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Strontium

élément chimique de numéro atomique 38 et de symbole Sr

Lestrontiumest l'élément chimiquedenuméro atomique38, desymboleSr.

Strontium
Image illustrative de l’article Strontium
Strontium conservé sous argon.
Rubidium←Strontium→Yttrium
Ca
Structure cristalline cubique

38		 Sr
↑
Sr
↓
Ba
Tableau complet•Tableau étendu
Position dans letableau périodique
Symbole Sr
Nom Strontium
Numéro atomique 38
Groupe 2
Période 5epériode
Bloc Bloc s
Famille d'éléments Métal alcalino-terreux
Configuration électronique [Kr] 5s2
Électronsparniveau d’énergie 2, 8, 18, 8, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique 87,62± 0,01u[1]
Rayon atomique(calc) 219pm
Rayon de covalence 195± 10pm[2]
Rayon de van der Waals 249pm[3]
État d’oxydation 2
Électronégativité(Pauling) 0,95
Oxyde Base forte
Énergies d’ionisation[1]
1re:5,694 85eV 2e:11,030 1eV
3e:42,89eV 4e:57eV
5e:71,6eV 6e:90,8eV
7e:106eV 8e:122,3eV
9e:162eV 10e:177eV
11e:324,1eV
Isotopes les plus stables
IsoANPériodeMDEdPD
MeV
84Sr0,56%stableavec 46neutrons
86Sr9,86%stableavec 48neutrons
87Sr7,0%stableavec 49neutrons
88Sr82,58%stableavec 50neutrons
90Sr{syn.}28,78aβ-0,54690Y
Propriétés physiques ducorps simple
État ordinaire Solide(paramagnétique)
Masse volumique 2,64g·cm-3[1]
Système cristallin Cubique à faces centrées
Dureté(Mohs) 1,5
Couleur Blanc argenté métallique
Point de fusion 777°C[1]
Point d’ébullition 1 382°C[1]
Énergie de fusion 8,3kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 144kJ·mol-1
Volume molaire 33,94×10-6m3·mol-1
Pression de vapeur 246Paà768,85°C
Chaleur massique 300J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 7,62×106S·m-1
Conductivité thermique 35,3W·m-1·K-1
Divers
NoCAS 7440-24-6[4]
NoECHA 100.028.303
NoCE 231-133-4
Précautions
SGH[5]
SGH02 : Inflammable
Danger
H261,P231,P232,P233,P280,P370,P378,P402,P404etP501
Transport[5]
Unités duSI&CNTP,sauf indication contraire.
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Le strontium, comme lecalcium,est unalcalino-terreux.Il est mou, malléable, gris-jaune. Au contact avec l'air,il forme un film d'oxyde protecteur (passivation). Il s'enflamme et brûle facilement dans l'air et réagit avec l'eau.

Découverte

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Le strontium est isolé parSir Humphry Davy(Angleterre) en1808après que son oxyde a été identifié dans le minerai d'une mine d'Écosseprès deStrontian,lastrontianiteSrCO3en1790parThomas Charles Hope.Celui-ci s'est appuyé sur les travaux deWilliam CruickshanketAdair Crawford(en),les premiers à postuler l'existence d'un élément inconnu dans la strontianite.

Isotopes

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Article détaillé:Isotopes du strontium.

Le strontium possède 35isotopesconnus denombre de massevariant entre 73 et 107, et sixisomères nucléaires.Parmi eux, quatre isotopes sont stables et représentent la totalité du strontium naturel:84Sr (0,56 %),86Sr (9,86 %),87Sr (7,0 %) et88Sr (82,58 %). Bien que84Sr soit soupçonné de se désintégrer par désintégration β+β+en84Kr, cette dernière n'a pour l'instant jamais été observée et il reste considéré comme stable. Lamasse atomiquestandard du strontium est de 87,62(1)u.

Occurrence

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Le strontium se trouve dans desminérauxtels que lacélestineSrSO4et lastrontianiteSrCO3.
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).

Dustrontium radioactif(90Sr) et ducésiumradioactif (137Cs) ont contaminé labiosphèreà la suite desessais nucléairesdans l'air, et à la suite de lacatastrophe de Tchernobyl(le strontium a été le principal polluant distant avec l'iodeet lecésium) puisde Fukushima.

