Strontium

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Strontium
RubidiumStrontiumYttrium
Ca
   
 
38
Sr
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Sr
Ba
Tableau completTableau étendu
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]
Facilement inflammable
F



Transport[4]
43
   1383   
SGH[4]
SGH02 : Inflammable
Danger
H261, P231, P232, P233, P280, P370, P378, P402, P404, P501,
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 brûle facilement dans l'air et réagit avec l'eau.

Découverte[modifier | modifier le code]

Strontium conservé sous argon.

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 (en), la strontianite SrCO3 en 1790 par Thomas Charles Hope. Celui-ci s'était appuyé sur les travaux de William Cruickshank et Adair Crawford (en), les premiers à postuler l'existence d'un élément inconnu dans la strontianite.

Occurrence[modifier | modifier le code]

Le strontium se trouve dans des minerais tels que la célestine SrSO4 et la 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) puis de Fukushima.
Une partie de ce strontium a été reconcentré par la chaîne 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 de Tchernobyl[5].
Le lessivage du strontium et/ou sa bioconcentration dans le réseau trophique font que la pollution de l'eau et 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].

Cinétique dans l'environnement[modifier | modifier le code]

Du strontium sédimente (dans les eaux douces, mais surtout océaniques). Une grande partie sera peu à peu intégrée 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].

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 suite à des réactions chimiques[10]. Les composés solubles sont également ceux qui peuvent le plus se retrouver dans la nourriture (graines, légumes à feuilles et produits laitiers[10]), affecter la santé et l'écosystème. Les eaux potables en contiennent normalement moins de 1 mg/L et il ne devrait pas être radioactif

Cinétique dans l'organisme[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

  • Le taux de strontium de l'eau de mer est bien plus élevé 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). Les taux de strontium dans le sérum du noyé et dans les échantillons d’eau peuvent être mesurés par spectrométrie d’absorption atomique[13].
  • 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[12].
  • Référence temporelle (horloge atomique) expérimentale[14], pouvant potentiellement remplacer l'actuelle référence, basée sur l'atome de Césium 133[15].

Dangereux, et parfois utile (avec précautions)[modifier | modifier le code]

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. Il a été autorisé et beaucoup utilisé chez les femmes dans le traitement de l'ostéoporose sous forme de ranélate de strontium (anti-ostéoporotique), sous la marque Protélos non sans risques d'effets secondaires indésirables. À cause d'une augmentation du risque thrombo-embolique veineux significativement augmenté, et parfois de réactions cutanées sévères[16], 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[17] 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)[18].

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[modifier | modifier le code]

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[10]. 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. Le test des protozoaires marins de la classe des acanthaires est également constitué de sulfate de strontium (en).
Il serait le plus présent dans certains aliments (graines[10], légumes à feuilles[10] et produits laitiers[10]). 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 relargage de strontium sous forme de poussières ou particules dans l'air[10].

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 (en) provoque des cancers du poumon[10] 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[19]. Quant au nitrate de strontium (SrNO3), s’il est inhalé, il peut engendrer plusieurs problèmes de différents types (cardiaque, pulmonaire, hépatique et rénal)[20]. 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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

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[21] et l’ICP-OES pour les analyses dans l’eau[22] qui doit préalablement être acidifiée.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d et e (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,‎ 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  3. (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,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  4. a, b et c Entrée de « Strontium » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 14 février 2010 (JavaScript nécessaire)
  5. 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 ; ISSN:0236-5731  ; 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)
  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. Jon H. Connolly, Walter C. Shortle, and Jody Jellison Translocation 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)
  8. J.L. Harley, « The significance of mycorrhizae ». Mycological Research 1989. 92: 129-134.
  9. 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
  10. a, b, c, d, e, f, g et h LENNTECH BV, Strontium - Sr, Water treatment solutions ; Consulté 2013-03-14.
  11. Kim, C. H. et al. Science 327, 1624-1627 (2010) ; Article ; ChemPort
  12. a et b (en) Stephen G. Hibbins, Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology 4th ed. : Strontium and Strontium Compounds, vol. 22, John Wiley & Sons.
  13. Présentation PowerPoint, du Dr Mickael Segondy sur le thème de la Noyage (Séminaire Nancy, Mars 2003), consulté 2009 12 11
  14. (en) Experimental realization of an optical second with strontium lattice clocks publié le 9 juillet 2013
  15. Horloges optique à réseau : vers une redéfinition de la seconde ?
  16. Fiche de pharmacovigilance]
  17. ANSM, Communiqué Communiqué de presse Protélos (ranélate de strontium) L’Afssaps décide d’une réévaluation du rapport bénéfice risque et adresse une mise en garde aux professionnels recommandant des restrictions d'utilisation, 2011-10-07, consulté 2013-03-14
  18. [1] actualisée le 03 avril 2012, consulté 2013-03-14
  19. Carbonate de Strontium - Détail
  20. Nitrate de Strontium - Détail
  21. http://www.ceaeq.gouv.qc.ca/methodes/pdf/MA207Met20.pdf
  22. MA. 203 - Mét. 3.2

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • (fr)

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) ATSDR (2004), Toxicological profile for strontium ; U.S. Dept of health and human services Public Health Service, Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), Avril 2004, PDF, 445 pages
  • (en) Chaudhuri, S., Broedel, V., and Clauer, N (1987), Strontium isotopic evolution of oil-field waters from carbonate reservoir rocks in Bindley field, central Kansas, U.S.A. ; Geochimica et Cosmochimica Acta 51 , 45-53
  • (en) Hodell, D. A., Mead, G. A., and Mueller, P. A.(1990), Variation in the strontium isotopic composition of seawater (8 Ma to present) : Implications for chemical weathering rates and dissolved fluxes to the oceans ; Chemical Geology: Isotope Geoscience section 80, 291-307.
  • (en) Jones, C. E. and Jenkyns, H. C (2001), Seawater strontium isotopes, oceanic anoxic events, and seafloor hydrothermal activity in the Jurassic and Cretaceous ; American Journal of Science 301, 112-149
  • (en) Pin, C. and Bassin, C (1992), Evaluation of a strontium specific extraction chromatographic method for isotopic analysis in geological materials. Analytica Chimica Acta 269 , 249-255.
  • (en) Rigol, A., Roig, M., Vidal, M., and Rauret, G (1999), Sequential Extractions for the Study of Radiocesium and Radiostrontium Dynamics in Mineral and Organic Soils from Western Europe and Chernobyl Areas. Environmental Science & Technology 33 , 887-895

Voir aussi[modifier | modifier le code]

  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
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 Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés