Στρόντιο: το κακόφημο πυροτέχνημα

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο στρόντιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μας ταξιδεύει και σε μια άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.

Βίος και πολιτεία

Το σαλάμι και τα πυροτεχνήματα μοιάζουν κάπως στο ότι αρέσουν υπερβολικά στον κόσμο, αλλά ο ίδιος αυτός κόσμος πολύ λίγα (θέλει να) ξέρει για το τι έχουν μέσα. Παρ’ όλα αυτά, και για τα δύο υπάρχει από πίσω μια τεχνογνωσία αιώνων. Τα πυροτεχνήματα γεννήθηκαν στην Κίνα, όπου οι άνθρωποι πίστευαν πως ιδιαίτερα στην αρχή της κάθε χρονιάς έπρεπε με θορύβους δυνατούς και λάμψεις να τρομάξουν τα κακά πνεύματα που τους παραμόνευαν. Γι’ αυτό ακόμη και σήμερα τα περισσότερα πυροτεχνήματα έρχονται από την Κίνα.

Τρία είναι τα βασικά χαρακτηριστικά: η συμμετρία στην εμφάνιση, τα χρώματα και μερικές φορές τα σχήματα που επιτυγχάνονται μετά την έκρηξη «γράφοντας» στον σκοτεινό ουρανό. Εδώ λοιπόν ο λόγος που τα αναφέρουμε σε σχέση με το στρόντιο έχει να κάνει με το χρώμα. Το ζωηρό κόκκινο κλασικά ήταν αποτέλεσμα της καύσης ανθρακικού στροντίου, που είναι στην ουσία το ορυκτό στροντιανίτης, ή νιτρικού στροντίου.

Γιατί υπάρχει ένα ορυχείο μολύβδου κοντά στο χωριό Strontian και το χωριό αυτό βρίσκεται στη Σκωτία, σκαρφαλωμένο ψηλά στη Δυτική Ακτή. Δείγματα από την παραγωγή του ορυχείου αυτού ήδη από το 1790 έβαλαν σε υποψία όσους ασχολήθηκαν με αυτά ότι υπήρχε κάτι ξεχωριστό. Το 1793 ο Χόουπ, καθηγητής Χημείας στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης, το επιβεβαίωσε και ονόμασε το υλικό αυτό στροντία γη. Αργότερα, το 1808 πλέον, ο σερ Χάμφρεϊ Ντέιβι ηλεκτρολύοντας ένα μείγμα χλωριούχου στροντίου με οξείδιο του υδραργύρου κατάφερε να φθάσει στο καθαρό στοιχείο που το ονόμασε στρόντιο.

Ατομικός αριθμός: 38

Ατομικό βάρος: 87,62

Σημείο τήξης: 769^οC

Σημείο ζέσης: 1.384^οC

Αριθμός ισοτόπων: 33

Σκευάσματα με στρόντιο χρησιμοποιούνται για την αντιμετώπιση της οστεοπόρωσης

Η ανάλυση σε δείγμα οστού (διότι το στρόντιο, όπως και το ασβέστιο, συσσωρεύεται στα κόκαλα) της αναλογίας ανάμεσα στα ισότοπα στρόντιο-87 προς στρόντιο-86 μπορεί να αποκαλύψει τον τόπο μακροχρόνιας διαμονής ενός ατόμου. Το ίδιο μπορεί να συμβεί αναλύοντας την ίδια αναλογία στα φτερά των αποδημητικών πουλιών. Πιο πολύ στρόντιο στο έδαφος βρίσκουμε στην επιφάνεια ερημικών περιοχών.

Υπάρχει στρόντιο σε διάφορα φυτά, κυρίως στα μαρούλια, στα λάχανα και στα κρεμμύδια, ενώ και σε κάποιους οργανισμούς όπως είναι τα κοράλλια των βράχων είναι απαραίτητο. Γι’ αυτό και στα ενυδρεία που δημιουργούν τεχνητό περιβάλλον ρίχνουν κατά διαστήματα και στρόντιο.

