السترونشيوم Strontium

نظرة عامة:

السترونشيوم Strontium هو أحد المعادن القلوية الترابية. تشكل المعادن القلوية الترابية المجموعة 2 (IIA) من الجدول الدوري. الجدول الدوري هو مخطط يوضح كيفية ارتباط العناصر الكيميائية ببعضها البعض. المعادن القلوية الأخرى تشمل البريليوم والمغنيسيوم والكالسيوم والباريوم والراديوم. يحتل السترونشيوم مكانة متوسطة في عائلته. كيميائيا ، هو أكثر نشاطا من الكالسيوم أو المغنيسيوم ، حيث يقعان فوقه في الجدول الدوري. لكنه أقل نشاطًا من الباريوم الذي يقع أسفل منه في المجموعة 2.

تم التعرف على وجود السترونتيوم لأول مرة في عام 1790 من قبل الطبيب الأيرلندي أدير كروفورد Adair Crawford. ومع ذلك، لم يتم تحضير العنصر في شكل نقي إلا بعد حوالي 20 عامًا بواسطة الكيميائي الإنجليزي همفري ديفي Humphry Davy 1778-1829.

يستخدم السترونشيوم بشكل رئيسي في إنتاج أنابيب التلفزيون الملون. كما أنها تستخدم في صناعة السيراميك وبعض أنواع الزجاج المتخصص. يستخدم أحد النظائر المشعة للسترونشيوم في الصناعة والدراسات الطبية.

الاكتشاف والتسمية:

بينما كان  أدير كروفورد يتدرب كطبيب، كان مهتمًا أيضًا بالبحث الكيميائي. وكان يعمل في مستشفى سانت توماس في لندن ، إنجلترا ، وأستاذ للكيمياء بجامعة وولويتشWoolwich University. في عام 1790 ، بدأ دراسة بعض المعادن التي كانت معروضة في مستشفى سانت توماس. وكان يعتقد أن هذه المعادن شكل من أشكال الباريت Baryte الباريت هو معدن يستخلص منه عنصر الباريوم.

ولكن كروفورد وجد أن بعض المعادن لم تتصرف كما كان متوقعًا. لم تكن لديها خصائص الباريوم. وخلص إلى أن المعادن تحتوي على عنصر جديد. ودعا هذا العنصر بالسترونشيا. تيمنا باسم منجم من الرصاص في منطقة استرونشيا Strontia ، في اسكتلندا حيث جاءت منه العينات المدروسة.

تم الاعتراف بالاسترونشيا لاحقًا كمركب مكون من السترونتشيوم والأكسجين. حيث وجد ديفي طريقة لإنتاج السترونتيوم النقي في عام 1808 من خلال تمرير كلوريد السترونشيوم المنصهر (المذاب) عبر تيار كهربائي فقسم التيار الكهربائي المركب إلى عنصرين.

الخصائص الفيزيائية لعنصر السترونشيوم Strontium

السترونشيوم معدن فضي لامع. عندما يتعرض للهواء يتحد مع الأكسجين لتكوين طبقة رقيقة من أكسيد السترونشيوم (SrO). مما يعطي المعدن لونًا مصفرًا.

تبلغ درجة انصهار السترونشيوم حوالي 757 درجة مئوية (1،395 درجة فهرنهايت) ونقطة الغليان  1،366 درجة مئوية (2،491 درجة فهرنهايت). كما تبلغ كثافته 2.6 غرام لكل سنتيمتر مكعب.

يمكنك الاطلاع أيضًا على: الكوريوم المعدن المتوهّج

الخواص الكيميائية لعنصر السترونشيوم Strontium

السترونشيوم نشط للغاية ، ويجب تخزينه في الكيروسين أو الزيوت المعدنية، كي لا يتفاعل مع الهواء.عندما يكون هذا المعدن مقسم بدقة أو على شكل مسحوق ، فإنه قابل للاشتعال بشكل تلقائي كما أن نيرانه تتمدد بشكل سريع . كما أنه يتفاعل مع الهيدروجين والنيتروجين عند تسخينه. المركبات المكونة له هي هيدريد السترونشيوم (SrH₂) ونيتريد السترونشيوم (Sr₃N₂). يتفاعل السترونشيوم أيضًا مع الماء البارد والأحماض لإطلاق غاز الهيدروجين.

