Sciences · Éléments chimiques
Strontium
Le strontium (Sr, numéro atomique 38) est un métal alcalino-terreux mou et réactif, chimiquement proche du calcium. Il donne leur rouge vif aux feux d’artifice ; son isotope radioactif 90 est un produit de fission redouté.
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Le strontium est le seul élément qui doive son nom à un village écossais. Peu connu, il est présent dans chaque feu d’artifice rouge, dans les aimants de nombreux haut-parleurs et dans les horloges les plus précises du monde. Sa ressemblance avec le calcium explique à la fois ses usages médicaux et le danger de son isotope radioactif.
Fiche d’identité
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Symbole | Sr |
| Numéro atomique | 38 |
| Masse atomique | 87,62 u |
| Famille | Métal alcalino-terreux (groupe 2, période 5) |
| État à 20 °C | Solide |
| Fusion | 777 °C |
| Ébullition | environ 1 380 °C |
| Découverte | identifié en 1790 par Adair Crawford et William Cruikshank ; isolé par Humphry Davy en 1808 |
| Abondance | environ 370 ppm dans la croûte terrestre ; environ 8 mg par litre dans l’eau de mer |
Propriétés
Le strontium est un métal mou, argenté, qui jaunit rapidement à l’air en s’oxydant. Il réagit avec l’eau en dégageant de l’hydrogène, comme le calcium, un peu plus vivement. On le conserve sous huile. Il cède ses deux électrons externes pour former l’ion Sr²⁺, de taille et de comportement proches de l’ion Ca²⁺.
Ses sels colorent les flammes d’un rouge cramoisi intense, que seul le lithium approche.
Isotopes
Le strontium naturel compte quatre isotopes stables : strontium 88 (environ 82,6 %), 86, 87 et 84.
- Le strontium 87 est en partie produit par la désintégration du rubidium 87 : la méthode rubidium-strontium date des roches de plusieurs milliards d’années. Les rapports isotopiques du strontium dans les dents et les os renseignent aussi les archéologues sur les déplacements des individus au cours de leur vie.
- Le strontium 90, radioactif (période d’environ 28,8 ans), est l’un des principaux produits de la fission nucléaire. Libéré lors des essais atmosphériques des années 1950-1960 et de la catastrophe de Tchernobyl, il se fixe dans les os à la place du calcium et irradie la moelle osseuse sur le long terme (voir radioactivité). Il a aussi servi à alimenter des générateurs thermoélectriques de phares isolés en Union soviétique.
Où le trouve-t-on ?
Les deux principaux minerais sont la célestine (sulfate de strontium), aux cristaux souvent bleu pâle, et la strontianite (carbonate de strontium). Le strontium accompagne aussi le calcium dans les calcaires, les coquilles et le gypse.
Production
La production mondiale de célestine est de l’ordre de quelques centaines de milliers de tonnes par an. L'Espagne, l’Iran, la Chine et le Mexique en sont les principaux producteurs. La célestine est convertie en carbonate de strontium, base de la plupart des composés. Le métal est obtenu par réduction de l’oxyde par l’aluminium.
Usages
| Usage | Détail |
|---|---|
| Pyrotechnie | nitrate et carbonate de strontium : rouge des feux d’artifice, des fusées de détresse et des feux de signalisation ferroviaire |
| Aimants | ferrites de strontium des petits moteurs électriques et des haut-parleurs |
| Verre (historique) | les écrans de télévision à tube cathodique contenaient de l’oxyde de strontium pour arrêter les rayons X ; c’était le premier usage avant les écrans plats |
| Métallurgie | affinage des alliages aluminium-silicium |
| Dentifrices | chlorure et acétate de strontium contre la sensibilité dentaire |
| Médecine | strontium 89 contre les douleurs des métastases osseuses |
| Métrologie | horloges optiques à atomes de strontium refroidis, parmi les plus précises jamais construites |
Le ranélate de strontium, commercialisé contre l’ostéoporose, a été retiré du marché européen en 2017 en raison d’un risque cardiovasculaire.
Rôle biologique et toxicité
Le strontium n’est pas essentiel chez l’être humain. Une partie est incorporée dans les os, comme le calcium. Certains organismes marins microscopiques, les acanthaires, construisent leur squelette en sulfate de strontium.
Le strontium stable est peu toxique aux doses environnementales. Le danger vient du strontium 90 radioactif, dont l’accumulation osseuse augmente le risque de leucémie et de cancers des os. Les études de dents de lait collectées aux États-Unis dans les années 1950-1960, qui montraient sa hausse chez les enfants, ont contribué au traité d’interdiction partielle des essais nucléaires de 1963 (voir guerre froide).
Histoire du nom
En 1790, le médecin irlandais Adair Crawford et William Cruikshank remarquent qu’un minerai trouvé près des mines de plomb de Strontian, dans les Highlands d’Écosse, diffère des minerais de baryum. Le minéral est baptisé strontianite. En 1793, Thomas Charles Hope étudie ses propriétés et observe sa flamme rouge. En 1808, Humphry Davy isole le métal par électrolyse et le nomme strontium, d’après le village.
Questions fréquentes
Pourquoi les feux d’artifice rouges contiennent-ils du strontium ?
Chauffés, les composés du strontium émettent de la lumière dans le rouge. Chaque élément a son spectre : baryum pour le vert, cuivre pour le bleu, sodium pour le jaune.
Le strontium 90 est-il toujours présent dans l’environnement ?
Oui, en faibles quantités, issu des essais nucléaires et des accidents. Sa période de 28,8 ans signifie qu’il faut plusieurs décennies pour que sa quantité diminue nettement.
Le strontium des dentifrices est-il dangereux ?
Non : les sels de strontium stable utilisés contre la sensibilité dentaire ne sont pas radioactifs et sont autorisés aux doses prévues.