स्ट्रोंटियम

From LTRC

स्ट्रोंटियम (Strontium) एक रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Sr और परमाणु क्रमांक 38 है। एक क्षारीय मृदा धातु (alkaline earth metal) होने के नाते, यह एक नरम, चांदी-सफेद से लेकर हल्का पीला धात्विक तत्व है जो अत्यधिक रासायनिक रूप से अभिक्रियाशील है। हवा के संपर्क में आने पर यह धातु एक गहरी ऑक्साइड परत बना लेती है। स्ट्रोंटियम के भौतिक और रासायनिक गुण आवर्त सारणी में इसके दो ऊर्ध्वाधर पड़ोसियों, कैल्शियम और बेरियम के समान होते हैं। यह मुख्य रूप से खनिज सेलेस्टाइन और स्ट्रोंटियनाइट में प्राकृतिक रूप से पाया जाता है, और ज्यादातर इन्हीं से निकाला जाता है।

स्ट्रोंटियम और स्ट्रोंटियनाइट दोनों का नाम स्कॉटलैंड के स्ट्रोंटियन (Strontian) गाँव के नाम पर रखा गया है, जिसके पास 1790 में अडेयर क्रॉफर्ड और विलियम क्रुकशेंक द्वारा इस खनिज की खोज की गई थी। अगले वर्ष इसे इसके गहरे लाल ज्वाला परीक्षण (flame test) रंग से एक नए तत्व के रूप में पहचाना गया। स्ट्रोंटियम को पहली बार 1808 में हम्फ्री डेवी द्वारा उस समय खोजी गई विद्युत-अपघटन (electrolysis) की प्रक्रिया का उपयोग करके धातु के रूप में अलग किया गया था। 19वीं सदी के दौरान, स्ट्रोंटियम का उपयोग मुख्य रूप से चुकंदर से चीनी के उत्पादन में किया जाता था (देखें स्ट्रोंटियन प्रक्रिया)। टेलीविजन कैथोड-रे ट्यूब के उत्पादन के चरम पर, संयुक्त राज्य अमेरिका में स्ट्रोंटियम की खपत का 75% तक हिस्सा फेसप्लेट ग्लास के लिए उपयोग किया जाता था।[1] कैथोड-रे ट्यूब के अन्य डिस्प्ले विधियों द्वारा प्रतिस्थापन के साथ, स्ट्रोंटियम की खपत में नाटकीय रूप से गिरावट आई है।[1]

जबकि प्राकृतिक स्ट्रोंटियम (जो मुख्य रूप से समस्थानिक स्ट्रोंटियम-88 है) स्थिर है, सिंथेटिक स्ट्रोंटियम-90 रेडियोधर्मी है और परमाणु फॉलआउट के सबसे खतरनाक घटकों में से एक है, क्योंकि स्ट्रोंटियम शरीर द्वारा कैल्शियम की तरह ही अवशोषित किया जाता है। प्राकृतिक स्थिर स्ट्रोंटियम कम स्तर पर स्वास्थ्य के लिए हानिकारक नहीं है।

विशेषताएँ

स्ट्रोंटियम एक द्विसंयोजक (divalent) चांदी जैसी धातु है जिसमें हल्का पीला रंग होता है, जिसके गुण ज्यादातर इसके समूह के पड़ोसियों कैल्शियम और बेरियम के बीच के और उनके समान होते हैं।[2] यह कैल्शियम से नरम और बेरियम से कठोर होता है। इसके गलनांक (777 °C) और क्वथनांक (1377 °C) कैल्शियम (क्रमशः 842 °C और 1484 °C) से कम होते हैं; बेरियम गलनांक (727 °C) में इस गिरावट की प्रवृत्ति को जारी रखता है, लेकिन क्वथनांक (1900 °C) में नहीं। स्ट्रोंटियम का घनत्व (2.64 g/cm³) भी कैल्शियम (1.54 g/cm³) और बेरियम (3.594 g/cm³) के बीच का है।[3] धात्विक स्ट्रोंटियम के तीन अपररूप (allotropes) मौजूद हैं, जिनके संक्रमण बिंदु 235 और 540 °C पर हैं।

Sr2+/Sr युग्म के लिए मानक इलेक्ट्रोड विभव -2.89 V है, जो Ca2+/Ca (-2.84 V) और Ba2+/Ba (-2.92 V) युग्मों के लगभग बीच में है, और पड़ोसी क्षार धातुओं के करीब है।[4] स्ट्रोंटियम पानी के प्रति अपनी अभिक्रियाशीलता में कैल्शियम और बेरियम के बीच का है, जिसके साथ यह संपर्क में आने पर स्ट्रोंटियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करने के लिए अभिक्रिया करता है। स्ट्रोंटियम धातु हवा में जलकर स्ट्रोंटियम ऑक्साइड और स्ट्रोंटियम नाइट्राइड दोनों उत्पन्न करती है, लेकिन चूंकि यह 380 °C से नीचे नाइट्रोजन के साथ अभिक्रिया नहीं करती है, इसलिए कमरे के तापमान पर यह केवल ऑक्साइड बनाती है।[3] सरल ऑक्साइड SrO के अलावा, पेरोक्साइड SrO2 को ऑक्सीजन के उच्च दबाव में स्ट्रोंटियम धातु के सीधे ऑक्सीकरण द्वारा बनाया जा सकता है, और पीले सुपरऑक्साइड Sr(O2)2 के लिए कुछ प्रमाण मौजूद हैं।[5] स्ट्रोंटियम हाइड्रॉक्साइड, Sr(OH)2, एक मजबूत क्षार है, हालांकि यह बेरियम या क्षार धातुओं के हाइड्रॉक्साइड जितना मजबूत नहीं है।[6] स्ट्रोंटियम के सभी चार डाइहैलाइड ज्ञात हैं।[7]

