שיטתי ספוג כבד ובשנת 1792 הגיע למסקנה שהמינרל הזה מכיל טומאה לא ידועה. הוא הצליח לחלץ לא מעט מהאוסף שלו - יותר מ-100 גרם של "אדמה" חדשה והמשיך לחקור את תכונותיו. תוצאות המחקר פורסמו בשנת 1795. לוביץ כתב אז: "הופתעתי לטובה כשקראתי... את המאמר המצוין של מר פרופסור קלפרוט על אדמה סטרונציום, שעליו היה רעיון מעורפל מאוד קודם לכן. כל המאפיינים של מלחים בינוניים של חומצה הידרוכלורית וחנקתי שצוינו על ידו בכל הנקודות תואמות באופן מושלם את התכונות של אותם המלחים שלי. רק הייתי צריך לבדוק. התכונה המדהימה של אדמה סטרונציום היא לצבוע את להבת הרוח בצבע אדום קרמין, ואכן, את המלח שלי. החזיק בנכס זה במלואו.
כך, כמעט בו זמנית, מספר חוקרים ב מדינות שונותהתקרב לגילוי הסטרונציום. אבל בצורת יסוד הוא היה מבודד רק ב-1808.
המדען המצטיין של זמנו, האמפרי דייווי, כבר הבין שהיסוד של אדמה סטרונציום צריך להיות, ככל הנראה, מתכת אדמה אלקליין, והוא השיג אותו באלקטרוליזה, כלומר באותו אופן כמו סידן, מגנזיום, בריום. אם להיות יותר ספציפי הסטרונציום המתכתי הראשון בעולם הושג על ידי אלקטרוליזה של הידרוקסיד הלח שלו. הסטרונציום ששוחרר בקתודה השתלב באופן מיידי עם , ויצר אמלגם. פירוק האמלגם על ידי חימום, דייוי בודד את המתכת הטהורה.
מתכת זו לבנה, לא כבדה (צפיפות 2.6 גרם / ס"מ 3), רכה למדי, נמסה ב-770 מעלות צלזיוס. על פי תכונותיו הכימיות, הוא נציג טיפוסי של משפחת מתכות אדמה אלקליין. הדמיון עם סידן, מגנזיום, בריום הוא כל כך גדול, שבמונוגרפיות ובספרי לימוד, ככלל, המאפיינים האישיים של סטרונציום אינם נחשבים - הם מנותחים באמצעות דוגמה של סידן או מגנזיום.
ובתחום היישומים המעשיים, מתכות אלו עמדו לא פעם בדרכו של הסטרונציום, כי הן נגישות וזולות יותר. זה קרה, למשל, בתעשיית הסוכר. פעם, כימאי גילה שבעזרת סטרונציום דיסכראט (C 12 H 22 O 4 * 2SrO), שאינו מסיס במים, ניתן לבודד סוכר ממולסה. תשומת הלב לסטרונציום גברה מיד, יותר אנשים החלו לקבל אותו, במיוחד בגרמניה ובאנגליה. אבל עד מהרה כימאי אחר מצא שגם סכר הסידן המקביל אינו מסיס. והעניין בסטרונציום נעלם מיד. משתלם יותר להשתמש בסידן זול ונפוץ יותר.
זה לא אומר, כמובן, שסטרונציום "איבד את פניו לחלוטין". ישנן איכויות המבדילות ומבדילות אותה ממתכות אדמה אלקליין אחרות. נספר לכם יותר עליהם.
נורות אדומות ממתכת סטרונציום
כך קרא האקדמיקאי A.E. Fersman סטרונציום. ואכן, כדאי לזרוק ללהבה קורט מאחד ממלחי הסטרונציום הנדיפים, שכן הלהבה תהפוך מיד לצבע אדום קרמין בוהק. קווי סטרונציום יופיעו בספקטרום הלהבה.
