30 Ağustos 2017 Yazar: Uğur Eskier
Stronsiyum, yerkabuğunda en bol bulunan 15. elementtir. Havai fişeklere kırmızı rengi veren maddedir. Yüzlerce üründe kullanılan bir metaldir.
Stronsiyum, adını çok az duyduğumuz; ancak tıptan havai fişeklere kadar çok geniş kullanımı olan ve yerkabuğunda bol bulunan bir elementtir. İnsan sağlığına olumlu ve olumsuz etkileri vardır. Kalsiyumla benzerliği sebebiyle vücuda alındığında kalsiyum yerine kullanılabilir; ancak bu durum bazı sorunlara yol açar. Çernobil faciasındaki nükleer serpintide yer alan radyoaktif maddelerden biri de “Stronsiyum-90” adlı radyasyon yayan izotoptur. Nükleer denemeler sebebiyle oluşan iklim değişikliklerine dikkat çekmek isteyen ünlü şair Nazım Hikmet, 1958 yılında “Stronsiyum-90” adlı bir şiir yazmıştır. Adı gibi kendi de ilginç olan bu alkalin toprak elementini biraz tanıyalım.
Stronsiyum, ilk olarak 1790 yılında Kuzey İskoçya’nın köylerinden biri olan Strontian’daki bir kurşun madeninde bulunan sıra dışı bir mineralde çalışmalar yapan İrlandalı fizikçi Adair Crawford tarafından keşfedilmiştir. 1791 yılında İskoç kimyager Thomas Charles Hope, bu minerale keşfedildiği köye atfen “stronsit” adı vermiştir. Bu tarihten önce stronsiyum, fiziksel benzerlik sebebiyle baryum olarak biliniyordu. 1808 yılında İngiliz kimyager Sir Humphry Davy tarafından elektroliz yöntemi ile izole edilmiştir. Davy, bu elementi literatüre “stronsiyum” olarak kazandırmıştır.
Stronsiyumun kimyasal sembolü “Sr”dir. Atom numarası 38, atom ağırlığı 87,62, yoğunluğu 2,54 gcm3’tür. Erime noktası 760 derece, kaynama noktası 1384 derecedir. Periyodik element tablosunun 2-A grubunda yer alır. Gümüşümsü beyaz metalik renginde alkalin toprak metalidir. +2 değerlikli olduğu için havada hızla okside olarak sarımstrak bir renk alır. Hava ve nem etkisiyle kalsiyumdan daha kolay değişir. Kimyasal olarak oldukça reaktiftir. Bu sebeple gaz yağı veya mineral yağları ile depolanabilir. Çok çabuk yükseltgenir. Kalsiyumdan daha yumuşaktır ve saf hali kesilebilir. Kimyasal özellikleri bakımından kalsiyum ve baryumla benzerlikler gösterir. Alkalin toprak metalleri berilyum, magnezyum, kalsiyum, baryum ve radyum ile aynı gruptadır.
Stronsiyum, ametallerin birçoğu ile birleşir. Metal formu, stronsiyum oksidin metalik alüminyum ile metalotermik redüksiyonu sonucu üretilir. Eritilmiş stronsiyum klorür tuzunun elektrolizi ile saf olarak elde edilir. Sölestin cevherinin karbonla reaksiyonu sonucu stronsiyum sülfid elde edilir. Stronsiyum karbonatın asitte çözünmesi sonucu stronsiyum nitrit; 1400-1500 derece arasında vakum altında kömürle reaksiyonu sonucu da stronsiyum oksit elde edilir. Stronsiyum kromat, stronsiyum klorür ve sodyum kromat arasındaki reaksiyonla elde edilir; sulu asitler ve amonyakta çözünür. Stronsiyum hidroksit, kalsiyum hidroksit gibi teşekkül eder; fakat suda daha fazla çözünür ve daha kuvvetli bir bazdır. Stronsiyum, silisyum kristallerinin şekil ve boyutlarını değiştirerek çok ince dağılımını sağlar. Soğukta suyu ayrıştırır. Asitlerle çeşitli tuzları verir. Tuzları ısıtıldığında ışın yayar. İnce bölünmüş veya toz haldeki stronsiyum kendiliğinden tutuşur ve şiddetle yanar.