Le lessivage du strontium et/ou sa bioconcentration dans leréseau trophiquefont que lapollution de l'eauet de l'air ont rapidement, selon l'UNSCAR,diminué (En 2009, les eaux de boisson et d’irrigation ne dépassaient plus 1 becquerel de césium et de strontium par litre)[6].Mais une partie de ce strontium a été reconcentré par lachaîne alimentaire,via certains champignons notamment. Une méthode analytique a été publiée pour standardiser l'analyse du strontium dans leschampignonsà la suite du passage dunuage de Tchernobyl[7].

Cinétique dans l'environnement

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Du strontium sédimente (dans les eaux douces, mais surtout océaniques). Une grande partie sera peu à peu intégrée dans lesroches métamorphiquescalcaires. Lesrécifs coralliensen absorbent également.

Inversement, certains champignons peuvent dégrader laroche-mère(en particulier la strontianite; minerai naturel de strontium) etremonterdes ions vers la surface dusol.C'est le cas par exemple deResinicium bicolor(en)(champignon non-mycorhizien saprophyte) qui s'est montré capable de solubiliser des ions Sr2+,de remonter vers la surface du sol. Il les « reprécipite » en cristaux d'oxalate de calciumainsi enrichis en strontium. On a noté que dans ce cas, le strontium s'accumule préférentiellement dans lescordons mycéliensdu champignon[8].

Selon les cas, desassociations mycorhizalesfiltrent ou au contraire absorbent certains toxiques (en effet, les racines ont généralement besoin d'environ 100 fois plus de carbone que l'hyphedes champignons symbiotes associés pour explorer le même volume de sol[9].Les hyphae dopent ainsi les capacités de certaines plantes à absorber du strontium 90 (ou du césium 137)[10].

La cinétique environnementale de ce métal varie selon la nature du composé considéré: plus il est soluble plus il est susceptible de circuler, et certains composés insolubles dans l'eau peuvent devenir ou redevenir solubles à la suite de réactions chimiques[11].Les composés solubles sont également ceux qui peuvent le plus se retrouver dans la nourriture (graines, légumes à feuilles et produits laitiers[11]), affecter la santé et l'écosystème. Les eaux potables en contiennent normalement moins de1mg/l.

Cinétique dans l'organisme

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Le strontium est absorbé par letube digestifpar 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 lesystème osseux[12],lesdents[13]et letissu conjonctif.L'analyse desdents de laitpeut ainsi contribuer au suivi d'une éventuelle contamination par le strontium[14],[15],[16]et de quelques autres éléments radio-émetteurs[17],plus facile qu'en utilisant l'os[12].On a par ce moyen pu constater aux États-Unis une augmentation inattendue du taux de strontium des dents de lait dans lesannées 1990[18].

Utilisations

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  • Colorantrouge: nitrate ou chlorate dans lesfeux d'artificeet les fusées de détresse pour donner une teinte rouge.
  • Le strontium sert de fondant dans lesvernisetglaçurespourcéramiques.
  • Certainspigmentssont des sels de strontium.
  • Les peintures à base d'aluminate de strontiumSrAl2O4sontphosphorescenteset ont remplacé les peintures radioactive à base deradiumpour la fabrication des aiguilles de montres.
  • Le strontium pourrait devenir un « dopant » de nouveaux catalyseurs (oxydes depérovskite) actuellement testés pour diminuer le coût des pots catalytiques[19],en limitant l'appel au platine, rare et cher.
  • Lecarbonate de strontiumSrCO3est ajouté au verre de la dalle destubes cathodiquescouleur pour freiner lesrayons Xproduits. En Europe de l'Ouest on lui préfère le carbonate de baryum, moins onéreux[20].
  • L'oxyde de strontium,la strontiane SrO, est également utilisé pour extraire le sucre de lamélassedebetterave.
  • La mesure desrapports isotopiquesdu strontium dans certaines roches permet leurdatation absolue(datation par le rubidium-strontium).
  • Le taux de strontium de l'eau de merest bien plus élevé que celui dusérumhumain (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). Les taux de strontium dans le sérum du noyé et dans les échantillons d’eau peuvent être mesurés parspectrométrie d’absorption atomique[21].
  • 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 réfrigérateurs[20].
  • Référence temporelle (horloge atomique) expérimentale[22],pouvant potentiellement remplacer l'actuelle référence, basée sur l'atome deCésium 133[23].
  • Ajouté comme pigment de surface à l'aluminium (sous forme depolyphosphate,il peut contribuer à protéger l'acier de la corrosion[24].Associé à certainsalliagesd'aluminium,le strontium permet l'amélioration de leurs propriétés mécaniques (il augmente notamment l'élongation de ces derniers)[réf.souhaitée].En petite quantité dans un alliage de plomb, éventuellement combiné à l'étainet/ou aucadmiumil peut contribuer à durcir les plaques et grilles de plomb de labatterie au plomb[25].