בואו ננסה להבין את מהות החוויה הפשוטה הזו. ישנם 38 אלקטרונים בחמש קליפות האלקטרונים של אטום הסטרונציום. שלושת הקליפות הקרובות ביותר לגרעין מלאות לחלוטין, ויש "מקומות פנויים" בשני האחרונים. בלהבת המבער, אלקטרונים נרגשים תרמית ורוכשים יותר אנרגיה גבוההמעבר מרמות אנרגיה נמוכות יותר לרמות גבוהות יותר. אבל מצב נרגש כזה אינו יציב, והאלקטרונים חוזרים לרמות נמוכות יותר נוחות יותר, תוך שחרור אנרגיה בצורה של קוונטות אור. אטום (או יון) של סטרונציום פולט בעיקר קוונטות עם תדרים התואמים לאורכם של גלי אור אדום וכתום. מכאן הצבע האדום-קרמין של הלהבה.
תכונה זו של מלחי סטרונציום נדיפים הפכה אותם למרכיבים הכרחיים של הרכבים פירוטכניים שונים. הדמויות האדומות של זיקוקים, האורות האדומים של האותות ורקטות ההדלקה הם "מעשה ידיו" של סטרונציום.
לרוב בפירוטכניקה משתמשים בחנקת Sr(NO 3) 2, SrC 2 O 4 אוקסלט וסטרונציום קרבונט SrCO 3. סטרונטיום חנקתי מועדף: הוא לא רק צובע את הלהבה, אלא גם משמש כחומר מחמצן בו זמנית. מתפרק בלהבה, הוא משחרר חמצן חופשי:
Sr(NO 3) 2 → SrO + N2 + 2.502
תחמוצת סטרונציום SrO צובעת את הלהבה רק פנימה צבע ורוד. לכן, כלור מוכנס לתוך הרכבים פירוטכניים בצורה כזו או אחרת (בדרך כלל בצורה של תרכובות אורגנוכלור), כך שהעודף שלו מעביר את שיווי המשקל של התגובה ימינה:
2SrO + CI 2 → 2SrCl + O 2.
פליטת הסטרונציום מונוכלוריד SrCl היא אינטנסיבית ובהירה יותר מזו של SrO. בנוסף לרכיבים אלו, הרכבים פירוטכניים כוללים חומרים דליקים אורגניים ואי-אורגניים, שמטרתם לייצר להבה גדולה ללא צבע.
יש לא מעט מתכונים לנורות אדומות. ניקח שניים מהם כדוגמה. ראשית: Sr (NO 3) 2 - 30%, Mg - 40%, שרפים - 5%,
hexachlorobenzene - 5%, אשלגן perchlorate KClO 4 - 20%. שנית: אשלגן כלורט KClO 3 - 60%, SrC2O 4 - 25%, שרפים - 15%. זה לא קשה להכין קומפוזיציות כאלה, אבל צריך לזכור שכל קומפוזיציות פירוטכניות, אפילו המוכחות ביותר, דורשות "פנייה אליך". פירוטכניקה תוצרת בית היא מסוכנת...
סטרונציום, זיגוג ואמייל
הזיגוגים הראשונים הופיעו כמעט עם שחר ייצור כלי החרס. ידוע שכבר באלף הרביעי לפני הספירה. הם היו מכוסים במוצרי חימר. הבחין שאם מכסים כלי חרס עם תרחיף של חול טחון דק, אשלג וגיר במים, ולאחר מכן מייבשים אותם ומחשלים אותם בכבשן, אז אבקת החימר הגסה תתכסה בסרט דק של חומר זגוגי ותהפוך חלק ומבריק. ציפוי הזגוגית סוגר את הנקבוביות והופך את הכלי לאטום לאוויר ולחות. החומר הזגוגי הזה הוא הזיגוג. מאוחר יותר, מוצרי חימר צופו תחילה בצבעים ולאחר מכן זגוגו. התברר שהזיגוג אינו מאפשר לצבעים לדהות ולדהות במשך זמן רב למדי. גם מאוחר יותר הגיעו זיגוגים לייצור פאיאנס ופורצלן. כיום, קרמיקה ומתכת, פורצלן וכלי חרס, מוצרי בנייה שונים מצופים בזיגוג.
מה תפקידו של סטרונציום כאן?