Αυτό όμως που είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο είναι το ισότοπο στρόντιο-90 με χρόνο ημιζωής 28,8 χρόνια. Αυτό έγινε αισθητό στα μέσα του προηγούμενου αιώνα, όταν μετά το τέλος του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου και στο πλαίσιο της μεγάλης κούρσας για τους εξοπλισμούς μεταξύ των δύο υπερδυνάμεων οι δοκιμές με εκρήξεις στην ατμόσφαιρα συνετέλεσαν στο να μεταφερθούν επικίνδυνα για τον άνθρωπο ραδιενεργά παράγωγα όπως το στρόντιο-90 με την κίνηση της ατμόσφαιρας σε γόνιμα εδάφη, να επικαθήσουν σε χόρτα στην επιφάνεια της γης, από εκεί οι αγελάδες να το μεταφέρουν στο γάλα τους, από εκεί να φθάσει στον οργανισμό κυρίως των μικρών παιδιών και τελικά οι ειδικοί επιστήμονες, έντρομοι σχεδόν, να το συναντήσουν στα πρώτα δόντια των μωρών, οπότε σήμανε και συναγερμός. Διότι το στρόντιο-90 εκπέμπει αυτό που λέμε ιονίζουσα ακτινοβολία, στη συγκεκριμένη περίπτωση σωματίδια-β (δηλαδή, υψηλής ενέργειας ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια), που προξενούν σημαντικές καταστροφές στα κύτταρα. Ετσι, έπειτα από άλλα 30 χρόνια, κατάφεραν να σταματήσουν αυτές τις δοκιμές στην ατμόσφαιρα που είχαν εγκληματικά αποτελέσματα ακόμη και στα δικά τους μωρά.

Να μην απορήσει όμως ο αναγνώστης αν δει κάπου ότι ο γιατρός γράφει στρόντιο σε μια ασθενή του. Διότι το μη ραδιενεργό είναι χρήσιμο για την ανακούφιση της οστεοπόρωσης που προκύπτει, ή μάλλον ενσκήπτει, μετά την εμμηνόπαυση. Υπάρχει επίσης από παλιά η χρήση του στροντίου-87 m (το m δηλώνει πως πρόκειται για μετασταθές στοιχείο, δηλαδή αυτή είναι μια ενδιάμεση προσωρινή κατάσταση), που είναι μεν ραδιενεργό αλλά με έναν χρόνο ημιζωής μόλις 2,8 ωρών, οπότε σε ενέσιμη μορφή και περιμένοντας περίπου μιάμιση ώρα μετά δίνει σήματα στο ειδικό μηχάνημα σάρωσης για πιθανές περιοχές με ιατρικό ενδιαφέρον. Μέσα στην ημέρα έχει μείνει στον οργανισμό μόλις το 0,3% της αρχικής ποσότητας.

Είναι ένα ασημόχρωμο μέταλλο, αρκετά μαλακό και προέρχεται από ορυκτές μορφές όπως είναι ο σελεστίτης (θειικό στρόντιο) και ο στροντιανίτης (ανθρακικό στρόντιο). Η σημερινή παραγωγή μεταλλευμάτων που περιέχουν στρόντιο ανέρχεται σε 1 εκατ. τόνους τον χρόνο περίπου, με βασικό παραγωγό την Κίνα, αφού εξορύσσει το 70% αυτής της ποσότητας, ενώ το υπόλοιπο έρχεται από Ισπανία και Μεξικό. Η καμπύλη η σχετική με τη ζήτησή του πάντως δεν έχει ανοδική μορφή, διότι παλαιότερα με τους κλασικούς καθοδικούς σωλήνες που χρησιμοποιούσαμε και για τηλεοπτικές οθόνες βρισκόταν σε πρόσμειξη με το γυαλί γιατί απορροφούσε ανεπιθύμητες ακτίνες Χ που παράγονταν κατά την πρόσκρουση των σωματιδίων στη φθορίζουσα οθόνη. Το στρόντιο-90, του οποίου η παρουσία τρομοκράτησε λίγο μετά το δυστύχημα του Τσέρνομπιλ ολόκληρη την Ευρώπη, χρησιμοποιείται παρ’ όλα αυτά και όπως είχε προβλέψει και ο μακαρίτης Αρθουρ Κλαρκ και στο Διάστημα. Το βρίσκουμε σήμερα σε διαστημικά λεωφορεία, απομακρυσμένους μετεωρολογικούς σταθμούς, επιπλέοντες σηματοδότες, ακόμη και σε φάρους στους πάγους της Αρκτικής.

