放射化学—放射性锶

0.514 1.488 0.546
89
90
放射性核素电池
• 原理：放射性核素放出的射线能量被试 样吸收后，试样就会被加热，把热能经 过热电转换（热离子换能）变成电能， 效率为3~5%(8~10%)。 • 核素：：238Pu，244Cm，210Po;
•
：144Ce，90Sr，147Pm。
• 4kg238PuO2热功率1480W，电功率60W。
• 二是通过测量与90Sr处于放射性平衡 的90Y的β放射性来换算出样品中90Sr 的含量。
后一方法为通常所采用 , 因为 90Y 的 β
能量高达 2.29MeV, 探测效率高，且其 半衰期为 64.2h, 易与 90Sr 达到放射性平
衡，同时可去除89Sr的干扰。
高速运动的 β 粒子 ( 或其它带电粒子 )
元 素 周 期 表
VB VIB VIIB VIIIB IB IIB
IIIA IVA
VA
VIA VIIA
5 B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 113
6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 114
7 N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 115
8 O 16 S 34 Se 52 Te 84 Po 116
通过折射系数为 n 时的透明介质时， 若其速度大于 c/n(c 为光在真空中的传 播 速 度 ), 就 会 发 生 契 伦 科 夫 辐 射 (Cerenkov radiation)。
以水作为介质，β能量只要大于 0.26MeV 时，在水中就能产生契伦科夫辐射，此辐射 可用探测器探测。在国外已广泛应用于环境 和生物样品中β放射性核素的分析。此法对于
浓集分离
• (1) 硝酸盐共沉淀法，也称发烟硝酸法。 它是利用锶、钙和钡的硝酸盐在浓 HNO3 中溶解度的不同来实现锶钡与钙、 的分离，再利用锶与钡的铬酸盐在 HAc 溶液中溶解度的不同分离锶、钡。而伴 随在锶中的稀土元素和锆等裂片放射性 核素，可用Fe(OH)3来进行清扫。
锶以碳酸盐形式沉淀并进行总放射性锶 [89Sr(1.5MeV)+90Sr(0.5MeV)] 的 β 计数测定；再 将沉淀放置 14d后分离出 90Y并测定其活性，推 算出样品中 90Sr 的含量。锶与钇的分离可以根 据两者氢氧化物的溶解度的不同进行的，趁热 过滤，最后钇以 Y2(C2O4)3· 9H2O 形式制源。将 总锶的放射性减去90Sr的放射性即为89Sr的放射 性。
90Sr 和 89Sr 在核裂变反应中产额均
较高，是典型的亲骨性核素。从放射 卫生学来说具有重要意义。服用大量
钙盐可减少放射性锶在骨内的沉积。
植物通过根对90Sr的吸收是很少的，
90Sr 主要沉降在叶片上，绝大部分是
通过食用叶类蔬菜而进入动物或人体
内的。
由于 89Sr 的半衰期相对于 90Sr 要短
• 硫酸锶的溶解度及化学性质界于 CaSO4与BaSO4之间，均为难溶性盐 类。
锶、钙和钡的硝酸盐在浓硝酸中的 溶解度（g/100g溶液）（25℃）
硝酸盐 硝酸钙 硝酸浓度,mol· l-1 15 7.38 17 2.46 1.45×10-3 1.91×10
-4
19 0.492 4.35× 10-4 7.62× 10
26 Fe 44 Ru 76 Os 108 Hs
27 Co 45 Rh 77 Ir
28 Ni 46 Pd 78 Pt
29 Cu 47 Ag 79 Au
30 Zn 48 Cd 80 Hg
109 110 111 112 Mt 66 Dy 98 Cf 67 68 69 Ho Er Tm 99 100 101 Es Fm Md
9 F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At 117
2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn 118
23 V 41 Nb 73 Ta 105 Db 61 Pm 93 Np
24 Cr 42 Mo 74 W 106 Sg 62 Sm 94 Pu
25 Mn 43 Tc 75 Re 107 Bh
90Sr的测定十分适宜。这种方法优点是测量样
品制备简单，不用有机闪烁液，且灵敏度高。
锶单位（SU）
1SU=1 pCi 90Sr/g Ca
放射性铈和钷 (Cerium,Ce; Promethium,Pm)
-5
硝酸锶 9.66× 10-2 硝酸钡 2.29× 10
-3
• 在 HAc 介质中，铬酸钙易溶于水，而铬
酸锶的溶解度较小，但铬酸钡的溶解度
更低，利用此性质可进行锶钡的分离。 • 在16℃下，100克水中铬酸锶的溶解度为
0.12g，而铬酸钡的溶解度为3.410-4g。
锶的络合物