भारी s-ब्लॉक तत्वों के बड़े आकार के कारण, जिसमें स्ट्रोंटियम शामिल है, समन्वय संख्या (coordination numbers) की एक विस्तृत श्रृंखला ज्ञात है, जो 2, 3, या 4 से लेकर SrCd11 और SrZn13 में 22 या 24 तक है। Sr2+ आयन काफी बड़ा होता है, इसलिए उच्च समन्वय संख्याएँ नियम हैं।[8] स्ट्रोंटियम और बेरियम का बड़ा आकार पॉलीडेंटेट मैक्रोसाइक्लिक लिगेंड जैसे क्राउन ईथर के साथ स्ट्रोंटियम परिसरों को स्थिर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है: उदाहरण के लिए, जबकि 18-क्राउन-6 कैल्शियम और क्षार धातुओं के साथ अपेक्षाकृत कमजोर परिसर बनाता है, इसके स्ट्रोंटियम और बेरियम परिसर बहुत मजबूत होते हैं।[9]

ऑर्गनोस्ट्रोंटियम यौगिकों में एक या अधिक स्ट्रोंटियम-कार्बन बंधन होते हैं। उन्हें बार्बियर अभिक्रिया (Barbier reaction) प्रकार की अभिक्रियाओं में मध्यवर्ती के रूप में रिपोर्ट किया गया है।[10][11][12] हालांकि स्ट्रोंटियम मैग्नीशियम के समान समूह में है, और ऑर्गनोमैग्नीशियम यौगिक रसायन विज्ञान में बहुत आम तौर पर उपयोग किए जाते हैं, ऑर्गनोस्ट्रोंटियम यौगिक समान रूप से व्यापक नहीं हैं क्योंकि उन्हें बनाना अधिक कठिन है और वे अधिक अभिक्रियाशील हैं। ऑर्गनोस्ट्रोंटियम यौगिक ऑर्गनोयूरोपियम या ऑर्गनोसमैरियम यौगिकों के समान होते हैं क्योंकि इन तत्वों की आयनिक त्रिज्या समान होती है (Sr2+ 118 pm; Eu2+ 117 pm; Sn2+ 122 pm)। इनमें से अधिकांश यौगिक केवल कम तापमान पर ही तैयार किए जा सकते हैं; भारी लिगेंड स्थिरता के पक्ष में होते हैं। उदाहरण के लिए, स्ट्रोंटियम डाइसाइक्लोपेंटाडाइनिल, Sr(C5H5)2, को सीधे स्ट्रोंटियम धातु को मर्कुरोसीन या साइक्लोपेंटाडाइन के साथ अभिक्रिया कराकर बनाया जाना चाहिए; दूसरी ओर C5H5 लिगेंड को भारी C5(CH3)5 लिगेंड के साथ बदलने से यौगिक की घुलनशीलता, अस्थिरता और गतिज स्थिरता बढ़ जाती है।[13]

ऑक्सीजन और पानी के साथ अपनी अत्यधिक अभिक्रियाशीलता के कारण, स्ट्रोंटियम प्राकृतिक रूप से केवल अन्य तत्वों के साथ यौगिकों में पाया जाता है, जैसे कि स्ट्रोंटियनाइट और सेलेस्टाइन खनिजों में। इसे ऑक्सीकरण को रोकने के लिए खनिज तेल या केरोसिन जैसे तरल हाइड्रोकार्बन के नीचे रखा जाता है; ताजा उजागर स्ट्रोंटियम धातु ऑक्साइड के निर्माण के साथ तेजी से पीले रंग की हो जाती है। बारीक पाउडर के रूप में स्ट्रोंटियम धातु पायरोफोरिक होती है, जिसका अर्थ है कि यह कमरे के तापमान पर हवा में स्वतः जल जाएगी। वाष्पशील स्ट्रोंटियम लवण ज्वालाओं को चमकीला लाल रंग प्रदान करते हैं, और इन लवणों का उपयोग पायरोटेक्निक्स और फ्लेयर के उत्पादन में किया जाता है।[3] कैल्शियम और बेरियम के साथ-साथ, क्षार धातुओं और द्विसंयोजक लैंथेनाइड्स यूरोपियम और यिट्टरबियम की तरह, स्ट्रोंटियम धातु तरल अमोनिया में सीधे घुल जाती है जिससे विलायक इलेक्ट्रॉनों का गहरा नीला घोल प्राप्त होता है।[2]

