스트론튬
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1. 특징
1808년, 영국의 화학자 데이비(H. Davey)가 스트론티아나이트에서 전기분해로 스트론튬을 분리하는 데 성공했다. 천연 동위원소는 4가지가 알려져 있는데 Sr-88이 가장 흔하여 천연 스트론튬의 약 83%를 차지하며, 나머지 세 동위원소는 Sr-84 (0.6%), Sr-86 (9.9%), Sr-87 (7.0%)이다.
불꽃의 선홍색에는 스트론튬 화합물인 염화스트론튬(SrCl2)이나 질산스트론튬(SrNO3)이 이용되는데, 대표적으로 불꽃놀이에서 강렬한 빨간색을 내는데 이용되고 해난용 신호탄, 차량용 불꽃섬광탄 (삼각반사판 역할) 이나 조명탄의 강렬한 붉은 빛을 낼 때 주로 사용된다. 이것은 불꽃반응을 이용한 것인데, 그 밖의 물질로는 나트륨이 노란색, 마그네슘이 흰색, 세슘이 청자색, 칼슘이 주황색, 바륨이 녹색, 리튬이 진홍, 칼륨이 보라, 라듐이 연지색, 루비듐이 연보라색이 되는 등, 물질마다 여러가지 불꽃반응이 있다. 또한 염화스트론튬은 가끔 치약에도 들어가기도 한다.
야광물질의 원료로도 많이 쓰인다. 야광에 쓰이는 스트론튬은 라듐같은 방사성 아광이 아니라 축광방식이라 안전하다. 야광팔찌 등 대부분의 야광물질의 원료. 도자기의 유약에도 색깔을 내는 유약성분으로 탄산스트론튬이 들어간다.
스트론튬은 핵폭발시 낙진 등에서 나오는 강한 방사성핵종으로 많이 알려져서 스트론튬 자체가 위험한 방사능물질로 오해하는 경우도 많은데 자연계의 스트론튬은 독성이나 방사성이 없으며 대부분의 스트론튬 화합물도 자연계에 해가 없다. 오히려 인체의 미량 구성성분이다. 염화스트론튬과 요오드화스트론튬은 독성이 있지만 아주 약간 독성을 나타낼 뿐이다. 즉 스트론튬은 자연계에서 안전한 원소이다. 또한 스트론튬은 자연계의 모든 생물의 필수 미량 원소이다. (스트론튬은 자연계의 모든 생물들에 반드시 필요한 29개의 원소들 중 하나이다.) 또한 루비듐 87이 스트론튬87로 변하는 과정은 지질시대 연령 측정에 많이 사용된다. (반감기 500억년이므로 안전하다.)
가장 널리 쓰이던 산업적 용도는 음극선관 CRT에서 전자의 에너지를 받아 빛을 내는 형광물질로 널리 쓰였는데 CRT 가 이제 LCD 등으로 대체되며 이용도가 크게 줄어들고 있다. 최근에는 스트론튬의 여기 에너지가 낮아 주파수 폭이 극도록 좁고 안정적이어서 원자시계에 쓰려는 연구가 있다. 현재 시간의 정의로 쓰이는 세슘의 안정성(10-13) 보다 1만배나 더 안정성이 높아 (10-17) 앞으로 시간의 정의를 스트론튬의 발진주기로 변경하려는 움직임이 있다. 우주의 나이만큼 지나도 0.1초만 틀리는 정도.
스트론튬의 동위원소 16개 중 아마 가장 널리 알려진 것은 스트론튬90(Sr-90) 인데, 이것은 긴 반감기(29.1년)을 가지고 있어 오랫동안 위험성을 나타낼 수 있다. Sr-90은 핵폭발 또는 원자핵반응기에서 생성되는 인공 방사능물질이다. 우라늄 핵분열시 나오는 방사성핵종으로 반감기가 매우 길고 인체에 흡수되면 잘 배출되지 않으므로 핵폭발의 낙진의 성분중에서 세슘과 함께 위험한 성분으로 꼽힌다. 인체에 들어오면 빼의 칼슘성분과 비슷한 역할로 뼈에 축적된다. 적절한 수명과 베타선 에너지로 원자력 전지의 동력원으로 사용된적이 있었고, 그 밖의 스트론튬 동위원소는 의료목적으로도 쓰인다. 그 중에서도 스트론튬 89는 골종양 치료에 쓰인다.
지구에 방출된 Sr-90의 대부분(~600PBq)#은 20세기에 이루어진 핵실험에서 나온 것이다. 또한 1986년에 일어난 구 소련의 체르노빌 원자력 발전소 폭발 사고 (~10PBq), 2011년 일본에서 일어난 후쿠시마 원자력 발전소 사고에서도 Sr-90이 (~0.1-1.0PBq, 대부분 바다에) 방출되었다https://en.wikipedia.org/wiki/Strontium-90. 상술한 것처럼 스트론튬90의 반감기는 약 29년으로 긴 데다가 체내에서 칼슘과 유사한 성질을 가지고 뼈 등에 축적되기 때문에 성장기 어린이/청소년에게 특히 유해하다. 또한 오랜 기간에 걸친 토양오염이 문제가 된다. 스트론튬-90이 자연계에 방출되어도 안전해지기 위해서는 농도에 따라 300년 ~ 900년이나 보관되어야 한다.
포스트 아포칼립스 게임인 폴아웃 시리즈에는 누카콜라 퀀텀이라는 음료수가 있는데 스트론튬-90이 들어가 있다. 이게 어떻게 시중에 나왔나면 FDA[1]의 시험에서 50명 중 45명이 아무 탈이 없어서다[2]. 3명은 극심한 현기증을 경험했고 한명은 엄청난 구토를 하게 되었으며 다른 한명은 시력을 잃었다.
[1] 우리가 아는 Food & Drug Administration(식품의약'''안전청''') 아니고 Food & Drug Association(식품의약'''협회''')이다.[2] 정확히는 세 번째 실험. 처음 두 실험에선 세륨 을 썼는데 첫 번째 실험은 전부 '''사망''', 두 번째는 4명 사망, 장기 손상 12명, 방사능에 의한 내부 화상 32명.