Potassium
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Histoire

Le potassium a été découvert en 1807 par sir Humphry Davy, qui l’obtient par électrolyse d’hydroxyde de potassium, et forge le mot à partir de l’anglais potash de pot ashes c’est-à-dire cendres au fond du pot résultant de cette électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de composés chimiques liés utilisant l'électricité.), potass « potasse » et du suffixe -ium. En allemand, comme dans d’autres langues germaniques, le potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de l’arabe : القَلْيَه al-qalyah) et de...) se traduit Kalium. En analyse biologique du sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la plupart des animaux. Un humain...) le taux de potassium dans le sang est appelé kaliémie.

Le potassium fut le premier métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins. Les métaux sont un...) isolé par électrolyse.

Utilisation du potassium

Applications du potassium métallique

  • Le potassium métallique est utilisé comme réactif dans de nombreuses réactions de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage...) fine et de pharmacie (La pharmacie (du grec φάρμακον/pharmakôn signifiant drogue, venin ou poison) est la science s'intéressant à la conception, au mode d'action,...), où on l’utilise en particulier pour ses propriétés de puissant réducteur (action similaire à celle du sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un métal mou et argenté, qui appartient aux métaux alcalins. On ne le trouve pas à l'état de corps pur dans la...) métallique).
  • L’alliage NaK est utilisé dans les transferts de chaleur : le potassium, comme le sodium, est un excellent conducteur électrique.

Composés du potassium

Le potassium est un élément essentiel pour la croissance des plantes ; on le trouve (sous forme de composés) dans la plupart des sols. Le potassium est vital pour le fonctionnement des cellules animales (voir pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) Na-K).

Ses principaux composés :

  • l’hydroxyde de potassium plus connu sous le nom de potasse caustique ou potasse, et utilisé pour la fabrication de produits détergents ;
  • le chlorure de potassium est utilisé comme substitut du sel alimentaire (Le sel de table ou sel alimentaire ou sel de cuisine, est composé essentiellement de chlorure de sodium. Il se présente sous différentes formes : gros sel, sel fin, fleur de sel.), en perfusion (La perfusion (du latin perfundere) est le processus physiologique qui permet d'alimenter un organe en composés chimiques (nutriments et oxygène) nécessaires à son métabolisme. Dans un organisme...) à l’hôpital pour compenser une carence à l’origine de troubles du rythme cardiaque (Le rythme cardiaque est - au sens médical du terme - le mécanisme électrophysiologique à l’origine de la contraction des ventricules....). À trop fortes doses, il peut arrêter le cœur : c’est le cas dans les injections à but létal ;
  • le nitrate (Les nitrates (autrefois nommés nitre, souvent synonyme de salpêtre) sont les sels de l'acide nitrique. La formule chimique de l’ion nitrate est NO3−.) de potassium est le salpêtre ou nitre, utilisé dans la poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général de taille inférieure au...) à canon ;
  • le carbonate de potassium est utilisé dans la fabrication du verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de silicium (silice SiO2) et de...) et est le principal constituant de la potasse (fertilisant) ;
  • dans les engrais (Les engrais sont des substances, le plus souvent des mélanges d'éléments minéraux, destinées à apporter aux plantes des compléments d'éléments nutritifs, de...) NPK (azote-phosphore-potassium);
  • autres sels importants de potassium :
    • le bromure de potassium,
    • l’iodure de potassium,
    • le phosphate (Un phosphate, en chimie inorganique, est un sel d'acide phosphorique résultant de l'attaque d'une base par de l'acide phosphorique.) de potassium,
    • le sulfate de potassium.

Caractéristiques

Le potassium est le second métal le plus léger (après le lithium), et le quatrième métal le plus réactif si l’on compte le francium. C’est un solide mou qui est facilement coupé (Un coupé est une voiture fermée, à deux portes (parfois trois avec hayon ou quatre comme l'ont fait certains constructeurs américains) et possédant deux, quatre ou cinq places. Il est caractérisé par la forme particulière de...) à l’aide d’un couteau (Un couteau est un outil tranchant comportant une lame et un manche.). Les surfaces fraîchement tranchées ont un aspect métallique. Il s’oxyde rapidement à l’air et doit donc être conservé dans l’huile.

Comme les autres métaux alcalins, l’eau se décompose à son contact avec formation de dihydrogène. Lorsqu’il est plongé dans l’eau, il réagit violemment en produisant du dihydrogène qui peut s’enflammer, voire détoner, en présence d’oxygène et d’une source de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !).

Ses sels émettent une couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) violette lorsqu’ils sont exposés à une flamme.