Dangereux, et parfois utile (avec précautions)

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Son isotope 90 est l'un desproduits 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 durachitismeet unehypocalcémie.
  • pris en même temps que le calcium, il favorise l'ostéoformation.Il a été autorisé et beaucoup utilisé chez les femmes dans le traitement de l'ostéoporosesous forme deranélate de strontium(anti-ostéoporotique), sous la marqueProtelosnon sans risques d'effets secondaires indésirables. À cause d'une augmentation du risque thrombo-embolique veineux significativement augmenté, et parfois de réactions cutanées sévères[26],l'Afssaps(en 2011) puis l’Agence européenne des médicaments (EMA) ont imposé et mis en œuvre une réévaluation du rapport bénéfice/risque de ce médicament, tout en adressant une mise en garde[27]aux professionnels et en recommandant des restrictions d'usages (notamment pour les personnes de plus de 80 ans, les malades immobilisés et/ou souffrant ou ayant souffert de troubles thrombo-emboliques veineux)[28].

Des médicaments contenant strontium et calcium sont actuellement à l'étude pour la prévention de l'ostéoporose[29],[30].

Il serait utile de régulièrementcomplémenteren strontium l'eau de certains poissons récifaux élevés en aquarium, les filtres àcharbon activééliminant une partie du strontium de l'eau.

Toxicité,écotoxicité

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Dans la nature, du strontium est souvent naturellement présent dans le sol et parfois même dans l'air, sous forme d'aérosols, ouadsorbésur d'autres particules. Lescendresde charbon ou d'incinérateuren sont une source susceptible de polluer localement l'eau potable[11].Plusieurs de ses composés, solubles, se retrouvent facilement dans l'eau et donc dans lessédimentset dans certaines plantes et animaux, y compris d'eau douce (moule zébréepar exemple, qui se détoxique en le fixant dans sa coquille) qui peuvent lebioconcentrer.Letestdesradiolairesmarins de laclassedesacanthairesest également constitué desulfate de strontium.

Il serait le plus présent dans certainsaliments(graines, légumes à feuilles et produits laitiers[11]). Chez l'animal, la part qui n'est pas éliminée dans lesmucus,l'urine ou les excréments se fixe préférentiellement dans lesos.Le bétail, le gibier, les poissons ou coquillages peuvent en contenir.

Dans le passé, du strontium a été piégé et enfoui, dans lepétroleet lecharbonnotamment. La combustion de ces produits fossiles est source de relargage de strontium sous forme de poussières ou particules dans l'air[11].

Sauf à très faibles doses, le strontium non radioactif esttoxiquepour l'animal et l'humain avec des symptômes variant selon l'espèce, l'âge, la dose, et peut-être d'éventuellessynergiesavec d'autres produits ou selon l'isotope considéré. Chez l'homme, même à faible dose, lechromate de strontium(en)provoque descancers du poumon[11]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[31].Quant au nitrate de strontium (SrNO3), s’il est inhalé, il peut engendrer plusieurs problèmes de différents types (cardiaque, pulmonaire, hépatique et rénal)[32].Le strontium radioactif provoque en outre uneanémieet des carences en oxygène, et à plus forte dose descancers,en affectant l'ADN des cellules qui y sont directement exposées.

Précautions

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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

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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 unedigestionà l’aide d’unacide(en général l'acide nitriqueet/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[33]et l’ICP-OES pour les analyses dans l’eau[34]qui doit préalablement être acidifiée.

