Strontium

Strontium
Rubidium ← Strontium → Yttrium Ca     38 Sr                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ↑ Sr ↓ Ba Table complète • Table étendue
Informations générales
Nom, symbole, numéro	Strontium, Sr, 38
Série chimique	Métal alcalino-terreux
Groupe, période, bloc	2 (IIA), 5, s
Masse volumique	2,64 g·cm-3 [1]
Dureté	1,5
Couleur	Blanc argenté métallique
No CAS	7440-24-6 [2]
No EINECS	231-133-4
Propriétés atomiques
Masse atomique	87,62 ± 0,01 u[1]
Rayon atomique (calc)	219 pm
Rayon de covalence	1,95 ± 0,10 Å [3]
Rayon de van der Waals	inconnu
Configuration électronique	[Kr] 5s2
Électrons par niveau d’énergie	2, 8, 18, 8, 2
État(s) d’oxydation	2
Oxyde	base forte
Structure cristalline	Cubique à faces centrées
Propriétés physiques
État ordinaire	Solide (paramagnétique)
Point de fusion	777 °C [1]
Point d’ébullition	1 382 °C [1]
Énergie de fusion	8,3 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation	144 kJ·mol-1
Volume molaire	33,94×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur	246 Pa à 768,85 °C
Divers
Électronégativité (Pauling)	0,95
Chaleur massique	300 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique	7,62×106 S·m-1
Conductivité thermique	35,3 W·m-1·K-1
Énergies d’ionisation[1]
1re : 5,69485 eV	2e : 11,0301 eV
3e : 42,89 eV	4e : 57 eV
5e : 71,6 eV	6e : 90,8 eV
7e : 106 eV	8e : 122,3 eV
9e : 162 eV	10e : 177 eV
11e : 324,1 eV
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD MeV 84Sr 0,56 % stable avec 46 neutrons 86Sr 9,86 % stable avec 48 neutrons 87Sr 7,0 % stable avec 49 neutrons 88Sr 82,58 % stable avec 50 neutrons 90Sr {syn.} 28,78 a β- 0,546 90Y
Précautions
Directive 67/548/EEC[4]
F
Symboles : F : Facilement inflammable Phrases R : R15 : Au contact de l’eau, dégage des gaz extrêmement inflammables. Phrases S : S8 : Conserver le récipient à l’abri de l’humidité. S43 : En cas d’incendie, utiliser … (moyens d’extinction à préciser par le fabricant. Si l’eau augmente les risques, ajouter : « Ne jamais utiliser d’eau »). S24/25 : Éviter le contact avec la peau et les yeux.
Phrases R : 15,
Phrases S : 8, 24/25, 43,
Transport[4]
43    1383    Code Kemler : 43 : matière solide spontanément inflammable (pyrophorique) Numéro ONU : 1383 : ALLIAGE PYROPHORIQUE, N.S.A.; ou MÉTAL PYROPHORIQUE, N.S.A. Classe : 4.2 Étiquette : 4.2 : Matières sujettes à l'inflammation spontanée Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses;
SGH[4]
Danger H261, P231, P232, P233, P280, P370, P378, P402, P404, P501, H261 : Dégage, au contact de l'eau, des gaz inflammables P231 : Manipuler sous gaz inerte. P232 : Protéger de l’humidité. P233 : Maintenir le récipient fermé de manière étanche. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P370 : En cas d’incendie: P378 : Utiliser ... pour l’extinction. P402 : Stocker dans un endroit sec. P404 : Stocker dans un récipient fermé. P501 : Éliminer le contenu/récipient dans ...
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le strontium est un élément chimique, de symbole Sr et de numéro atomique 38.

Le strontium, comme le calcium, est un alcalino-terreux. Il est mou, malléable, gris-jaune. Au contact avec l'air il forme un film d'oxyde protecteur. Il s'enflamme et brule facilement dans l'air et réagit avec l'eau.

Strontium conservé sous argon.