Isotopes

On connaît l’existence de 24 isotopes du potassium :

No. symbole
du nucléide
Z(p) N(n)  
masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) de
l’isotope (u) 
demi-vie (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou...) spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au même titre que sa masse et sa...)
nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :)
composition
isotopique
(fraction molaire)
énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) d’excitation
1 32K 19 13 32.02192(54)# 1+#
32mK 950(100)# keV  ? 4+#
2 33K 19 14 33.00726(21)# <25 ns (3/2+)#
3 34K 19 15 33.99841(32)# <40 ns 1+#
4 35K 19 16 34.988010(21) 178(8) ms 3/2+
5 36K 19 17 35.981292(8) 342(2) ms 2+
6 37K 19 18 36.97337589(10) 1.226(7) s 3/2+
7 38K 19 19 37.9690812(5) 7.636(18) min 3+
38m1K 130.50(28) keV 924.2(3) ms 0+
38m2K 3458.0(2) keV 21.98(11) µs (7+),(5+)
8 39K 19 20 38.96370668(20) STABLE 3/2+ 0.932581(44)
9 40K 19 21 39.96399848(21) 1.248(3)E+9 a 4- 0.000117(1)
40mK 1643.639(11) keV 336(12) ns 0+
10 41K 19 22 40.96182576(21) STABLE 3/2+ 0.067302(44)
11 42K 19 23 41.96240281(24) 12.360(12) h 2-
12 43K 19 24 42.960716(10) 22.3(1) h 3/2+
13 44K 19 25 43.96156(4) 22.13(19) min 2-
14 45K 19 26 44.960699(11) 17.3(6) min 3/2+
15 46K 19 27 45.961977(17) 105(10) s 2(-)
16 47K 19 28 46.961678(9) 17.50(24) s 1/2+
17 48K 19 29 47.965514(26) 6.8(2) s (2-)
18 49K 19 30 48.96745(8) 1.26(5) s (3/2+)
19 50K 19 31 49.97278(30) 472(4) ms (0-,1,2-)
20 51K 19 32 50.97638(54)# 365(5) ms 3/2+#
21 52K 19 33 51.98261(75)# 105(5) ms (2-)#
22 53K 19 34 52.98712(75)# 30(5) ms (3/2+)#
23 54K 19 35 53.99420(97)# 10(5) ms 2-#
24 55K 19 36 54.99971(107)# 3# ms 3/2+#

Les valeurs marquées d’un # sont des valeurs de prédiction.
Les valeurs de spin à faible certitude ainsi que les incertitudes
pour les derniers chiffres sont indiqués en parenthèses.

La forme naturelle du potassium est composé des trois isotopes 39K (93,26 %), 40K (0,01167 %) et 41K (6,73 %).

Le 40K se désintègre :

  • par capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de...) électronique et par émission ß+ en 40Ar ;
  • par émission ß- en 40Ca

La méthode de datation au potassium-argon (couple d’isotopes 40K - 40Ar) est communément utilisée pour la datation des roches.

L'ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais, à partir de l'adjectif grec ἰόν (ion),...) potassium

C’est un gros cation (~140 pm) peu coordinant et donc difficile à précipiter en solution aqueuse. Il forme des complexes avec les éthers couronnes ce qui permet de solubiliser certains de ses sels en solution organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés...).

Gisements

Cet élément représente environ 2,58 % du poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à...) total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". ...) de la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui constitue les plaques tectoniques).), dont il est un des sept éléments les plus abondants.

Le potassium n’est pas un élément natif. Il est obtenu principalement par électrolyse de l’hydroxyde de potassium par un procédé qui a très peu changé depuis Davy (Davy (titre original : Davy) est un roman de Edgar Pangborn publié en 1964.).

Des minéraux tels que la carnallite KMgCl3·6H2O, la langbeinite K2Mg2(SO4)3, la polyhalite K2Ca2Mg(SO4)4·2H2O, et la sylvine KCl, que l’on trouve au fond des anciens lacs et mers (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) sont des minerais importants de potassium, et permettent son exploitation économique.

Les principaux gisements de potassium sont situés en Saskatchewan, en Biélorussie, en Alsace, en Californie, en Allemagne, au Nouveau-Mexique et en Utah.

Les océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.) constituent une réserve importante de potassium, mais sa concentration y est plus faible que celle du sodium (cf. eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) de mer).

Synthèse du potassium

Le potassium est produit par réduction de chlorure de potassium (KCl) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) par de la vapeur () de sodium à 870 °C puis distillation (La distillation est un procédé de séparation de substances, mélangées sous forme liquide. Elle consiste à porter le mélange à ébullition et à recueillir une fraction légère...).

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