समस्थानिक

मुख्य लेख: Isotopes of strontium

प्राकृतिक स्ट्रोंटियम चार स्थिर समस्थानिकों का मिश्रण है: 84Sr, 86Sr, 87Sr, और 88Sr।[14] इनमें से, 88Sr सबसे प्रचुर मात्रा में है, जो सभी प्राकृतिक स्ट्रोंटियम का लगभग 82.6% है, हालांकि दीर्घकालिक बीटा-क्षय करने वाले 87Rb की बेटी के रूप में रेडियोजेनिक 87Sr के उत्पादन के कारण प्रचुरता कुछ हद तक भिन्न होती है।[15] यह रूबिडियम-स्ट्रोंटियम डेटिंग का आधार है।

अस्थिर समस्थानिकों में, 86Sr से हल्के समस्थानिकों का प्राथमिक क्षय मोड रूबिडियम के समस्थानिकों के लिए इलेक्ट्रॉन कैप्चर या पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन है, और 88Sr से भारी समस्थानिकों का इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन यिट्रियम के समस्थानिकों के लिए है।[14] विशेष रूप से 89Sr और 90Sr उल्लेखनीय हैं। पूर्व का अर्ध-आयु काल 50.56 दिन है और इसका उपयोग हड्डी के कैंसर के इलाज के लिए किया जाता है क्योंकि स्ट्रोंटियम की रासायनिक समानता और इसलिए कैल्शियम को बदलने की क्षमता होती है।[16][17] जबकि 90Sr (अर्ध-आयु 28.91 वर्ष) का उपयोग इसी तरह किया गया है, यह अपने लंबे जीवन (दोनों विखंडन उत्पाद के रूप में उत्पादित होते हैं) के कारण परमाणु हथियार और परमाणु दुर्घटनाओं से परमाणु फॉलआउट में चिंता का अधिक विषय है। हड्डियों में इसकी उपस्थिति, जहाँ सारा स्ट्रोंटियम जमा हो जाता है, हड्डी का कैंसर, आसपास के ऊतकों का कैंसर और ल्यूकेमिया का कारण बन सकती है।[18] 1986 की चेरनोबिल परमाणु दुर्घटना ने लगभग 30,000 किमी² क्षेत्र को 10 kBq/m² से अधिक 90Sr से दूषित कर दिया, या रिएक्टर की कुल 90Sr सामग्री का अनुमानित 5%।[19]

इतिहास

स्ट्रोंटियम का नाम स्कॉटिश गाँव स्ट्रोंटियन (Sròn an t-Sìthein) के नाम पर रखा गया है, जहाँ इसे सीसे की खदानों के अयस्कों में खोजा गया था।[20]

1790 में, अडेयर क्रॉफर्ड, जो बेरियम की तैयारी में लगे एक चिकित्सक थे, और उनके सहयोगी विलियम क्रुकशेंक ने पहचाना कि स्ट्रोंटियन अयस्कों में ऐसे गुण थे जो अन्य "भारी स्पार्स" स्रोतों से भिन्न थे।[21] इसने क्रॉफर्ड को पृष्ठ 355 पर यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति दी "... वास्तव में यह संभावना है कि स्कॉच खनिज पृथ्वी की एक नई प्रजाति है जिसे अभी तक पर्याप्त रूप से जांचा नहीं गया है।" चिकित्सक और खनिज संग्रहकर्ता फ्रेडरिक गेब्रियल सुल्जर ने जोहान फ्रेडरिक ब्लूमेनबैक के साथ स्ट्रोंटियन के खनिज का विश्लेषण किया और इसे स्ट्रोंटियनाइट नाम दिया। उन्होंने यह भी निष्कर्ष निकाला कि यह विथेराइट से अलग था और इसमें एक नई पृथ्वी (neue Grunderde) शामिल थी।[22] 1793 में ग्लासगो विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर थॉमस चार्ल्स होप ने खनिज का अध्ययन किया[23][24] और स्ट्रोंटाइट्स नाम प्रस्तावित किया।[25][26][27] उन्होंने क्रॉफर्ड के शुरुआती काम की पुष्टि की और बताया: "... इसे एक अजीब पृथ्वी मानते हुए मैंने इसे एक नाम देना आवश्यक समझा। मैंने इसे स्ट्रोंटाइट्स कहा है, उस जगह से जहाँ यह पाया गया था; व्युत्पत्ति का एक तरीका मेरी राय में, किसी भी गुण के रूप में पूरी तरह से उचित है, जो वर्तमान फैशन है।" तत्व को अंततः सर हम्फ्री डेवी द्वारा 1808 में स्ट्रोंटियम क्लोराइड और मर्क्यूरिक ऑक्साइड युक्त मिश्रण के विद्युत-अपघटन द्वारा अलग किया गया था, और 30 जून 1808 को रॉयल सोसाइटी में एक व्याख्यान में उनके द्वारा घोषित किया गया था।[28] अन्य क्षारीय मृदा धातुओं के नामकरण के अनुरूप, उन्होंने नाम बदलकर स्ट्रोंटियम कर दिया।[29][30][31][32][33]

