Le strontium (Z = 38)

Quatrième élément du groupe des alcalino-terreux, le strontium (Sr) occupe la quinzième place en terme d'abondance dans la croûte terrestre, mais on ne le trouve que dans deux minéraux : la célestine (sulfate de strontium) et la strontianite (carbonate de strontium). Il est également relativement abondant dans l'eau de mer, qui en contient en moyenne 8 mg/L.

On lui connaît 35 isotopesOn appelle isotopes des atomes ayant le même nombre de protons, mais qui différent par leur nombre de neutrons., mais seuls quatre d'entre eux sont stables : le strontium 84 (⁸⁴Sr), pour 0,56%, le strontium 86 (⁸⁶Sr), pour 9,9 %, le strontium 87 (⁸⁷Sr), pour 7%, et enfin le strontium 88 (⁸⁸Sr), qui représente à lui seul 82,6% du total.

Origine du strontium

Le strontium est principalement produit par capture de neutrons dans les étoiles de faible masse arrivées en fin de vie et, dans une moindre mesure, au cours de l'explosion d'étoiles massives (supernovae de type II).

Un peu d'histoire

En 1790, les chimistes écossais Adair Crawford et William Cruickshank découvrent la strontianite, minéral provenant d'une mine située près du village de Strontian (d'où son nom), dans les Highlands. Ils suggèrent que la strontianite pourrait contenir un nouvel élément, sans pour autant être en mesure de l'isoler. Le carbonate de strontium (SrCO₃), oxyde de strontium présent dans la strontianite, est ensuite mis en évidence, mais il faut attendre l'année 1808 pour que le chimiste anglais Humphry Davy parvienne enfin à décomposer la strontianite par électrolyse, ce qui lui permet de découvrir ce nouvel élément dont on soupçonnait l'existence. Il propose qu'on le nomme "strontium".

Propriétés du strontium

Le strontium est un métal mou, malléable, relativement léger (sa masse volumique est de 2,4 g/cm³), présentant un aspect gris-jaune ! et une température de fusion de 777°C. Au contact de l'air, il se recouvre d'une couche d'oxyde protectrice, de formule SrO, responsable de sa couleur. Comme il réagit également avec le diazote pour former du nitrure de strontium (Sr₃N₂), cela oblige à conserver le strontium pur sous atmosphère d'argon. Il s'enflamme facilement dans l'air, et réagit avec l'eau en donnant de l'hydroxyde de strontium et du dihydrogène :

Sr + 2 H₂O ---> Sr(OH)₂ + H₂

Facilement absorbé par le tube digestif, il se fixe sur les os et les dents en raison de ses propriétés, assez proches de celles du calcium. Présent dans l'alimentation, il ne semble toutefois pas jouer de rôle important dans le fonctionnement de notre corps. On le trouve essentiellement dans les graines, les légumes à feuilles et les produits laitiers, mais les apports quotidiens restent très modérés. A dose importante, il présenterait un réel danger pour les enfants, chez lesquels il peut provoquer une diminution de la croissance des os, mais fort heureusement la nourriture et l'eau potable n'en contiennent pas suffisamment pour que cela pose problème.

Production industrielle du strontium

Le strontium est essentiellement produit à partir de célestine (sulfate de strontium), selon le procédé dit "Black Ash", qui consiste à porter à haute température (environ 1 100°C) un mélange de sulfate de strontium (SrSO₄) et de carbone, ce qui donne du sulfure de strontium (SrS) :

SrSO₄ + 4 C ---> SrS + 4 CO

Le sulfure de strontium, soluble dans l'eau, est ensuite mis en présence de carbonate de sodium (Na₂CO₃), donnant ainsi du carbonate de strontium (SrCO₃) :

SrS + Na₂CO₃ ---> Na₂S + SrCO₃

C'est principalement sous cette forme que le strontium est ensuite commercialisé.

En 2022, la production mondiale de sulfate de strontium s'élevait à 340 000 tonnes, l'Espagne arrivant en tête avec 130 000 tonnes, suivie de l'Iran (110 000 tonnes) et de la Chine (80 000 tonnes).

Quelques exemples d'utilisation du strontium

- Les sels de strontium, notamment le chlorure de strontium (SrCl₂) et le carbonate de strontium (SrCO₃), émettent une flamme rouge brillante lorsqu'ils brûlent, raison pour laquelle (en plus de leur faible coût) on les utilise en pyrotechnie (feux d'artifice et fusées éclairantes).

- L'aluminate de strontium (SrAl₂O₄), lorsqu'il est dopé avec de l'europium ou du dysprosium, devient phosphorescent, émettant une douce lumière verte. Les peintures à base d'aluminate de strontium, non radioactives, ont remplacé avantageusement celles à base de radium, utilisées autrefois pour marquer les cadrans et aiguilles de montres.

- On ajoutait autrefois du carbonate de strontium (SrCO₃) dans le verre des écrans cathodiques des téléviseurs couleur, car ils bloquent les émissions de rayons X.

- Certains aimants permanants sont en ferrite de strontium.

- La datation au rubidium-strontium permet d'estimer l'âge de certaines roches. Vous trouverez ici ! une courte vidéo expliquant les principes de cette méthode.

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