Les isotopes du strontium

Le spectre isotopique du strontium est remarquablement riche et diversifié, avec pas moins de 35 isotopes allant de 73 à 107 en nombre de masse, ainsi que six isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, quatre sont stables et composent l’ensemble du strontium naturel, à savoir ⁸⁴Sr (0,56 %), ⁸⁶Sr (9,86 %), ⁸⁷Sr (7,0 %) et ⁸⁸Sr (82,58 %). Bien que la théorie selon laquelle l’isotope ⁸⁴Sr puisse se désintégrer par désintégration β⁺β⁺en ⁸⁴Kr ait été avancée, elle n’a jamais été prouvée. Cet isotope est donc considéré comme particulièrement stable. La masse atomique du strontium est quant à elle mesurée à 87,621u, une donnée cruciale pour comprendre les propriétés de cet élément.

L’occurrence du strontium

Le strontium est présent dans deux minéraux majeurs, la célestine SrSO₄ et la strontianite SrCO₃. Même si le taux de strontium dans la croûte terrestre est relativement faible, il est présent sous forme de composés solubles, non seulement dans l’eau de mer, mais aussi dans certaines eaux minérales. Néanmoins, des événements tels que les essais nucléaires atmosphériques ainsi que les catastrophes de Tchernobyl et Fukushima ont entraîné une contamination de la biosphère par le strontium radioactif (⁹⁰Sr) et le césium radioactif (¹³⁷Cs). Malgré la baisse de contamination dans les eaux de boisson et d’irrigation depuis 2009, selon les experts du Comité scientifique des Nations Unies pour l’étude des effets des rayonnements ionisants, certains champignons marins présentent toujours des traces de strontium. À la suite du passage du nuage de Tchernobyl, une méthode analytique précise a donc été mise en place pour standardiser l’analyse du strontium dans les champignons, permettant ainsi d’évaluer les niveaux de contamination par cet élément dans les écosystèmes.

Les utilisations du strontium

Le strontium est un élément chimique polyvalent, utilisé dans de nombreuses applications industrielles. En tant que colorant, il confère une teinte rouge caractéristique aux feux d’artifice et aux fusées de détresse. Il est utilisé comme fondant dans les vernis et les glaçures pour céramiques, ainsi que comme pigment dans certains matériaux. Le strontium a aussi des applications dans l’industrie des peintures phosphorescentes, où il est employé à la place du radium pour fabriquer les aiguilles de montres. Il sert également de dopant pour les catalyseurs en oxydes de pérovskite, permettant ainsi de limiter l’utilisation de platine.

Dans l’industrie du verre, le carbonate de strontium est ajouté aux dalles des tubes cathodiques pour freiner les rayons X, protégeant les travailleurs de l’exposition aux radiations. Le strontium est utile dans la production de sucre de betterave, où il est ajouté pour faciliter l’extraction du sucre de la mélasse. En outre, il fait office d’indicateur pour dater une noyade en mer grâce à la spectrométrie d’absorption atomique. Cette méthode permet de déterminer le moment de la mort d’une personne grâce à l’analyse de la teneur en strontium dans ses os. Dans l’industrie automobile, le strontium est essentiel pour le fonctionnement des moteurs des vitres électriques des voitures. Enfin, cet élément rend certains alliages d’aluminium plus résistants à la corrosion, notamment dans la fabrication d’aimants pour réfrigérateurs.

Les dangers du strontium et les précautions à prendre

L’isotope 90 du strontium est considéré comme l’un des produits les plus dangereux de la fission nucléaire, qu’elle soit issue d’explosions atomiques ou de réacteurs. Cette substance est particulièrement préoccupante pour la santé des os, car des études menées il y a plus de cent ans ont montré que le strontium peut se substituer au calcium dans les os. Il peut résider dans le corps humain pendant près de 29 ans. Les effets du strontium sur les os dépendent en grande partie de la quantité de calcium déjà présente dans le corps. S’il est pris en remplacement ou en excès de calcium, cela peut causer des problèmes osseux similaires à ceux du rachitisme ainsi qu’une hypocalcémie. Par contre, si le strontium est pris en même temps que le calcium, il peut favoriser la formation osseuse.

Le ranélate de strontium, un médicament anti-ostéoporotique, a été autorisé et utilisé pour traiter l’ostéoporose chez les femmes. Toutefois, il peut avoir des effets secondaires indésirables tels qu’une augmentation significative du risque thrombo-embolique veineux et des réactions cutanées sévères. En conséquence, les autorités sanitaires ont émis des mises en garde et recommandé des restrictions d’utilisation. Actuellement, des médicaments contenant du strontium et du calcium sont à l’étude pour la prévention de l’ostéoporose. Par ailleurs, il est recommandé de rajouter régulièrement du strontium dans l’eau des aquariums contenant des poissons récifaux. Les filtres à charbon activés ont, en effet, tendance à éliminer une partie de cette substance de l’eau.

Quels risques pour l’environnement et l’être humain ?

Le strontium est présent dans l’environnement, dans le sol et parfois dans l’air sous forme de petites particules ou attaché à d’autres particules. Il peut s’y propager par le biais de diverses sources, telles que les déchets industriels, les rejets atmosphériques des centrales électriques et les produits de la combustion de combustibles fossiles à l’instar du pétrole et du charbon. Les animaux marins, comme la moule zébrée, peuvent également accumuler du strontium dans leurs tissus à travers leur alimentation. Les aliments tels que les graines, les légumes à feuilles et les produits laitiers sont les plus riches en strontium.

En outre, cet élément peut se lier aux particules de poussière et être inhalé par les êtres humains. Son inhalation peut par la suite causer des problèmes respiratoires et des troubles de la santé. Même si le strontium est un élément essentiel pour la santé des os chez les humains et les animaux, une exposition excessive peut causer des problèmes de santé. Les symptômes d’une intoxication varient en fonction de l’âge, de l’état de santé général et de la dose d’exposition. Les symptômes courants comprennent des crampes musculaires, des douleurs abdominales, des troubles cardiaques, pulmonaires, hépatiques et rénaux. De la même manière, le strontium radioactif peut provoquer une anémie, des carences en oxygène ainsi que des cancers.

Quelles précautions à prendre ?

Le strontium est un élément chimique métallique qui peut être très réactif dans certaines conditions. En effet, il est important d’être vigilant lors de sa manipulation en raison de sa forte tendance à s’oxyder rapidement en présence d’air. Lorsque le strontium entre en contact avec de l’eau, il peut générer des produits potentiellement dangereux tels que l’hydroxyde de strontium et l’hydrogène.

Comment doser le strontium ?

La quantité de strontium dans divers milieux peut être mesurée par différentes méthodes. Afin de l’extraire de son milieu, une digestion avec de l’acide nitrique ou de l’acide chlorhydrique est obligatoire. Des techniques couplées à l’instar de la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS) ou de l’analyse des métaux à voie humide (ICP-OES) sont appliquées par les centres d’analyse au Québec pour procéder à l’analyse chimique des éléments.