وجود عنصر السترونشيوم Strontium في الطبيعة:

السترونشيوم عنصر وفير نسبياً في قشرة الأرض. وهو يحتل المرتبة الخامسة عشرة من بين العناصر الموجودة في القشرة الأرضية. وهذا يجعله وفيراً كالفلور و الباريوم.

يعتبر السيلستين و الاسترونشيانيت من المعادن الأكثر شيوعاً التي تحتوي على السترونشيوم. يحتوي السيليتين في المقام الأول على كبريتات السترونشيوم (SrSO₄) ، بينما يحتوي السترونشيانيت في الغالب على كربونات السترونشيوم (SrCO₃). ويمكن اعتبار  المكسيك وإسبانيا وتركيا وإيران من أهم المصادر العالمية للسترونشيوم. كما يتم الحصول عليه من المناجم في ولاية كاليفورنيا وتكساس.

النظائر:

يوجد أربعة نظائر للسترونشيوم في الطبيعة. وهي السترونشيوم 84 والسترونشيوم 86 والسترونشيوم 87 والسترونشيوم 88. النظائر هي شكلان أو أكثر من العنصر. تختلف النظائر عن بعضها البعض وفقًا للعدد الكتلي. الرقم المكتوب على يمين اسم العنصر هو العدد الكتلي حيث يمثل  عدد البروتونات بالإضافة إلى النيوترونات في نواة ذرة العنصر. يحدد عدد البروتونات العنصر ، ولكن يمكن أن يختلف عدد النيوترونات الموجودة في الذرة لعنصر واحد. وكل اختلاف ناتج هو نظير.

تم التعرف على حوالي عشرة نظائر مشعة من السترونشيوم أيضًا. النظير المشع هو النظير الذي ينتج عنه بعض الإشعاع. يتم إنتاج النظائر المشعة عندما يتم إطلاق جزيئات صغيرة جدًا على الذرات. تلتصق هذه الجزيئات في الذرات وتجعلها مشعة. هناك نظير مشع واحد من السترونشيوم وهو السترونشيوم-90 والذي يعتبر ذو أهمية خاصة. بسبب سميته. وقد شكل مصدر قلق كبير بسبب صلته بتجارب القنابل الذرية.

يدخل السترونشيوم-90 اليوم في عدد من التطبيقات المفيدة. على سبيل المثال، يتم استخدامه لمراقبة سمك المواد. يجب أن تكون الألواح المعدنية للبناء بنفس السماكة. يتم وضع الألواح على طول حزام ناقل يوجد بأسفله حاوية صغيرة من السترونشيوم-90. يطلق النظير إشعاعات فيمر بعضها عبر الألواح المعدنية. كلما زادت سماكة الطبقة، قل الإشعاع. وكلما قلت سماكة الطبقة، زاد الإشعاع. يوضع كاشف الإشعاع أسفل حزام النقل. يقيس الكاشف مقدار الإشعاع الذي يمر عبر الألواح. يقوم المفتش بمراقبة القراءة وإجراء تعديلات على معدات التصنيع للحفاظ على السماكة المناسبة.

يستخدم السترونشيوم-90 في عدد من التطبيقات الصناعية الأخرى، والتي تستند إلى نفس المبدأ. على سبيل المثال، السترونشيوم-90 يستخدم لقياس كثافة الحرير و منتجات التبغ. يدخل السترونشيوم-90 أيضاً في التطبيقات الدوائية. وقد شاع مؤخراً استخدام هذا النظير في السيطرة على الألم. يمر الناس المصابون بسرطان العظام بآلام رهيبة و لا يوجد في هذه الحالة غير هذا العلاج الدوائي. إلا أن له آثارا جانبية غير سارة كالشعور بالغثيان والدوار أو الاكتئاب.

السترونشيوم-90 سم من السماء:

السترونشيوم-90 هو نظير مشع ينتج من انفجار الأسلحة النووية كالقنبلة الذرية.في 1950 و 1960، قامت الولايات المتحدة والاتحاد السوفياتي آنذاك،والصين، وبعض الدول الأخرى باختبار القنابل الذرية في الغلاف الجوي.