स्ट्रोंटियम का पहला बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग चुकंदर से चीनी के उत्पादन में था। हालांकि अगस्टिन-पियरे डब्रुनफॉट द्वारा 1849 में स्ट्रोंटियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग करके एक क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया का पेटेंट कराया गया था[34] बड़े पैमाने पर परिचय 1870 के दशक की शुरुआत में प्रक्रिया में सुधार के साथ आया। जर्मन चीनी उद्योग ने 20वीं सदी तक इस प्रक्रिया का उपयोग किया। प्रथम विश्व युद्ध से पहले चुकंदर चीनी उद्योग इस प्रक्रिया के लिए प्रति वर्ष 100,000 से 150,000 टन स्ट्रोंटियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग करता था।[35] स्ट्रोंटियम हाइड्रॉक्साइड को प्रक्रिया में पुनर्नवीनीकरण किया गया था, लेकिन उत्पादन के दौरान नुकसान की भरपाई करने की मांग इतनी अधिक थी कि इसने मुन्स्टरलैंड में स्ट्रोंटियनाइट के खनन की शुरुआत की। जर्मनी में स्ट्रोंटियनाइट का खनन तब समाप्त हुआ जब ग्लूस्टरशायर में सेलेस्टाइन जमा का खनन शुरू हुआ।[36] इन खदानों ने 1884 से 1941 तक दुनिया की अधिकांश स्ट्रोंटियम आपूर्ति की। हालांकि ग्रेनाडा बेसिन में सेलेस्टाइन जमा कुछ समय से ज्ञात थे, लेकिन बड़े पैमाने पर खनन 1950 के दशक से पहले शुरू नहीं हुआ था।[37]

वायुमंडलीय परमाणु हथियार परीक्षण के दौरान, यह देखा गया कि स्ट्रोंटियम-90 अपेक्षाकृत उच्च उपज वाले परमाणु विखंडन उत्पाद में से एक है। कैल्शियम के साथ समानता और इस संभावना के कारण कि स्ट्रोंटियम-90 हड्डियों में समृद्ध हो सकता है, स्ट्रोंटियम के चयापचय पर शोध एक महत्वपूर्ण विषय बन गया।[38][39]

प्राप्ति

Strontium minerals

स्ट्रोंटियम प्रकृति में सामान्य रूप से पाया जाता है, जो पृथ्वी पर 15वां सबसे प्रचुर तत्व है (इसका भारी सजातीय बेरियम 14वां है), जिसका अनुमान पृथ्वी की पपड़ी में औसतन लगभग 360 प्रति दस लाख भाग है[40] और मुख्य रूप से दो खनिज रूपों में पाया जाता है: सल्फेट (सेलेस्टाइन, SrSO4) और कार्बोनेट (स्ट्रोंटियनाइट, SrCO3)। दोनों में से, सेलेस्टाइन खनन के लिए पर्याप्त आकार के जमा में अधिक बार पाया जाता है। चूंकि स्ट्रोंटियम का उपयोग अक्सर कार्बोनेट रूप में किया जाता है, इसलिए स्ट्रोंटियनाइट दो सामान्य खनिजों में से अधिक उपयोगी होगा, लेकिन विकास के लिए उपयुक्त बहुत कम जमा पाए गए हैं।[41] हवा और पानी के साथ अभिक्रिया करने के तरीके के कारण, स्ट्रोंटियम प्रकृति में केवल खनिजों के रूप में संयुक्त होने पर ही मौजूद होता है। प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला स्ट्रोंटियम स्थिर है, लेकिन इसका सिंथेटिक समस्थानिक Sr-90 केवल परमाणु फॉलआउट द्वारा निर्मित होता है।

भूजल में, स्ट्रोंटियम रासायनिक रूप से कैल्शियम की तरह व्यवहार करता है। मध्यवर्ती से अम्लीय pH पर, Sr2+ प्रमुख स्ट्रोंटियम प्रजाति है। कैल्शियम आयनों की उपस्थिति में, स्ट्रोंटियम आमतौर पर बढ़े हुए pH पर कैल्साइट और एनहाइड्राइट जैसे कैल्शियम खनिजों के साथ सह-अवक्षेपण (coprecipitates) बनाता है। मध्यवर्ती से अम्लीय pH पर, घुला हुआ स्ट्रोंटियम धनायन-विनिमय क्षमता द्वारा मिट्टी के कणों से बंधा होता है।[42]