Découverte

Le strontium a été isolé par Sir Humphry Davy (Angleterre) en 1808 après que son oxyde fut identifié dans le minerai d'une mine d'Écosse près de Strontian, la strontianite SrCO₃ en 1790 par Thomas Charles Hope. Celui-ci s'était appuyé sur les travaux de William Cruickshank et Adair Crawford, les premiers à postuler l'existence d'un élément inconnu dans la strontianite.

Occurrence

Le strontium se trouve dans des minerais tels que la célestine SrSO₄ et le strontianite SrCO₃.
Le taux de strontium présent dans la croûte terrestre est faible (0,034 %). Certains composés (solubles) sont présents dans l'eau de mer et de certaines sources (eaux minérales).

Du strontium radioactif (⁹⁰Sr) et du césium radioactif (¹³⁷Cs) ont contaminé la biosphère suite aux essais nucléaires dans l'air, et suite à la catastrophe de Tchernobyl (le strontium a été le principal polluant distant avec l'iode et le césium).
Une partie de ce strontium a été reconcentré par la pyramide alimentaire, via certains champignons notamment. Une méthode analytique a été publiée pour standardiser l'analyse du strontium dans les champignons suite au passage du nuage^[5].
Le lessivage du strontium ou sa bioconcentration dans la chaine alimentaire, fait que la pollution de l'eau et de l'air a rapidement, selon l'UNSCAR, diminué (les eaux de boisson et d’irrigation ne dépassant plus 1 becquerel de césium et de strontium par litre)^[6].

Cinétique dans l'environnement

Du strontium sédimente (dans les eaux douces, mais surtout océaniques). Une grande partie sera peu à peu intégré dans les roches métamorphiques calcaires. Les récifs coralliens en absorbent également.
Inversement, certains champignons peuvent dégrader la roche-mère (en particulier la strontianite ; minerai naturel de strontium) et les remonter vers la surface du sol. C'est le cas par exemple de Resinicium bicolor (champignon non-mycorhiziens saprophytes) qui s'est montré capable de solubiliser des ions Sr, de les remonter vers la surface du sol. Il les « reprécipite » en cristaux d'oxalate de calcium ainsi enrichis en strontium. On a noté que dans ce cas, le Sr s'accumule préférentiellement dans les cordons mycéliens du champignon^[7].

Selon les cas, des associations mycorhizales filtrent ou au contraire absorbent certains toxiques (en effet, les racines ont généralement besoin de environ 100 fois plus de carbone que l'hyphe des champignons symbiotes associés pour explorer le même volume de sol^[8]. Les hyphae dopent ainsi les capacités de certaines plantes à absorber du strontium 90 (ou du césium 137)^[9].

Cinétique dans l'organisme

Le strontium est absorbé par le tube digestif par les mêmes mécanismes que le calcium mais l'absorption du calcium est préférentielle. La part non éliminée de strontium ingéré ou inhalé ou ayant contaminé un organisme humain se retrouve à 99 % concentrée dans le système osseux et le tissu conjonctif.

Utilisations

• Colorant rouge : nitrate ou chlorate dans les feux d'artifice et les fusées de détresse pour donner une teinte rouge.
• Il sert de fondant dans les vernis et glaçures pour céramiques.
• Certains pigments sont des sels de strontium.
• Il pourrait devenir un « dopant » de nouveaux catalyseurs (oxydes de pérovskite) actuellement testés pour diminuer le coût des pots catalytiques^[10], en limitant l'appel au platine, rare et cher.
• Son carbonate SrCO₃ est ajouté au verre de la dalle des tubes cathodiques couleur pour freiner les rayons X produits. En Europe de l'ouest on lui préfère le carbonate de baryum, moins onéreux^[11].
• Également, l'oxyde de strontium, la strontiane SrO, est utilisé pour extraire le sucre de la mélasse de betterave.
• La mesure des rapports isotopiques du strontium et du rubidium dans certaines roches permet leur datation absolue.

• Le taux de strontium de l'eau de mer est bien plus élevés que celui du sérum humain (rapport de 650 à 1 ). L'eau douce contient bien moins de strontium que l'eau de mer, mais quand même plus que le sérum (5 fois plus environ). C'est pourquoi le strontium est un indicateur proposé pour dater une noyade (en mer surtout). Le taux de strontium dans le sérum du noyé et dans les échantillons d’eau peut être mesurée par spectrométrie d’absorption atomique^[12].
• L'hexaferrite de strontium est utilisé dans les moteurs des vitres électriques des voitures. Extrudé avec un polymère, il est utilisé pour fabriquer les aimants pour frigo^[11].