כדי לענות על שאלה זו, נצטרך לחזור שוב להיסטוריה. זיגוגים מבוססים על תחמוצות שונות. זיגוג אלקליין (אשלג) ועופרת ידוע מזמן. הבסיס של הראשון הם תחמוצות של סיליקון, מתכות אלקליות (K ו-Na) וסידן. שנית, יש גם תחמוצת עופרת. מאוחר יותר נעשה שימוש נרחב בזיגוגים המכילים בורון. תוספים של עופרת ובור נותנים לזיגוג ברק מראה, משמרים טוב יותר את צבעי התחתית. עם זאת, תרכובות עופרת רעילות והבורון הוא נדיר.
בשנת 1920, הגבעה האמריקאית הייתה הראשונה להשתמש בזיגוג מט, שכלל תחמוצות סטרונציום (מערכת Sr-Ca-Zn). עם זאת, עובדה זו נעלמה מעיניו, ורק במהלך שנות מלחמת העולם השנייה, כאשר עופרת נעשתה נדירה במיוחד, זכרו את הגילוי של היל. ומפולת של מחקרים זרמו פנימה: עשרות (!) מתכונים לזיגוג סטרונציום הופיעו במדינות שונות. נעשו גם ניסיונות להחליף את הסטרונציום בסידן, אך זיגוגי הסידן התבררו כלא תחרותיים.
זיגוגי סטרונציום אינם רק לא מזיקים, אלא גם סבירים (סטרונציום קרבונט SrCO 3 זול פי 3.5 מעופרת אדומה). את כל תכונות חיוביותגם זיגוגי עופרת אופייניים להם. יתר על כן, מוצרים המצופים בזיגוג כזה מקבלים קשיות נוספת, עמידות בחום ועמידות כימית.
על בסיס תחמוצות של סיליקון וסטרונציום מכינים גם אמיילים - זיגוגים אטומים. תוספות של תחמוצות טיטניום ואבץ הופכות אותם לאטומים. פריטי פורצלן, במיוחד אגרטלים, מעוטרים לעתים קרובות בזיגוג פצפוץ. אגרטל כזה נראה מכוסה ברשת של סדקים מצוירים. הבסיס של טכנולוגיית הקרקל הוא מקדמי ההתפשטות התרמית השונים של זיגוג ופורצלן. חרסינה מזוגגת נשרפת בטמפרטורה של 1280-1300 מעלות צלזיוס, לאחר מכן הטמפרטורה מופחתת ל-150-220 מעלות צלזיוס והמוצר, שעדיין לא התקרר לחלוטין, טובל בתמיסת מלחי צביעה (למשל, קובלט מלחים, אם אתה צריך לקבל רשת שחורה). מלחים אלה ממלאים את הסדקים שנוצרו. לאחר מכן, המוצר מיובש ומחמם שוב ל-800-850 מעלות צלזיוס - המלחים נמסים בסדקים ואוטמים אותם. זיגוג פצפוץ הוא פופולרי ונפוצ במדינות רבות בעולם. יצירות אומנויות ומלאכות העשויות בצורה זו זוכות להערכה על ידי חובבים. נותר להוסיף ששימוש בזיגוג סטרונציום ללא בורון נותן אפקט כלכלי רב.
סטרונציום רדיואקטיבי
תכונה נוספת של סטרונציום, המבדילה אותו בצורה חדה ממתכות אדמה אלקליות, היא קיומו של איזוטופ רדיואקטיבי של סטרונציום-90, שדאג לביופיזיקאים, פיזיולוגים, רדיוביולוגים, ביוכימאים וסתם כימאים מזה זמן רב.
כתוצאה מתגובת שרשרת גרעינית נוצרים כ-200 איזוטופים רדיואקטיביים מאטומים של פלוטוניום ואורניום. רובם קצרי מועד. אבל באותם תהליכים נולדים גם גרעינים של סטרונציום-90, שזמן מחצית החיים שלהם הוא 27.7 שנים. Strontium-90 הוא פולט בטא טהור. המשמעות היא שהוא פולט זרמים של אלקטרונים אנרגטיים הפועלים על כל היצורים החיים במרחקים קצרים יחסית, אך באופן פעיל מאוד. סטרונציום, כאנלוגי של סידן, מעורב באופן פעיל בחילוף החומרים ויחד עם סידן מופקד ברקמת העצם.