समुद्र के पानी में स्ट्रोंटियम की औसत मात्रा 8 mg/L है।[43][44] 82 और 90 μmol/L स्ट्रोंटियम के बीच की सांद्रता पर, यह सांद्रता कैल्शियम की सांद्रता से काफी कम है, जो सामान्य रूप से 9.6 और 11.6 mmol/L के बीच होती है।[45][46] यह फिर भी बेरियम (13 μg/L) से काफी अधिक है।[3]

उत्पादन

जनवरी 2024 तक सेलेस्टाइन के रूप में स्ट्रोंटियम के प्रमुख उत्पादक स्पेन (200,000 t), ईरान (200,000 t), चीन (80,000 t), मैक्सिको (35,000 t); और अर्जेंटीना (700 t) हैं।[47] हालांकि संयुक्त राज्य अमेरिका में स्ट्रोंटियम जमा व्यापक रूप से पाए जाते हैं, लेकिन 1959 के बाद से उनका खनन नहीं किया गया है।[47]

खनन किए गए सेलेस्टाइन का एक बड़ा हिस्सा दो प्रक्रियाओं द्वारा कार्बोनेट में परिवर्तित किया जाता है। या तो सेलेस्टाइन को सीधे सोडियम कार्बोनेट घोल के साथ लीच किया जाता है या सेलेस्टाइन को सल्फाइड बनाने के लिए कोयले के साथ भुना जाता है। दूसरा चरण मुख्य रूप से स्ट्रोंटियम सल्फाइड युक्त एक गहरे रंग की सामग्री का उत्पादन करता है। इस तथाकथित "ब्लैक ऐश" को पानी में घोला जाता है और फ़िल्टर किया जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड के परिचय द्वारा स्ट्रोंटियम सल्फाइड घोल से स्ट्रोंटियम कार्बोनेट अवक्षेपित किया जाता है।[48] सल्फेट को कार्बोथर्मिक रिडक्शन द्वारा सल्फाइड में अपचयित (reduced) किया जाता है:

SrSO4 + 2 C -> SrS + 2 CO2

प्रतिवर्ष लगभग 300,000 टन इस तरह से संसाधित किया जाता है।[49]

धातु का उत्पादन व्यावसायिक रूप से स्ट्रोंटियम ऑक्साइड को एल्युमीनियम के साथ अपचयित करके किया जाता है। स्ट्रोंटियम को मिश्रण से आसवन (distillation) द्वारा अलग किया जाता है।[49] स्ट्रोंटियम धातु को पिघले हुए पोटेशियम क्लोराइड में स्ट्रोंटियम क्लोराइड के घोल के विद्युत-अपघटन द्वारा छोटे पैमाने पर भी तैयार किया जा सकता है:[4]

Sr+ + 2 e- -> Sr
2 Cl− -> Cl2 + 2 e-

यह यूरोपीय संघ द्वारा सूचीबद्ध महत्वपूर्ण कच्चे माल में से एक है। संघ में खपत होने वाला 99% स्ट्रोंटियम स्पेन से आता है, जो इस संबंध में आर्थिक संप्रभुता में मदद करता है।[50]

अनुप्रयोग

उत्पादन का 75% उपभोग करने वाला स्ट्रोंटियम का प्राथमिक उपयोग रंगीन टेलीविजन कैथोड-रे ट्यूब (CRT) के कांच में था,[49] जहाँ यह एक्स-रे उत्सर्जन को रोकता था।[51][52] स्ट्रोंटियम के लिए यह अनुप्रयोग घट रहा है क्योंकि CRT को अन्य डिस्प्ले विधियों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है। इस गिरावट का स्ट्रोंटियम के खनन और शोधन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा है।[41] CRT के सभी भागों को एक्स-रे अवशोषित करना चाहिए। ट्यूब की गर्दन और फनल में, इस उद्देश्य के लिए लेड ग्लास (सीसा कांच) का उपयोग किया जाता है, लेकिन इस प्रकार का कांच एक्स-रे के साथ कांच की परस्पर क्रिया के कारण भूरापन (browning effect) प्रदर्शित करता है। इसलिए, फ्रंट पैनल को एक्स-रे अवशोषित करने के लिए स्ट्रोंटियम और बेरियम के साथ एक अलग कांच मिश्रण से बनाया जाता है। 2005 में एक पुनर्चक्रण अध्ययन के लिए निर्धारित कांच मिश्रण के औसत मान 8.5% स्ट्रोंटियम ऑक्साइड और 10% बेरियम ऑक्साइड हैं।[53]

चूंकि स्ट्रोंटियम कैल्शियम के समान है, इसलिए यह हड्डियों में शामिल हो जाता है। सभी चार स्थिर समस्थानिक (isotopes) लगभग उसी अनुपात में शामिल होते हैं जिस अनुपात में वे प्रकृति में पाए जाते हैं। हालाँकि, समस्थानिकों का वास्तविक वितरण एक भौगोलिक स्थान से दूसरे स्थान पर बहुत भिन्न होता है। इस प्रकार, किसी व्यक्ति की हड्डी का विश्लेषण करने से यह निर्धारित करने में मदद मिल सकती है कि वह किस क्षेत्र से आया था।[54][55] यह दृष्टिकोण प्राचीन प्रवास पैटर्न और युद्ध के मैदान के दफन स्थलों में मिश्रित मानव अवशेषों की उत्पत्ति की पहचान करने में मदद करता है।[56]