Notes et références

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  2. ↑(en)Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez,«Covalent radii revisited»,Dalton Transactions,‎,p.2832 - 2838(DOI10.1039/b801115j)
  3. ↑Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar:Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group.In:J. Phys. Chem. A.2009, 113, S. 5806–5812,DOI10.1021/jp8111556.
  4. ↑Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  5. ↑aetbEntrée « Strontium » dans la base de données de produits chimiquesGESTISde la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand,anglais), accès le 14 février 2010(JavaScript nécessaire)
  6. ↑Nicole Priollaud, Tchernobyl; Des réponses à vos questions(sur le site du Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie, consulté 2009 12 11)
  7. ↑MASCANZONI D. (Swedish agricultural sci., dep. radioecology,Uppsala);« Determination of 90Sr and 137Cs in mushrooms following the Chernobyl fallout »;Journal of radioanalytical and nuclear chemistry;(ISSN0236-5731);MARC-II: international conference on methods and applications of radioanalytical chemistry No2, Kona HI, États-Unis (21/04/1991) American Nuclear Society. Topical conference, Kona HI, États-Unis (21/04/1991) 1992, vol. 161, no 2 (305 p)
  8. ↑Jon H. Connolly, Walter C. Shortle, and Jody JellisonTranslocation and incorporation of strontium carbonate derived strontium into calcium oxalate crystals by the wood decay fungus Resinicium bicolor;Can. J. Bot. 77(1): 179–187 (1999); doi:10.1139/cjb-77-1-179; 1999 NRC Canada (Résumé) (consulté 2009 12 11)
  9. ↑J.L. Harley,« The significance of mycorrhizae ».Mycological Research 1989. 92: 129-134.
  10. ↑G.J.D. Kirk and S. Staunton.On predicting the fate of radioactive caesium in soil beneath grassland.Journal of Soil Science, 1989. 40: 71-84
  11. ↑abcdeetf«Propriétés chimiques - Conséquences du strontium sur la santé - Impact du strontium sur l'environnement», surLENNTECH BV(consulté le)
  12. ↑aetbStamoulis, K.C., Assimakopoulos, P.A., Ioanides, K.G., Johnson, E. and Soucacos, P.N. (1999)Strontium-90 concentration measurements in human bones and teeth in Greece. The Science of the Total Environment,229, 165- 182.https://dx.doi.org/10.1016/S0048-9697(99)00052-2
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  14. ↑Rytomaa I (1972)Strontium-90 in deciduous teeth collected in northern Finland from children born in 1952-1964.Acta Onkologica Scandanivia, 30, 219-233.https://dx.doi.org/10.3109/00016357208997461
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  16. ↑Kulev, Y.D., Polikarpov, G.G., Prigodey, E.V. and Assimakopoulos, P.A. (1994) Strontium-90 concentration in human teeth in South Ukraine, 5 years after the Chernobyl accident. The Science of the Total Environment, 155, 214-219.https://dx.doi.org/10.1016/0048-9697(94)90500-2
  17. ↑O’Donnell, R.G., Mitchell, P.L., Priest, N.D., Strange, L., Fox, A., Henshaw, D.L. and Long, S.C. (1997)Variations in the concentration of plutonium, strontium-90, and total alpha-emitters in human teeth collected within the British Isles.The Science of the Total Environment, 201, 235- 243.https://dx.doi.org/10.1016/S0048-9697(97)84060-0
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  19. ↑Kim, C. H. et al. Science 327, 1624-1627 (2010);Article;ChemPort
  20. ↑aetb(en)Stephen G. Hibbins,Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology 4th ed.: Strontium and Strontium Compounds,vol.22, John Wiley & Sons.
  21. ↑Présentation PowerPoint, duDrMickael Segondy sur le thème de la Noyage(Séminaire Nancy, mars 2003), consulté 2009 12 11
  22. ↑(en)Experimental realization of an optical second with strontium lattice clockspublié le 9 juillet 2013
  23. ↑Horloges optique à réseau: vers une redéfinition de la seconde?
  24. ↑Liu, Y., Zhou, X., Lyon, S. B., Emad, R., Hashimoto, T., Gholinia, A.,... & Francis, D. (2017).An organic coating pigmented with strontium aluminium polyphosphate for corrosion protection of zinc alloy coated steel.Progress in Organic Coatings, 102, 29-36.
  25. ↑Yassine, Y. A., Saissi, S., Zentalla, E., Aguizir, A., Saad, E., Ibnlfassi, A.,... & Bouirden, L. (2017). Mécanismes de durcissement structural des alliages plomb-cadmium-strontium-étain pour grilles de batterie. Metallurgical Research & Technology, 114(3), 313 |résumé.
  26. ↑Fiche de pharmacovigilance.
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  28. ↑[1]actualisée le 03 avril 2012, consulté 2013-03-14.
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  30. ↑Sirbu, P. D., Tudor, R., Veringa, V., Ciuntu, B. M., Radu, V., Ciubara, B., & Badulescu, O. V. (2017).Strontium Ranelate in the Healing of Fractures Complicated with Delayed Union. It is Really Effective?.REVISTA DE CHIMIE, 68(8), 1825-1828.
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  33. ↑http://www.ceaeq.gouv.qc.ca/methodes/pdf/MA207Met20.pdf
  34. ↑MA. 203 - Mét. 3.2

Voir aussi

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Sur les autres projets Wikimedia:

Bibliographie

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Articles connexes

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Liens externes

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5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
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7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8 119 120 *
* 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142


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