סטרונציום-90, כמו גם איזוטופ הבת איטריום-90 שנוצר במהלך התפרקותו (עם זמן מחצית חיים של 64 שעות, פולט חלקיקי בטא) משפיעים על רקמת העצם ובעיקר על מח העצם, הרגיש במיוחד לקרינה. שינויים כימיים מתרחשים בחומר חי בהשפעת הקרנה. מופרים מבנה רגילותפקודי התא. זה מוביל להפרעות מטבוליות חמורות ברקמות. וכתוצאה מכך, התפתחות מחלות קטלניות - סרטן הדם (לוקמיה) ועצמות. בנוסף, קרינה פועלת על מולקולות DNA ולכן משפיעה על התורשה. יש לזה השפעה מזיקה.
התוכן של סטרונציום-90 בגוף האדם תלוי ישירות בכוח הכולל של הנשק האטומי המפוצץ. הוא חודר לגוף על ידי שאיפה של אבק רדיואקטיבי שנוצר במהלך הפיצוץ ונישא על ידי הרוח למרחקים ארוכים. מקורות זיהום נוספים הם מי שתייה, ירקות ומוצרי חלב. אבל בשני המקרים, הטבע מציב מכשולים טבעיים בדרך של סטרונציום-90 לתוך הגוף. רק חלקיקים בגודל של עד 5 מיקרון יכולים להיכנס למבנים העדינים ביותר של איברי הנשימה, ומעט חלקיקים כאלה נוצרים במהלך פיצוץ. שנית, במהלך הפיצוץ משתחרר סטרונציום בצורה של תחמוצת SrO, אשר מסיסותו בנוזלי הגוף מוגבלת מאוד. חדירת הסטרונציום דרך מערכת המזון מעוכבת על ידי גורם הנקרא "הפליה של סטרונציום לטובת סידן". זה מתבטא בעובדה שעם נוכחות בו זמנית של סידן וסטרונציום, הגוף מעדיף סידן. יחס Ca:Sr בצמחים הוא פי שניים מזה שבקרקעות. יתרה מכך, בחלב וגבינה, תכולת הסטרונציום קטנה פי 5-10 מאשר בעשב המשמש להאכלת בעלי חיים.
עם זאת, אי אפשר להסתמך לחלוטין על גורמים חיוביים אלה - הם מסוגלים להגן רק במידה מסוימת מפני סטרונציום-90. אין זה מקרי שעד שלא נאסרה בדיקת נשק אטומי ומימן בשלוש סביבות, מספר קורבנות הסטרונציום גדל משנה לשנה. אבל אותן תכונות נוראיות של סטרונציום-90 - גם יינון חזק וגם תקופה גדולהזמן מחצית חיים - הצליח להפוך לטובת האדם.
סטרונציום רדיואקטיבי מצא יישום בתור נותב איזוטופ בחקר הקינטיקה של תהליכים שונים. בשיטה זו בניסויים עם בעלי חיים הם קבעו כיצד סטרונציום מתנהג באורגניזם חי: היכן הוא בעיקר מקומי, כיצד הוא משתתף בחילוף החומרים וכו'. אותו איזוטופ משמש כמקור קרינה בהקרנות. אפליקטורים עם סטרונציום-90 משמשים לטיפול במחלות עיניים ועור. תכשירי סטרונציום-90 משמשים גם בגלאי פגמים, במכשירים למלחמה בחשמל סטטי, בחלק ממכשירי מחקר ובסוללות אטומיות. אין תגליות מזיקות מיסודו - כל העניין הוא בידי מי הגילוי יגיע בסופו של דבר. ההיסטוריה של הסטרונציום הרדיואקטיבי היא הוכחה לכך.
אטום מספר 38 עם מסה 87.62. הוא מופיע בטבע במצב יציב בצורה של 4 איזוטופים: 84, 86, 87, 88. הנפוץ ביותר בטבע הוא 88. עקב ריקבון רובידיום 87 הטבעי, הכמות המדויקת של הסטרונציום משתנה עם הזמן. האדם קיבל אטומים רדיואקטיביים עם המספרים 80-97.