87Sr/86Sr अनुपात का उपयोग आमतौर पर प्राकृतिक प्रणालियों में तलछट (sediment) के संभावित मूल क्षेत्रों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, विशेष रूप से समुद्री और नदी प्रणालियों में। डैश (1969) ने दिखाया कि अटलांटिक की सतह के तलछटों में 87Sr/86Sr अनुपात प्रदर्शित होते हैं जिन्हें निकटवर्ती भूभागों के भूवैज्ञानिक क्षेत्रों के 87Sr/86Sr अनुपात के थोक औसत के रूप में माना जा सकता है।[57] नदी-समुद्री प्रणाली का एक अच्छा उदाहरण जिस पर Sr समस्थानिक मूल अध्ययन सफलतापूर्वक नियोजित किए गए हैं, वह नील नदी-भूमध्यसागरीय प्रणाली है।[58] ब्लू नाइल और व्हाइट नाइल का गठन करने वाली चट्टानों की भिन्न आयु के कारण, नील नदी डेल्टा और पूर्वी भूमध्य सागर तक पहुँचने वाले तलछट के बदलते मूल को स्ट्रोंटियम समस्थानिक अध्ययनों के माध्यम से पहचाना जा सकता है। ऐसे परिवर्तन अंतिम चतुर्थक (Late Quaternary) में जलवायु द्वारा नियंत्रित होते हैं।[58]

हाल ही में, 87Sr/86Sr अनुपात का उपयोग चाको कैन्यन, न्यू मैक्सिको में लकड़ी और मक्का जैसी प्राचीन पुरातात्विक सामग्रियों के स्रोत को निर्धारित करने के लिए भी किया गया है।[59][60] दांतों में 87Sr/86Sr अनुपात का उपयोग पशु प्रवास ट्रैकिंग के लिए भी किया जा सकता है।[61][62]

स्ट्रोंटियम एल्युमिनेट का उपयोग अक्सर अंधेरे में चमकने वाले खिलौनों में किया जाता है, क्योंकि यह रासायनिक और जैविक रूप से निष्क्रिय है।[63]

स्ट्रोंटियम कार्बोनेट और अन्य स्ट्रोंटियम लवण को आतिशबाजी में गहरा लाल रंग देने के लिए मिलाया जाता है।[64] यही प्रभाव ज्वाला परीक्षण (flame test) में स्ट्रोंटियम धनायनों (cations) की पहचान करता है। आतिशबाजी दुनिया के उत्पादन का लगभग 5% उपभोग करती है।[49] स्ट्रोंटियम कार्बोनेट का उपयोग कठोर फेराइट चुंबकों के निर्माण में किया जाता है।[65][66]

स्ट्रोंटियम क्लोराइड का उपयोग कभी-कभी संवेदनशील दांतों के लिए टूथपेस्ट में किया जाता है। एक लोकप्रिय ब्रांड में वजन के अनुसार 10% कुल स्ट्रोंटियम क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट शामिल होता है।[67] जस्ता (zinc) के शोधन में थोड़ी मात्रा में सीसे की अशुद्धियों को दूर करने के लिए इसकी कम मात्रा का उपयोग किया जाता है।[3] धातु का स्वयं गेटर (getter) के रूप में सीमित उपयोग है, ताकि वैक्यूम में अवांछित गैसों के साथ प्रतिक्रिया करके उन्हें हटाया जा सके, हालांकि इस उद्देश्य के लिए बेरियम का भी उपयोग किया जा सकता है।[4]

[Kr]5s2 1S0 इलेक्ट्रॉनिक मूल अवस्था (ground state) और 87Sr की मेटास्टेबल [Kr]5s5p 3P0 उत्तेजित अवस्था के बीच अल्ट्रा-नैरो ऑप्टिकल संक्रमण, सीज़ियम (133Cs) की विभिन्न हाइपरफाइन संरचना मूल अवस्थाओं के बीच एक माइक्रोवेव संक्रमण से प्राप्त वर्तमान परिभाषा के विपरीत, सेकंड की भविष्य की पुनर्व्याख्या के लिए अग्रणी उम्मीदवारों में से एक है।[68] इस संक्रमण पर काम करने वाली वर्तमान ऑप्टिकल परमाणु घड़ी पहले से ही सेकंड की वर्तमान परिभाषा की सटीकता और परिशुद्धता से आगे निकल गई हैं।[69]