Stronsiyum, doğada yaygın olarak bulunur. Yerkabuğunda en bol bulunan elementler arasında 15. sıradadır. Serbest halde bulunmaz, 62 farklı mineralde bileşik olarak bulunur. Minerallerde diğer elementlerle kombine halinde bulunur. Doğadaki en yaygın bileşikleri; sülfat minerali selestit ve karbonat minerali stronsiyanittir. Selestit, yüzde 56,4 oranında stronsiyum oksit içerir. Stronsiyanitte ise bu oran yüzde 70,1’dir. Bu iki mineral yerkabuğunun yüzde 0,025’ini oluşturur.
Doğal stronsiyum, Sr-84, Sr-86, Sr-87 ve Sr-88 şeklinde dört karalı izotoptan oluşur. Ayrıca kararsız 12 izotopu daha vardır. En kararlı izotopu Sr-90, radyoaktiftir ve yarılanma ömrü 28,9 yıldır. Sr-90, doğada bulunmaz, nükleer reaktörlerde uranyum ve plütonyumun füzyonu sonucu elde edilir.
Stronsiyum tüketimi genellikle stronsiyum karbonat şeklindedir. Karbonat şeklinde yaygın olarak yüksek voltajlı televizyon tüplerinde kullanılır. Otomotiv sanayisinde, demir cevheri seperatörlerinde, fotokopi makinelerinde ve özel alaşımlarda kullanılan seramik ferritlerin üretiminde de stronsiyumdan faydalanılır. Atomik yarıçapı büyük olan stronsiyum, x ışınlarının nötralize edilmesinde de kullanılır.
Bileşiklerinden stronsiyum sülfid, havai fişeklerde ve boyalarda kullanılır. Stronsiyum nitrat, ilaç sanayisinde ve aleve koyu kırmızı renk verdiği için havai fişeklerde kullanılır. Stronsiyum oksit, ilaçlarda da kullanılan bir bileşiktir ve stronsiyum ferrit üretiminde ara ürün olarak kullanılır. Stronsiyum hidroksit, şeker fabrikalarında melastan şekeri kurtarmak için kullanılan bir bileşiktir. Stronsiyum silikat bileşiği ise, yüksek kaliteli demir üretiminde önemli bir maddedir.
Stronsiyumun önemli bir bileşiği olan stronsiyum kromat; pigmentlerde pas önleyici, polivinil klorür reçinelerde renklendirici olarak, piroteknik uygulamalarda, alüminyum pul kaplamalarda ve bazı alaşımlarda da pas önleyici astar olarak kullanılır. Stronsiyum titinat, refraktif indeksi yüksek bir bileşiktir ve optik yayılımı elmastan fazladır, bu sebeple optik uygulamalarda kullanılır. Sr-90 izotopu, nükleer güç sistemlerinde kullanılır; termoelektrik santrallerde ısı kaynağıdır.
Stronsiyum, bileşikleri ve alaşımlarının kullanıldığı bazı ürünler şunlardır; sinyal maddeleri, boyalar, cam, ilaçlar, kuru fırınlar, uçak motorları, çinko elektrolizi, yağlayıcı olarak mil yataklarında, sabit mıknatıslar, elektrik ürünleri, kaplamalar, uzay araçları, kozmetik ürünler, monitör camları, jeneratörler, hoparlörler, telefon zilleri, alıcılar, oyuncaklar…
Stronsiyum ve Sağlık
Stronsiyum, havada, suda, toprakta ve besinlerde bulunabilir. Hububatlarda, süt ürünlerinde ve sebzelerde yüksek stronsiyum konsantrasyonu vardır. Stronsiyum tozları solunum yoluyla vücuda alınabilir. İnsanlar genellikle su ve yiyeceklerden stronsiyum alır. Stronsiyum, insan vücudunda bazı kimyasal reaksiyonlara girerek çözünür. Bu da insan sağlığı için tehdit oluşturur. Vücutta bulunduğu ortamda birikebilir, dokuları bozabilir veya dışarı atılabilir. Çözünmüş stronsiyum, içme suyunu da kirletir. Stronsiyumun bazı tuzları organizmalar için toksiktir.