Μια άλλη χρήση του στροντίου που μπορεί να μας τρομάξει σε πρώτη προσέγγιση είναι στις οδοντόπαστες, ειδικά αυτές για ευαίσθητα δόντια. Με τη μορφή χλωριούχου στροντίου και 6 κρυσταλλικών νερών στο μόριο, κλείνει τις μικροσκοπικές οπές στα δόντια που ιδιαίτερα όταν καταναλώνουμε πολύ κρύα ή πολύ ζεστά ποτά γίνονται αιτία για ενοχλητικούς νευρόπονους.

Πώς προέκυψε ο Αρθουρ Κλαρκ κοντά στο στρόντιο που αναφέρατε πριν;

Γεννήτρια RTG της NASA, ικανή να λειτουργεί τόσο στο διαστημικό κενό όσο και σε πλανητικές ατμόσφαιρες, όπως αυτή του Αρη

Μαζί με την προφητεία του το 1948 ότι με τη βοήθεια γεωσύγχρονων δορυφόρων θα γιγαντωθούν οι τηλεπικοινωνίες ισχυριζόταν πως η τροφοδοσία τους με ηλεκτρική ενέργεια θα γινόταν με τη βοήθεια θερμοζευγών και θα διαρκούσε επ’ άπειρον. Και πραγματικά υπάρχουν από το 1950 ως και σήμερα οι γεννήτριες Radioisotope Thermoelectric Generators (RTG), που βρέθηκαν στο Διάστημα από το 1961. Τα θερμοζεύγη είναι πολύ απλές διατάξεις όπου δύο αγωγοί είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους αλλά τα δύο άλλα άκρα τους βρίσκονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Αυτή η διαφορά θερμοκρασίας μεταφράζεται και σε ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Στη συγκεκριμένη περίπτωση ραδιενεργό στρόντιο-90 που δίνει σωματίδια-β, δηλαδή ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια, δημιουργεί στο ένα άκρο υψηλή θερμοκρασία και έχουμε ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Επειδή το σύστημα αυτό χρησιμοποιείται και σε επίγειους σταθμούς, μερικοί άνθρωποι που έπεσαν τυχαία επάνω σε τέτοιες διατάξεις και θέλησαν να σκαλίσουν ή να τις πάρουν για να τις πουλήσουν στην ανακύκλωση χρειάστηκε να νοσηλευτούν με αρκετά βαριά συμπτώματα μόλυνσης από ραδιενέργεια.

Το στρόντιο πώς σχετίζεται με το Τσέρνομπιλ;

Στις 26 Απριλίου 1986, έπειτα από λάθος σε μια προσομοίωση βλάβης στον πυρηνικό αντιδραστήρα του Τσέρνομπιλ επειδή δεν ήταν κλειστού τύπου, έπειτα από υπερθέρμανση εκτινάχθηκε το περιεχόμενό του κυριολεκτικά στην ατμόσφαιρα και έτσι ακόμη και το στρόντιο, παραπροϊόν της σχάσης ουρανίου και πλουτωνίου, που συνήθως βρίσκεται σε χαμηλά σημεία του αντιδραστήρα, διασκορπίστηκε στην ατμόσφαιρα. Με χρόνο ημιζωής περίπου 29 έτη, αυτό σημαίνει ότι ακόμη πρέπει να υπάρχουν κατάλοιπα τουλάχιστον στην περιοχή.