रेडियोधर्मी स्ट्रोंटियम

89Sr मेटास्ट्रॉन (Metastron) में सक्रिय घटक है,[70] जो मेटास्टेटिक हड्डी के कैंसर के कारण होने वाले हड्डी के दर्द के लिए उपयोग किया जाने वाला एक रेडियोफार्मास्युटिकल है। शरीर द्वारा स्ट्रोंटियम को कैल्शियम की तरह संसाधित किया जाता है, जो इसे अधिमानतः ओस्टियोजेनेसिस (हड्डी निर्माण) के बढ़े हुए स्थानों पर हड्डी में शामिल करता है। यह स्थानीयकरण विकिरण जोखिम को कैंसरग्रस्त घाव पर केंद्रित करता है।[17]

90Sr का उपयोग रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (RTG) के लिए शक्ति स्रोत के रूप में किया गया है। 90Sr प्रति ग्राम लगभग 0.93 वाट ऊष्मा उत्पन्न करता है (यह RTG में उपयोग किए जाने वाले 90Sr के रूप के लिए कम है, जो स्ट्रोंटियम फ्लोराइड है)।[71] हालाँकि, 90Sr का जीवनकाल 238Pu (एक अन्य RTG ईंधन) का एक तिहाई है और घनत्व कम है। 90Sr का मुख्य लाभ यह है कि यह 238Pu की तुलना में काफी सस्ता है और परमाणु कचरे में पाया जाता है। बाद वाले को 237Np को न्यूट्रॉन के साथ विकिरणित करके और फिर 238Pu की मामूली मात्रा को अलग करके तैयार किया जाना चाहिए। 90Sr का मुख्य नुकसान यह है कि उच्च ऊर्जा वाले बीटा कण ब्रेमस्ट्रालुंग (Bremsstrahlung) उत्पन्न करते हैं क्योंकि वे अन्य निकटवर्ती भारी परमाणुओं जैसे कि आसन्न स्ट्रोंटियम के नाभिक का सामना करते हैं। यह ज्यादातर एक्स-रे की सीमा में होता है। इस प्रकार मजबूत बीटा उत्सर्जक भी अधिकांश मामलों में महत्वपूर्ण माध्यमिक एक्स-रे उत्सर्जित करते हैं। इसके लिए महत्वपूर्ण परिरक्षण उपायों की आवश्यकता होती है जो 90Sr का उपयोग करने वाले RTG के डिजाइन को जटिल बनाते हैं। सोवियत संघ ने लाइटहाउस और मौसम विज्ञान स्टेशनों के लिए शक्ति स्रोत के रूप में अपने उत्तरी तट पर लगभग 1000 ऐसे RTG तैनात किए थे।[72][73]

जैविक भूमिका

ज्ञानसन्दूक
Container only yes
Hazards
Ghspictograms GHS02GHS07
Ghssignalword Danger
Hphrases 315
Pphrases 422[74]
Nfpa-h 2
Nfpa-f 0
Nfpa-r 2
Nfpa-s w

एकांथेरिया (Acantharea), समुद्री रेडियोलेरियन प्रोटोजोआ का एक अपेक्षाकृत बड़ा समूह, स्ट्रोंटियम सल्फेट से बने जटिल खनिज कंकाल का उत्पादन करता है।[75] जैविक प्रणालियों में, कैल्शियम को थोड़ी हद तक स्ट्रोंटियम द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।[76] मानव शरीर में, अधिकांश अवशोषित स्ट्रोंटियम हड्डियों में जमा हो जाता है। मानव हड्डियों में स्ट्रोंटियम और कैल्शियम का अनुपात 1:1000 और 1:2000 के बीच होता है, जो रक्त सीरम में लगभग उसी सीमा में होता है।[77]

मानव शरीर पर प्रभाव

स्थिर स्ट्रोंटियम समस्थानिक कोई महत्वपूर्ण स्वास्थ्य खतरा पैदा नहीं करते हैं क्योंकि औसत मानव का सेवन प्रति दिन लगभग दो मिलीग्राम होता है।[78] स्ट्रोंटियम कैल्शियम की तरह ही व्यवहार करता है, जिसमें स्ट्रोंटियम का एक बड़ा हिस्सा हड्डी में जमा हो जाता है। कैल्शियम और इस प्रकार स्ट्रोंटियम शरीर में पुनर्चक्रित होते हैं, घुलते हैं और फिर हड्डी में पुन: शामिल हो जाते हैं। इस चक्र का मतलब है कि शरीर से स्ट्रोंटियम को खत्म करने में लंबा समय लग सकता है। वयस्कों में उन्मूलन तेज होता है जिनका शरीर मुख्य रूप से हड्डी की सतहों पर स्ट्रोंटियम जमा करता है। बच्चों में स्ट्रोंटियम कठोर हड्डी खनिजों में शामिल हो जाता है।[78]

मनुष्यों में स्ट्रोंटियम का जैविक अर्ध-आयु (biological half-life) 14 से 600 दिनों के रूप में बताया गया है,[79][80] 1,000 दिन,[81] 18 वर्ष,[82] 30 वर्ष[83] और, ऊपरी सीमा पर, 49 वर्ष।[84] प्रकाशित जैविक अर्ध-आयु के व्यापक आंकड़े शरीर के भीतर स्ट्रोंटियम के जटिल चयापचय द्वारा समझाए गए हैं। हालाँकि, सभी उत्सर्जन पथों का औसत निकालकर, कुल जैविक अर्ध-आयु लगभग 18 वर्ष होने का अनुमान है।[85] स्ट्रोंटियम की उन्मूलन दर हड्डी चयापचय में अंतर के कारण आयु और लिंग से दृढ़ता से प्रभावित होती है।[86]

