4.5.3 锶化学
4.5.3.1 概述
锶（strontium）是38号元素，位于元素周期表第五周期的第二主族，属碱土金属元素。
锶在自然界中的含量较少，主要存在于海水中，约8 mg/L。其矿物有硫酸盐和碳酸盐。锶在某些生物样品中也有一定含量。
锶共有33种同位素。质量数为84、86、87和88的4种锶同位素是稳定核素，其余均为放射性核素，其中89 Sr和90 Sr是两个重要的裂变产物。
90 Sr是纯β放射体，半衰期为29.1年，能量为0.546 MeV，比活度为5.09 MBq/μg。90 Sr可制成核素电池。90 Sr-90 Y在医学上可用作放射性敷贴剂治疗皮肤病，也可作为核素发生器。
89 Sr也是β放射体，半衰期为50.5 d，能量为1.49 Me V，可用于骨疼痛缓解治疗。
85 Sr为活化产物，衰变方式为电子俘获，可作纯γ辐射源和示踪剂。在90 Sr分析测定中，常用85 Sr作为锶的产额指示剂。
90 Sr和89 Sr分别属于高毒和中毒性放射性核素，在核裂变反应中产额均较高，是典型的亲骨性核素。服用大量钙盐可减少放射性锶在骨内的沉积。
4.5.3.2 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，它的化合物除个别情况外都是离子化合物。
（1）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可转变为Sr O，Sr O与水化合时生成Sr（OH）2，其饱和溶液可得Sr（OH）2·8 H 2 O晶体。Sr（OH）2的碱性比Ca（OH）2强，且溶解度比Ca（OH）2大得多，并随温度而变化。在0℃时，Sr（OH）2在100 g水中的溶解度仅为0.35 g，而100℃时即增至24 g，这一点与Ca（OH）2不同。
（2）锶的盐类
锶有易溶性和难溶性两种盐类。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。硝酸锶与其他金属的硝酸盐一样均易溶于水，但在发烟硝酸中，它与钙和钡的硝酸盐溶解度却大不相同，如表4.9所示。据此可进行锶、钡与钙及其他金属元素的分离。在HAc介质中，铬酸锶和铬酸钡的溶解度明显不同，在16℃下，100 g水中铬酸锶的溶解度为0.12 g，而铬酸钡的溶解度为3.4×10-4 g，利用此性质可进行锶和钡的分离。
表4.9 锶、钙和钡的硝酸盐在发烟HNO3中的溶解度(https://www.daowen.com)
（3）锶的络合物
锶能与某些有机试剂如EDTA、DTPA、H 3 Cit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。
4.5.3.3 锶-90的分析测定
环境和生物样品中89 Sr和90 Sr的含量一般都很低，因此在分析测定前需要对它们进行浓集和分离。由于它们的化学性质相同，其分离纯化步骤完全相同。放射性锶与放射性钙（45 Ca）和钡（140 Ba）的分离是整个过程的关键。90 Sr的分析基本上都是通过测定与其处于放射性平衡的子体90 Y来换算的。目前90 Sr的测定已经有许多成熟的方法，其中常用的有硝酸盐或碳酸盐共沉淀法、离子交换法、HDEHP萃取法和HDEHP萃取色谱法等。
（1）浓集分离
①硝酸盐共沉淀法。此法通常也称发烟硝酸法。它先利用锶、钡与钙的硝酸盐在发烟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除去钡。至于留在锶中的稀土元素和锆等裂片放射性核素，可先用Fe（OH）3来进行清扫，再以碳酸盐形式沉淀锶并进行总放射性锶（89 Sr+90 Sr）的β计数测定。将沉淀放置14 d后分离出90 Y并测定其活性，从而推算出样品中90 Sr的含量。锶与钇的分离可根据两者氢氧化物的溶解度的不同来进行，最后钇以Y2（C2 O4）3·9H 2 O形式制源。将总锶的放射性减去90 Sr的放射性即为89 Sr的放射性。此法测定值的准确性和精密度高，常被用作标准方法，但是操作烦琐，而且发烟HNO 3腐蚀性强，不适于大量样品的分析。
②阳离子交换法。此法利用钙和锶与EDTA、H 3 Cit形成的络合物与强酸性阳离子交换树脂的亲和力的不同而实现锶与钙的分离。水样中加入适量的EDTA和H 3 Cit，调节溶液p H至4.0～5.0，溶液通过阳离子交换柱时，大部分钙能通过，而锶和部分钙为树脂所吸附，再用不同浓度和p H的EDTA-NH 4 Ac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，并进行总放射性锶的β计数测定。然后再进行90 Sr测量，方法与上相同。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，而对小批量样品操作和分析时显得烦琐费时。
③HDEHP萃取色谱法。此法是选择性地分离出90 Sr和90 Y来进行90 Sr的测量，有两种方法。
a.快速法：先将样品溶液p H调为1.0，通过CL-HDEHP色谱柱，钇被吸附，与锶和铯等离子分离；再以1.5 mol/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6 mol/L HNO3淋洗钇，实现90 Y的快速分离，然后测定90 Y。
b.放置法：将p H为1.0的样品溶液通过CL-HDEHP色谱柱，将流出液放置14 d后，再在新的色谱柱上吸附、洗涤、淋洗，分离和测定90 Y。
样品中存在91 Y、144 Ce和147 Pm等稀土核素时，会干扰快速法的测定。此时宜采用放置法。
（2）测定方法
放射性锶的测量通常用β计数法。β计数法测量有两种情况：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89 Sr+90 Sr总和；二是通过测量与90 Sr处于放射性平衡的90 Y的β放射性来换算出样品中90 Sr的含量。后一方法通常被采用，因为90 Y的β能量高达2.28 Me V，探测效率高，且其半衰期为64.2 h，易与90 Sr达到放射性平衡，并能防止89 Sr的测量干扰。