יתר על כן, האיזוטופ הנפוץ ביותר הושג מאורניום - סטרונציום 90. ההיסטוריה של גילוי היסוד חוזרת לשנות ה-90 הרחוקות של המאה השמונה-עשרה. כבר ב-1787 בודד סטרונציום לראשונה מהמינרל סטרונטיאניט ליד הכפר סטרונטיאנה שבסקוטלנד.
המחקרים הראשונים בוצעו על ידי הכימאים אדר קרופורד ומרטין היינריך קלפוט. ברוסיה בוצעו מחקרים על אדמה סטרונציום על ידי טוביאס לוביץ. מאפיין ייחודי בוער בלהבה אדומה בוהקת.
תיאור ותכונות של סטרונציום
נוסחת סטרונציום– Sr. זוהי מתכת לבנה פולימורפית עם ברק כסוף. בשל התגובה המהירה בצורתו הטהורה עם חמצן אטמוספרי, הוא רוכש סרט תחמוצת עם גוון צהוב. מתכת סטרונציוםרך מאוד וקל לזייף.
הוא מוצג בשלושה שינויים: סריג קריסטל ממוקד פנים מעוקב - עד 231 מעלות צלזיוס, משושה - מ-231 עד 623 מעלות צלזיוס, מרוכז גוף מעוקב - בטמפרטורות מעל 623 מעלות צלזיוס. אטום סטרונציוםבעל המבנה של מעטפת האלקטרון החיצונית 5s2. בתגובות הוא מתחמצן ולוקח את הצורה +2, לפעמים +1. מִבְנֶה אָטוֹם סטרונציום: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
אינדיקטורים פיזיים עיקריים:
נפח אטומי - 34 ס"מ 3 / גרם × אטום;
רדיוס האטום הוא 2.15 A;
צפיפות - 2.63 גרם / ס"מ 3 ב-20 מעלות צלזיוס;
טמ. = 770 מעלות צלזיוס;
Tbp. = 1380 מעלות צלזיוס;
עוד. חום 0.176 קלוריות / גרם × מעלות ב-20 מעלות צלזיוס;
לחץ אדים 10-3 מ"מ כספית ב-462 מעלות צלזיוס, 1 ממ"כ 733 מעלות צלזיוס ו-100 ממ"כ ב-1092 מעלות צלזיוס;
מתח פני השטח 165 דין/ס"מ;
קשיות ברינל 13 ק"ג/מ"מ;
כִּימִי מאפיין סטרונציום. מבחינת תגובתיות, הסטרונציום קרוב לאחיו בקבוצות הבריום והסידן. בתנאים רגילים, הוא יוצר אינטראקציה מהירה עם חמצן אטמוספרי. נוצר תחמוצת סטרונציום SrO ו-SrO 2 עם גוון צהבהב.
כמו כל מתכות אדמה אלקליין, הוא מגיב עם מים כדי ליצור סטרונציום הידרוקסיד. האינטראקציה עם הלוגנים פעילה מאוד - נוצרים הלידים. הצורה האבקתית של המתכת מתלקחת מהר מאוד גם בטמפרטורת החדר ובלחץ אטמוספרי.
חשובים במיוחד הם יודיד ו סטרונציום כלוריד. כאשר מחומם, הוא מתחבר באופן פעיל עם פחמן דו חמצני, ויוצר קרבונט וביקרבונט. בשלב הגז, הוספת מימן גורמת ליצירת SrH 2 הידריד. גם התרכובות הבאות נפוצות ביותר: קרביד - תרכובות על בסיס פחמן (SrC 2), אמיד - עם אמוניה במצב גז (Sr (NH 2) 2), גופרית - עם גופרית (SrS), סלניד - עם סלניום (SrSe ) ועוד כמה.
סטרונציום במצב מותךמתערבב בקלות עם מתכות כגון אלומיניום, ברזל, בריום ועוד. ההמסה עוברת הומוגנית לקבלת תרכובות בין-מתכתיות. סטרונציום מגיב בקלות עם חומצות מדוללות. מספר עצום של מלחים שונים מתקבל בתגובות עם חומצות אורגניות ומינרלים.