كلما ألقيت واحدة من هذه القنابل وانفجرت، فإن بعض السترونشيوم-90 ينتشر في الغلاف الجوي. بعد وقت قصير، يستقر السترونشيوم-90 على الأرض حيث تمتصه النباتات النامية. ومنه ينتقل إلى الأبقار والأغنام، وغيرها من الحيوانات الأليفة التي تأكل النباتات، وهكذا يخزن السترونشيوم-90 في أجسادهم. يقع السترونشيوم أسفل الكالسيوم في الجدول الدوري. وهذا يعني أن السترونشيوم يتصرف بنفس طريقة الكالسيوم.

يستهلك الكالسيوم من قبل البشر والحيوانات ليذهب في المقام الأول إلى العظام والأسنان. توصي الإعلانات التلفزيونية في كثير من الأحيان الأطفال الصغار بشرب الحليب. وهذا لأن الحليب يحتوي على الكالسيوم الذي يتم استخدامه في بناء العظام والأسنان عند الأطفال في مرحلة النمو. لذلك فإن أي سترونشيوم يدخل جسم حيوان يستخدم أيضًا في بناء العظام والأسنان. الأخبار السيئة هي أن السترونشيوم-90 مشع. يتسبب الإشعاع بقتل أو تدمير الخلايا الحية.

كما يمكن أن يتسبب في نمو هذه الخلايا بشكل خارج عن نطاق السيطرة مما يؤدي إلى السرطان. يخزن السترونشيوم-90 في العظام والأسنان أيضاً ويعتبر قنبلة موقوتة مدمجة.طالما هو في الجسم ، فإن لديه القدرة على التسبب بالسرطان لدى الناس والحيوانات.

هل يُشكل السترونشيوم Strontium تهديدًا؟

إنّ التهديد الذي يشكله السترونشيوم-90 هو أحد أسباب موافقة الدول على البدء في اختبار الأسلحة النووية تحت الأرض. كما ساعد قادة العالم على إدراك أنهم بحاجة إلى وقف تجارب الأسلحة النووية بالكامل. أدى ذلك إلى حد ما إلى توقيع اتفاقيات في الثمانينيات بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي ودول أخرى للتخلي عن اختبار القنبلة الذرية بالكامل.

يستخدم السترونشيوم-90 في جسم الإنسان الآن بديلاً عن تعاطي بعض أنواع المسكنات. وهو يتموضع في العظام بعد حقنه ، تماما كما يفعل الكالسيوم. داخل العظام ، يقوم هذا النظير بإيقاف إرسال إشارات الألم إلى المخ.

هناك تطبيقات طبية أخرى لنظائر السترونشيوم المشعة. يستخدم السترونشيوم-90 لعلاج مجموعة متنوعة من اضطرابات العين. وتستخدم السترونشيوم 85 والسترونشيوم 87  لدراسة حالة العظام في جسم الشخص.

الاستخلاص:

لا يزال الحصول على عنصر السترونشيوم يتم بالطريقة التي استخدمها العالم ديفي. من خلال تمرير تيار كهربائي عبر كلوريد السترونشيوم المنصهر (المذاب).

يمكنك الاطلاع أيضًا على: الكوبرنيسيوم المعدن الغازي

الاستخدام والمركبات:

السترونشيوم ومركباته لها استخدامات تجارية قليلة نسبياً. يتم دمج المعدن النقي أحيانًا مع معادن أخرى لتشكيل السبائك. يتم تصنيع السبائك عن طريق إذابة وخلط معادن أو أكثر. الخليط له خصائص مختلفة عن المعادن الفردية. تستخدم أحيانًا مركبات السترونشيوم لتلوين الزجاج والسيراميك. أنها تعطي اللون الأحمر الجميل لهذه المواد. مركبات السترونشيوم توفر أيضًا اللون الأحمر اللامع لأنواع معينة من الألعاب النارية.

الآثار الصحية:

تعتبر معظم مركبات السترونشيوم غير ضارة بالنباتات والحيوانات. وهناك عدد قليل منها، مثل كلوريد السترونشيوم (SrCl₂) وأيونيد السترونشيوم (SrI₂) ، سامان إلى حد ما.

المصدر:

Titanium, Chemical Element. Chemistry Explained. Retrieved August 11, 2019, from http://www.chemistryexplained.com/elements/P-T/Strontium.html