Le strontium (/stʁɔ̃sjɔm/) est l'élément chimique de numéro atomique 38, de symbole Sr. Comme le calcium, qui le précède dans la seconde colonne du tableau périodique, c'est un alcalino-terreux.
vignette| gauche| Strontium, sous la forme de dendrites fortement oxydées, avec un éclat métallique visible par endroits. Le corps simple est un métal 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 Le strontium est isolé par Sir Humphry Davy (Angleterre) en 1808 après que son oxyde a été identifié dans le minerai d'une mine d'Écosse près de Strontian, la strontianite SrCO3 en 1790 par Thomas Charles Hope. Celui-ci s'est appuyé sur les travaux de William Cruickshank et , les premiers à postuler l'existence d'un élément inconnu dans la strontianite.
Isotopes
Le strontium possède 35 isotopes connus de nombre de masse variant entre 73 et 107, et six isomères nucléaires. Parmi eux, quatre isotopes sont stables et représentent la totalité du strontium naturel : 84Sr (0,56 %), 86Sr (9,86 %), 87Sr (7,0 %) et 88Sr (82,58 %). Bien que 84Sr soit soupçonné de se désintégrer par désintégration β+β+ en 84Kr, cette dernière n'a pour l'instant jamais été observée et il reste considéré comme stable. La masse atomique standard du strontium est de .
Occurrence Le strontium se trouve dans des minéraux 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 à la suite des essais nucléaires dans l'air, et à la suite de la catastrophe de Tchernobyl (le strontium a été le principal polluant distant avec l'iode et le césium) puis de Fukushima.
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)Nicole Priollaud, Tchernobyl; Des réponses à vos questions (sur le site du Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie, consulté 2009 12 11). Mais 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 à la suite du passage du nuage de TchernobylMASCANZONI D. (Swedish agricultural sci., dep. radioecology, Uppsala); « Determination of 90Sr and 137Cs in mushrooms following the Chernobyl fallout » ; Journal of radioanalytical and nuclear chemistry ; ; 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).
Cinétique dans l'environnement 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 remonter des ions vers la surface du sol. C'est le cas par exemple de (champignon non-mycorhizien saprophyte) qui s'est montré capable de solubiliser des ions Sr2+, 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 strontium s'accumule préférentiellement dans les cordons mycéliens du champignonJon 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).
Selon les cas, des associations mycorhizales filtrent ou au contraire absorbent certains toxiques (en effet, les racines ont généralement besoin d'environ 100 fois plus de carbone que l'hyphe des champignons symbiotes associés pour explorer le même volume de solJ.L. Harley, « The significance of mycorrhizae ». Mycological Research 1989. 92: 129-134.. Les hyphae dopent ainsi les capacités de certaines plantes à absorber du strontium 90 (ou du césium 137)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.
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. Les composés solubles sont également ceux qui peuvent le plus se retrouver dans la nourriture (graines, légumes à feuilles et produits laitiers) et affecter la santé et l'écosystème. Les eaux potables en contiennent normalement moins de .
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, les dentsRosenthal, H.L. (1969) Accumulation of environmental strontium-90 in teeth of children. Proceedings of the Ninth Annual Hanford Biology Symposium at Richland Washington, Washington DC, 5-8 May 1969, US Atomic Energy Commission et le tissu conjonctif. L'analyse des dents de lait peut ainsi contribuer au suivi d'une éventuelle contamination par le strontiumRytomaa 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/10.3109/00016357208997461Aarkrog, A. (1968) Strontium-90 in shed dedicuous teeth collected in Danmark, the Faroes, and Greenland from children born in 1950-1958. Health Physics, 15, 105. https://dx.doi.org/10.1097/00004032-196808000-00001Kulev, 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 et de quelques autres éléments radio-émetteursO’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, plus facile qu'en utilisant l'osStamoulis, 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. On a par ce moyen pu constater aux États-Unis une augmentation inattendue du taux de strontium des dents de lait dans les années 1990Mangano, J.J., Gould, J.M., Sternglass, E.J., Sherman,J.D. and McDonnell, W. (2003) An unexpected rise in strontium-90 in US deciduous teeth in the 1990s. TheScience of the Total Environment, 317, 37-51.https://dx.doi.org/10.1016/S0048-9697(03)00439-X.
Utilisations Colorant rouge : nitrate ou chlorate dans les feux d'artifice et les fusées de détresse pour donner une teinte rouge. Le strontium sert de fondant dans les et glaçures pour céramiques. Certains pigments sont des sels de strontium. Les peintures à base d'aluminate de strontium sont phosphorescentes et ont remplacé les peintures radioactives à base de radium pour la fabrication des aiguilles de montres. Le strontium pourrait devenir un « dopant » de nouveaux catalyseurs (oxydes de pérovskite) actuellement testés pour diminuer le coût des pots catalytiquesKim, C. H. et al. Science 327, 1624-1627 (2010) ; Article ; ChemPort, en limitant l'appel au platine, rare et cher. Le carbonate de strontium 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. L'oxyde de strontium, la strontiane SrO, est également utilisé pour extraire le sucre de la mélasse de betterave. La mesure des rapports isotopiques du strontium dans certaines roches permet leur datation absolue (datation par le rubidium-strontium). 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 atomiquePrésentation PowerPoint, du Mickael Segondy sur le thème de la Noyage (Séminaire Nancy, mars 2003), consulté 2009 12 11. 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. Référence temporelle (horloge atomique) expérimentale Experimental realization of an optical second with strontium lattice clocks publié le 9 juillet 2013, pouvant potentiellement remplacer l'actuelle référence, basée sur l'atome de Césium 133.. Ajouté comme pigment de surface à l'aluminium (sous forme de polyphosphate, il peut contribuer à protéger l'acier de la corrosionLiu, 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. ). Associé à certains alliages d'aluminium, le strontium permet l'amélioration de leurs propriétés mécaniques (il augmente notamment l'élongation de ces derniers). En petite quantité dans un alliage de plomb, éventuellement combiné à l'étain et/ou au cadmium il peut contribuer à durcir les plaques et grilles de plomb de la batterie au plombYassine, 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.. Il a été utilisé en laboratoire de physique quantique pour atteindre une interaction quantique de 4° ordre ou "quadsqueezing" par l’équipe de Raghavendra Srinivas de l’université d’Oxford.
Dangers et utilité 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.