Kalsiyum ile stronsiyumu ayırt edemeyen vücut, kalsiyum yerine stronsiyum absorbe edebilir. Sr-90, kimyasal özellikleri bakımından kalsiyuma daha çok benzer ve bu sebeple kemikte ve dişte toplanabilir. Radyoaktif özelliği bulunan Sr-90, insan sağlığı için tehlikelidir. Kan, göğüs ve prostat kanserlerine; bağışıklık sistemini bozarak AIDS’e yol açabilir. Hormonları, pankreası, tiroid bezlerini, üreme organlarını ve merkezi sinir sistemini tahrip eder. Obezite, yüksek tansiyon, kalp hastalıkları, astım, şeker hastalığı ve felç gibi hastalıkların da sebebi olabilir.
Stronsiyum, osteoporoz (kemik kırılganlığı, iskelet hastalığı) tedavisi için önerilen bir eser elementtir. Dozuna göre kemiğe etkisi değişir. Yüksek dozda stronsiyum, kemik mineralizasyonunu bozar. Düşük doz ise kemik resorbisyonunu düşürür. Göz hastalıkları tedavisinde de stronsiyum kullanılabilir. Stronsiyum sülfür, tüy dökücülerde kullanılır. Sr-82 izotopu, kalp görüntüleme cihazlarında kullanılmaktadır. Stronsiyum bromür ve stronsiyum iyodür, tıpta kullanılan önemli bileşiklerdendir.
Dünyadaki en büyük stronsiyum rezervleri; İspanya, Meksika, Çin, Türkiye ve İran’da bulunur. En fazla stronsiyum tüketen ülkeler ABD ve Japonya’dır. Yerkabuğundaki stronsiyum rezervlerinin 12 milyon tonun üzerinde olduğu tahmin ediliyor. Dünyada yıllık stronsiyum üretimi 300 bin ton civarındadır.
Türkiye, stronsiyum rezervi bakımından zengin ülkelerden biridir. Türkiye’de 665 bin tonun üzerinde rezerv olduğu tahmin ediliyor. Bu rezervin yüzde 72’si stronsiyum sülfat içeriklidir. Stronsiyum içeren selestit minerali yaygın olarak Sivas – Kangal, Konya – Ereğli ve Malatya bölgelerinde bulunmaktadır. Bu yataklarda stronsiyum madenciliği yapılmaktadır.
(Çernobil, stronsiyum da içeren nükleer serpinti sonrası hayalet kente döndü.)
Havai fişeklerdeki kırmızı renk stronsiyum sayesinde sağlanır.
Karanlıkta parlama yapan boyalar ve plastikler, stronsiyum alüminat içerir. Bu madde, günboyu ışığı emer ve daha sonra yavaş yavaş yayar.
Dişlerdeki hassasiyeti gideren diş macunlarında stronsiyum klorür hekzahidrat kullanılır.
Stronsiyum, takı ve mücevherlerde de kullanılabilmektedir; ancak yumuşak olduğu için çok tercih edilmiyor.
Sr-90, bilinen yüksek enerjili beta ışıyıcılarının en uzun ömürlüsüdür.
Çernobil faciasındaki nükleer serpintide çevreye radyasyon yayan maddeler arasında Sr-90 da vardı.
Ünlü Şair Nazım Hikmet’in Sr-90’a dikkat çekmek için “Stronsiyum-90” adlı bir şiir yazmıştır. Şiirin dizeleri şöyle; “Acayipleşti havalar bir güneş, bir yağmur, bir kar Atom bombası denemelerinden diyorlar Stronsiyum-90 yağıyormuş ota, ete, süte umuda, hürriyete kapısını çaldığımız büyük hasrete Kendi kendimizle yarışmadayız gülüm Ya ölü yıldızlara hayatı götüreceğiz ya dünyamıza inecek ölüm.” 6 Mart 1958 – Varşova – Şvider.