עם זאת, מראה תגובתיות גבוהה עם חומצות חלשות, עם מרוכזות, להיפך, זה לא מראה פעילות. לכן סולפטים, ניטרטים, ניטריטים ואחרים מלחי סטרונציוםמתקבל על ידי תגובה עם חומצות מדוללות. עיקר המלחים צבועים בלבן עם דרגות שונות של מסיסות במים (על בסיס חומצות מינרליות, ככלל, מתמוססים טוב יותר).
מאפיינים של סטרונציוםכיסוד רדיואקטיבי. איזוטופ רדיואקטיבי מתקבל בכורים גרעיניים במהלך התפרקות ה-β של רובידיום 90, ולאחר מכן הסטרונציום עובר את שלב ההתפרקות ה-β לייצור נוקליד איטריום 90. מחצית חיים של סטרונציוםשווה 28.79 שנים.
פיקדונות וכרייה של סטרונציום
סטרונציום מופץ באופן נרחב בטבע. היסוד בצורת עפרות נמצא בקרום כדור הארץ. יותר מ-24% מסך ההיצע של היסוד נמצא באוקיינוסים בעולם. שמורות טבע קיימות רק במצב קשור והן מינרלים, סך הכלמתוכם יש לפחות 40. בארץ מדינות חבר העמים, מערב אירופה, צפון אמריקה, בעיקר בקנדה, נמצאו מרבצי העפר הגדולים ביותר: סטרונטיאניט - סטרונציום קרבונט ו- סטרונציום סולפט.
שיטות תעשייתיות להשגת מתכת מבוססות על עיבוד עפרות מינרלים עם תרכובות שונות. לאחר מכן, מבוצע פירוק תרמי של התרכובות, או פעולה אלקטרוליטית. עם זאת, כתוצאה מתגובות כאלה, נוצרת צורה אבקתית של המתכת, שהיא דליקה מאוד, או שתפוקת היסוד נמוכה מאוד ומתקבלת עם זיהומים. לכן, השיטות המתוארות לעיל אינן בשימוש כעת.
הפופולרי ביותר הוא הפחתת תחמוצת הסטרונציום בתוספת אלומיניום מתכתי וחול צור. התגובה מתרחשת בצינור ואקום עשוי פלדה בטמפרטורות גבוהות מאוד מעל 1,000 מעלות צלזיוס. האלמנט מנוקה בזיקוק גם בוואקום. ל אנרגיה גרעיניתחשוב ביותר להשיג איזוטופים רדיואקטיביים.
הם מיוצרים בכורים במהלך זמן מחצית החיים של אורניום 235. האיזוטופ Sr 89 ( זמן מחצית חיים של סטרונציום 50.5 ימים) נוצר לאחר ריקבון עם שחרור כמות עצומה של אנרגיה מאיזוטופ יציב. סטרונציום הוא חלק הכרחי מעולם החי והצומח. אורגניזמים רבים צוברים את היסוד בעצמם יחד עם סידן וזרחן.
יישום של סטרונציום
בצורת מתכת, הוא משמש כסוכן סגסוג. מוסיף גמישות וגמישות. חומר נפץ כאשר הוא מעורבב עם בריום וסידן. זה חלק מתערובות תרמיטים.
שימוש בתרכובות סטרונציום:
SrO הוא חלק מקתודות תחמוצת, תערובות פירוטכניות.
SrCO 3 - קבלו ציפויים מיוחדים - זיגוגים יציבים כימית ועמידים בחום.
Sr(NO 3) 2 הוא מרכיב של חומרים פירוטכניים עבור רקטות איתות.
SrSO 4 - חומר מילוי לצבעים וגומי.
SrCrO 4 הוא מרכיב של לכות ופריימרים בתעשיית המטוסים.
SrTiO 3 הוא חומר לייצור אנטנות דיאלקטריות, מוליכים וחיישנים.
SrF 2 - משמש בייצור של מתמחה.
SrCl 2 - מרכיב של קומפוזיציות פירוטכניות, קוסמטיקהותכשירים רפואיים.
SrS משמש בייצור תוספים בייצור עור.
90 סטרונציום 137צסיום משמש כמרכיב של דלק רדיואקטיבי.
החומר השימושי ביותר המבוסס על תרכובות אורגניות - סטרונציום רנלאט- ממריץ לצמיחת עצם. תרופה זו משמשת לטיפול באוסטיאופורוזיס.