Dangereux et utile

Son isotope 90 est l'un des produits de fission (explosions atomiques, réacteur nucléaire) les plus dangereux. En effet, les expériences de Sydney Ringer ont montré, il y a plus de cent ans, que le strontium se substituait au calcium dans les os. En outre sa demi-vie est longue : presque 29 ans.

Les effets du strontium sur l'os peuvent se résumer ainsi :

• pris en remplacement du calcium ou en plus grande quantité que le calcium, le strontium provoque des troubles osseux rappelant ceux du rachitisme et une hypocalcémie.
• pris en même temps que le calcium, il favorise l'ostéoformation et il est utilisé dans le traitement de l'ostéoporose.

Des médicaments contenant strontium et calcium sont actuellement à l'étude pour la prévention de l'ostéoporose.

Il serait utile de régulièrement complémenter en strontium l'eau de certains poissons récifaux élevés en aquarium, les filtres à charbon activé éliminant une partie du strontium de l'eau.

Toxicité, écotoxicité

Dans la nature, du strontium est souvent naturellement présent dans le sol et parfois même dans l'air, sous forme d'aérosols, ou adsorbé sur d'autres particules. Les cendres de charbon ou d'incinérateur en sont une source susceptible de polluer localement l'eau potable^[13].Plusieurs de ses composés, solubles, se retrouvent facilement dans l'eau et donc dans les sédiments et dans certaines plantes et animaux, y compris d'eau douce (moule zébrée par exemple, qui se détoxique en le fixant dans sa coquille) qui peuvent le bioconcentrer.
Il serait le plus présent dans certains aliments (graines^[13], légumes à feuilles^[13] et produits laitiers^[13] ). Chez l'animal, la part qui n'est pas éliminée dans les mucus, l'urine ou les excréments se fixe préférentiellement dans les os. Le bétail, le gibier, les poissons ou coquillages peuvent en contenir.
Dans le passé, du strontium a été piégé et enfoui, dans le pétrole et le charbon notamment. La combustion de ces produits fossiles est source de relarguage de strontium sous forme de poussières ou particules dans l'air^[13].

Sauf à très faibles doses, le strontium non radioactif est toxique pour l'animal et l'humain avec des symptômes variant selon l'espèce, l'âge, la dose, et peut-être d'éventuelles synergies avec d'autres produits ou selon l'isotope considéré. Chez l'Homme, même à faible dose, le chromate de strontium provoque des cancers du poumon^[13] quand il est inhalé.
Lorsque le strontium sous forme de carbonate (SrCO₃) est ingéré par voie digestive, il peut provoquer des crampes, la contraction douloureuse de différents muscles et un effet purgatif^[14]. Quant au nitrate de strontium (SrNO₃), s’il est inhalé, il peut engendrer plusieurs problèmes de différents types (cardiaque, pulmonaire, hépatique et rénal)^[15]. Le strontium radioactif provoque en outre une anémie et des carences en oxygène, et à plus forte dose des cancers, en affectant l'ADN des cellules qui y sont directement exposées.

Précautions

Il s'oxyde rapidement à l'air. Il réagit violemment avec l'eau pour produire de l'hydroxyde de strontium, corrosif, et de l'hydrogène.

Dosage

La quantité de strontium dans différents milieux est quantifiable par différentes méthodes analytiques.
Pour dissocier le strontium de la matrice de son milieu, il faut, la plupart du temps, effectuer une digestion à l’aide d’un acide (en général l'acide nitrique et/ou l'acide chlorhydrique). Le centre d’expertise en analyse environnementale du Québec utilise des techniques couplées soient l’ICP-MS pour les analyses dans la chair de poissons et des petits invertébrés^[16] et l’ICP-OES pour les analyses dans l’eau^[17] qui doit préalablement être acidifiée.

Notes et références

Voir aussi

• Strontium 90
•  Strontium sur Commons

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