Strontium

Le strontium est un élément chimique, de symbole Sr et de numéro atomique 38. Le strontium, comme le calcium, est un alcalino-terreux.


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Produit chimique facilement inflammable - Élément chimique - Produit chimique - Matériau - Métal alcalino-terreux

Strontium
RubidiumStrontiumYttrium
Ca
   

38
Sr
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Sr
Ba
Table complèteTable 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
N° CAS 7440-24-6 [2]
N° 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
1re : 5, 69485 eV [1] 2e : 11, 0301 eV [1]
3e : 42, 89 eV [1] 4e : 57 eV [1]
5e : 71, 6 eV [1] 6e : 90, 8 eV [1]
7e : 106 eV [1] 8e : 122, 3 eV [1]
9e : 162 eV [1] 10e : 177 eV [1]
11e : 324, 1 eV [1]
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
Phrases R : 15,
Phrases S : 8, 24/25, 43,
Transport[4]
43
   1383   
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 aisément 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. Ce dernier 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. Mais il est rare d'en trouver à l'état pur.
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 surtout. 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 en particulier océaniques). Une grande partie sera progressivement intégré dans les roches métamorphiques calcaires. Les récifs coralliens en absorbent aussi.
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 le plus souvent besoin d'à peu près 100 fois plus de carbone que l'hyphæ des champignons symbiotes associés pour explorer le même volume de sol [8]. Les hyphæ 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

Dangereux et utile

Son isotope 90 fait partie 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 : 28 ans.

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

Des médicaments contenant strontium et calcium sont aujourd'hui 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, le strontium est connu naturellement présent dans les sols. Plusieurs de ses composés se retrouvent aisément dans l'eau car particulièrement solubles. On en trouve par conséquent dans les sédiments et dans certains 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 surtout. La combustion de ces produits fossiles est source de relarguage de strontium sous forme de poussières ou particules dans l'air [13].

Sauf à particulièrement 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 reconnu. Chez l'Homme, même à faible dose, le chromate de strontium provoque des cancers du poumon[13] lorsqu'il est inhalé.

Le strontium peut être présent dans les sols, mais également dans l'eau ou dans l'air où il peut être aussi véhiculé par des aérosols, adsorbé sur d'autres particules. Les cendres de charbon ou d'incinérateur en sont une source susceptible de localement polluer l'eau potable [13].

Quand 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 génèrer plusieurs problèmes de différents types (cardiaque, pulmonaire, hépatique et rénal). [15] Le strontium radioactif provoque en outre une anémie et des carences en oxygène, ainsi qu'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 majorité du temps, effectuer une digestion avec 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-ŒS pour les analyses dans l'eau[17] qui doit préalablement être acidifiée.


Notes et références

  1. (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», dans Dalton Transactions, 2008, p.  2832 - 2838 lien DOI ] 
  4. Entrée de «Strontium» dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la BGIA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 14 février 2010 (JavaScript indispensable)
  5. MASCANZONI D. (Swedish agricultural sci., dep. radiœcology, 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, ETATS-UNIS (21/04/1991) American Nuclear Society. Topical conference, Kona HI, ETATS-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 mycorrhizæ». Mycological Research 1989.92 : 129-134.
  9. G. J. D. Kirk and S. Staunton. On predicting the fate of radioactive cæsium in soil beneath grassland. Journal of Soil Science, 1989.40 : 71-84
  10. Kim, C. H. et al. Science 327, 1624-1627 (2010)  ; Article ; ChemPort
  11. (en) Stephen G. Hibbins, Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology 4th ed.  : Strontium and Strontium Compounds, vol.  22, John Wiley & Sons.  
  12. Présentation PowerPoint, du Dr Mickæl Segondy sur le thème de la Noyage (Séminaire Nancy, Mars 2003), consulté 2009 12 11
  13. Propriétés chimiques - Conséquences du strontium sur la santé - Impact du strontium sur l'environnement
  14. Carbonate de Strontium - Détail
  15. Nitrate de Strontium - Détail
  16. http ://www. ceæq. gouv. qc. ca/methodes/pdf/MA207Met20. pdf
  17. MA. 203 - Mét. 3.2

Voir aussi


  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 Uuq Uup Uuh 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  


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