מחיר סטרונציום
מתכת סטרונציום נמכרת לרוב בצורה של תרכובות. המחירים על תרכובות סטרונציוםמשתנה מאוד: חנקה - 3.8 דולר, כלוריד - 500-800 רובל, Ranelat בצורה של הכנות מ 1500 עד 2500 רובל.
שמו בא מהכפר סטרונטיאן בסקוטלנד, שם התגלה המינרל המכיל סטרונציום. בשנת 1790, סטרונציום זוהה כיסוד אינדיבידואלי על ידי A. Crawford ו-W. Cruikshank. G. Davy בודד לראשונה סטרונציום מתכתי בשנת 1808.
קַבָּלָה:
סטרונציום מהווה 0.008% ממספר האטומים הכולל בקרום כדור הארץ. בנוסף לסלעי סיליקט, סטרונציום מופיע בצורת מלחי הפחמן והסולפט המסיסים בקושי: SrCO 3 - סטרונטיאניט, SrSO 4 - סלסטין.
במצב חופשי, ניתן להשיגו על ידי חימום התחמוצת עם אלומיניום מתכתי בוואקום גבוה:
3SrO+2Al=Al 2 O 3 +3Sr
תכונות גשמיות:
בדומה לסידן, סטרונציום היא מתכת צהובה זהובה ניתנת לעיבוד והיא הרבה יותר רכה מסידן. תרכובות נדיפות של סטרונציום צובעות את הלהבה קרמין באדום.
תכונות כימיות:
באוויר, סטרונציום מכוסה בסרט המכיל, יחד עם תחמוצת, פרוקסיד וסטרונציום ניטריד. עקב חמצון מהיר, המתכת מאוחסנת בשמן מינרלי או אטומה באמפולות.
מגיב בחימום עם מימן וחנקן, הלוגנים. עוקר בקלות מימן לא רק מחומצות מדוללות, אלא גם ממים. מסיס באמוניה נוזלית. הוא דו ערכי בתרכובותיו.
הקשרים החשובים ביותר:
תחמוצת סטרונציוםהוא חומר עקשן לבן שמחבר במרץ מים ליצירת הידרוקסיד לבן. יחד עם התחמוצת, ידוע סטרונציום(II) פרוקסיד לבן
סטרונציום הידרוקסיד, Sr(OH) 2- בסיס חזק, מסיס מאוד במים. בעת אינטראקציה עם חומצות, התחמוצת וההידרוקסיד יוצרים בקלות מלחים, בדרך כלל חסרי צבע.
סטרונציום חנקתי, Sr(NO 3) 2מוקצה בצורה של הידרטים גבישיים, אשר מסיסים בקלות רבה במים. חנקות דומות בהרכבן לכלורטים, ברומטים ויודטים.
מסיסות המלחים במים יורדת בסדרה: Ca - Sr - Ba ו-Cl - Br - I.
סטרונציום גופרתיהוא מוצק לבן. סטרונציום polysulfides SrS n ידועים.
יישום:
סטרונציום הוא גטר במכשירי אלקטרו ואקום, משנה של סגסוגות, ברזל יצוק ופלדות. האיזוטופים הרדיואקטיביים 89 Sr ו-90 Sr משמשים כמקורות ב-קְרִינָה.
סטרונציום חנקתי משמש בפירוטכניקה לייצור קומפוזיציות אשר, כאשר שורפים, מעניקים להבה אדומה בצבע עז (זיקוקים ואבוקות).
תרכובות סטרונציום רבות משמשות כרכיבים של קרמיקה, זרחן וחומרים אופטיים.
סטרונציום מסוגל להצטבר בגוף האדם, מחליף סידן, מה שמוביל לשבריריות מוגברת של העצם. אבל אם זה לא סטרונציום טבעי, אלא 90 Sr שנוצר כתוצאה מפיצוצים גרעיניים, אז ההשלכות הן הרבה יותר חמורות: נזק למח עצם, לוקמיה, מחלת קרינה.
אלמיק גלינה
ראה גם:
סִי. ונצקי. על הנדיר והמפוזר. סיפורי מתכת.