• 锶能与某些有机试剂如EDTA、DTPA、 H3Cit等生成络合物，此性质可用于放 射性锶的分析测定和去污。 • 锶的络合能力比钙差。
放射性锶 (strontium，Sr)
• 概述 • 锶的化学性质
• 90Sr的分析测定
IA
0 IIA
1 H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr 57 La 89 Ac
4 Be 12 Mg IIIB IVB 20 Ca 38 Sr 56 Ba 88 Ra 58 Ce 90 Th 21 Sc 39 Y 57 La 89 Ac 59 Pr 91 Pa 22 Ti 40 Zr 72 Hf 104 Rf 60 Nd 92 U
• 锶共有23种同位素和3种同质异能素。
• 质量数为 84 、 86 、 87 和 88 的四种锶同 位素是稳定核素，其余均为放射性核 素。 • 89Sr和90Sr是两个重要的裂变产物。
衰变 能量 核素 半衰期 方式 （MeV）
85
毒性用途 示踪剂 中毒 高毒、核素 电池、放射 性敷贴剂
Sr 65． 19d EC Sr Sr 50.5d 28.2a β β
63 64 65 Eu Gd Tb 95 96 97 Am Cm Bk
70 Yb 102 No
71 Lu 103 Lr
概述
• 锶是 38 号元素，位于元素周期表第
五周期的第二主族。
• 锶在自然界中的含量较少，主要存
在于海水中，浓度约8mg/L。 • 其矿物有硫酸盐和碳酸盐。 • 锶在某些生物样品中有一定含量。
得多，在环境中未受新鲜裂变产物污
染时，通常89Sr的含量很少，因此观察
89Sr/90Sr 放射性比值的变化，有助于
查找环境放射性污染的来源。
锶的化学性质
• 锶与铍、镁、钙、钡和镭同属碱土
金属。锶的性质与钙很相似，但更
活泼。其化合价只有+2价。
锶的氧化物和氢氧化物
• 锶的硝酸盐、碳酸盐或氢氧化物在 高温下均转变为SrO。 • Sr(OH)2 的碱性比 Ca(OH)2 强，且溶
90Sr的分析测定
• 环境和生物样品中 89Sr 和 90Sr 的含量一般 都很低，因此在分析测定前需要对它们进
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行浓集和分离。
• 放射性锶与放射性钙(45Ca, t1/2=163d,-)和 钡 (140Ba ， t1/2=12.75d,-) 的分离是整个过 程的关键。
• 对于90Sr的分析来说，基本上都是通过测 定与其处于放射性平衡的子体 90Y来换算 (母子体易达到平衡，子体核性质比母体 核性质有优势)。 • 目前90Sr的测定已经有许多成熟的方法， 其中常用的有硝酸盐或硫酸盐的共沉淀 法 、 离 子 交 换 法 、 HDEHP 萃 取 法 和 HDEHP萃取色谱法等。
• 2)放置法 将pH为2.5的样品溶液通过 色谱柱，用 0.5mol/L HNO3 淋洗，流 出液（含 Sr2+) 放置 14d 后，分离和测 定90Y。 • 样品中存在 91Y 、 144Ce 和 147Pm 等稀土 核素时，会干扰快速法的测定。此时 宜采用放置法。
测定方法
• β计数法：
• 一是将分离纯化的放射性锶制源直接 在低本底 β 计数器上测量，这样得到 的结果是89Sr+90Sr总和。
解度比Ca(OH)2大得多，并随温度而
变化,在 0℃时溶解度仅0.35g/100g水 ,
而100℃时即增至24g/100g水。
锶的盐类
• 碳酸锶在水中的溶解度很小，其组
成固定，可作为锶分析的基准物。
• 氯化锶与CaCl2相似，易溶于水。
• 硝酸锶与其它金属的硝酸盐一样均 易溶于水，但在浓硝酸中，与钙和 钡的硝酸盐溶解度却大不相同。据 此可进锶、钡与钙以及其它金属元 素的分离。
此法测定值的准确性和精密度高，常
被用作为标准方法，但是操作烦琐， 而且发烟HNO3腐蚀性强，不适于大量
样品的分析。
• (2) 阳离子交换法 （已废弃）
• 此法是利用钙和锶与 EDTA 、 H3Cit 形成的络合 物与离子交换树脂的亲合力的不同而实现锶与钙 的分离。 • 调节溶液 pH 至 4.0~5.0 ，通过阳离子交换柱，大 部分钙能通过，而锶和部分钙为树脂所吸附。 • 再用不同浓度及 pH 的 EDTA-NH4Ac 溶液先后淋 洗钙和锶。 • 向含锶的流出液中加入铜盐，将锶从络合物中置 换出来，以碳酸盐形式沉淀锶。
此法适合于含钙量高的样品 , 尤其
适于同时处理大批量大体积水样,而对 小批量样品分析显得操作烦琐费时。
(3) HDEHP萃取色谱法
• 1)快速法 将样品溶液调节 pH为1.0,通 过 HDEHP-Kel-F （ CL-HDEHP ）色谱 柱，钇被吸附，使之与锶和铯等离子分 离，再以1.5mol/L HNO3溶液洗涤色谱 柱，以清除被吸附的铈、钷等轻稀土离 子，最后以6mol/L HNO3淋洗钇，实现 90Y的快速分离，然后测定90Y。