दवा स्ट्रोंटियम रानेलेट हड्डी के विकास में सहायता करती है, हड्डी के घनत्व को बढ़ाती है, और कशेरुका, परिधीय और कूल्हे के हड्डी के फ्रैक्चर की घटनाओं को कम करती है।[87][88] हालाँकि, स्ट्रोंटियम रानेलेट शिरापरक थ्रोम्बोम्बोलिज़्म, फुफ्फुसीय अन्त: शल्यता (pulmonary embolism), और मायोकार्डियल इन्फार्क्शन सहित गंभीर हृदय संबंधी विकारों के जोखिम को भी बढ़ाता है। इसलिए इसका उपयोग अब प्रतिबंधित है।[89] इसके लाभकारी प्रभाव भी संदिग्ध हैं, क्योंकि बढ़ा हुआ हड्डी घनत्व आंशिक रूप से कैल्शियम की तुलना में स्ट्रोंटियम के बढ़े हुए घनत्व के कारण होता है जिसे यह प्रतिस्थापित करता है। स्ट्रोंटियम शरीर में जैवसंचय (bioaccumulates) भी करता है।[90] स्ट्रोंटियम रानेलेट पर प्रतिबंधों के बावजूद, स्ट्रोंटियम अभी भी कुछ सप्लीमेंट्स में शामिल है।[91][92] मुंह से लिए जाने पर स्ट्रोंटियम क्लोराइड के जोखिमों पर बहुत अधिक वैज्ञानिक प्रमाण नहीं हैं। रक्त के थक्के जमने के विकारों के व्यक्तिगत या पारिवारिक इतिहास वाले लोगों को स्ट्रोंटियम से बचने की सलाह दी जाती है।[91][92]

स्ट्रोंटियम को त्वचा पर लगाने पर संवेदी जलन को रोकने के लिए दिखाया गया है।[93][94] शीर्ष रूप से लागू, स्ट्रोंटियम को एपिडर्मल पारगम्यता बाधा (त्वचा बाधा) की रिकवरी दर में तेजी लाने के लिए दिखाया गया है।[95]

परमाणु कचरा

मुख्य लेख: Strontium-90

स्ट्रोंटियम-90 परमाणु ऊर्जा में उपयोग किए जाने वाले परमाणु रिएक्टरों द्वारा उत्पादित एक रेडियोधर्मी विखंडन उत्पाद है। यह परमाणु कचरे और व्ययित परमाणु ईंधन की उच्च-स्तरीय रेडियोधर्मिता का एक प्रमुख घटक है। इसकी 29-वर्षीय अर्ध-आयु इतनी कम है कि इसकी क्षय ऊष्मा का उपयोग आर्कटिक लाइटहाउस को बिजली देने के लिए किया गया है, लेकिन इतनी लंबी है कि सुरक्षित स्तर तक क्षय होने में सैकड़ों वर्ष लग सकते हैं। दूषित पानी और भोजन से संपर्क ल्यूकेमिया, हड्डी के कैंसर[96] और प्राथमिक हाइपरपैराथायरायडिज्म के जोखिम को बढ़ा सकता है।[97]

उपचार

शैवाल ने अध्ययनों में स्ट्रोंटियम के लिए चयनात्मकता दिखाई है, जहाँ बायोरिमेडिएशन में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश पौधों ने कैल्शियम और स्ट्रोंटियम के बीच चयनात्मकता नहीं दिखाई है, अक्सर कैल्शियम से संतृप्त हो जाते हैं, जो मात्रा में अधिक है और परमाणु कचरे में भी मौजूद है।[96]

शोधकर्ताओं ने सिम्युलेटेड अपशिष्ट जल में Scenedesmus spinosus (शैवाल) द्वारा स्ट्रोंटियम के जैव-संचय (bioaccumulation) का अध्ययन किया है। यह अध्ययन S. spinosus की स्ट्रोंटियम के लिए अत्यधिक चयनात्मक जैव-अवशोषण (biosorption) क्षमता का दावा करता है, जो यह सुझाव देता है कि यह परमाणु अपशिष्ट जल के उपचार में उपयोग के लिए उपयुक्त हो सकता है।[98]

गैर-रेडियोधर्मी स्ट्रोंटियम का उपयोग करते हुए तालाब के शैवाल Closterium moniliferum के एक अध्ययन में पाया गया कि पानी में बेरियम और स्ट्रोंटियम के अनुपात में बदलाव करने से स्ट्रोंटियम की चयनात्मकता में सुधार हुआ।[96]

इन्हें भी देखें

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ग्रंथसूची

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बाहरी कड़ियाँ

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Strontium" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Strontium यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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