Ion potassium

Potassium Argon ← Potassium → Calcium Na     19 K                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ↑ K ↓ Rb Table complète • Table étendue Informations générales Nom, Symbole, Numéro Potassium, K, 19 Série chimique Métal alcalin Groupe, Période, Bloc 1 (IA), 4, s Masse volumique 856 kg/m3 Couleur blanc argenté N° CAS 7440-09-7 N° EINECS 231-119-8 Propriétés atomiques Masse atomique 39,098 3 u Rayon atomique (calc) 220 (243) pm Rayon de covalence 196 pm Rayon de van der Waals 275 pm Configuration électronique [Ar] 4s1 Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 8, 1 État(s) d'oxydation 1 Oxyde base forte Structure cristalline cubique centrée Propriétés physiques État ordinaire solide Température de fusion 63,4 °C ; 336,53 K Température d'ébullition 758,9 °C ; 1032 K Énergie de fusion 2,334 kJ/mol Énergie de vaporisation 79,87 kJ/mol Température critique  K Pression critique  Pa Volume molaire 45,94×10-6 m3/mol Pression de vapeur 1,06×10-4 Pa Vitesse du son 2000 m/s à 20 °C Divers Électronégativité (Pauling) 0,82 Chaleur massique 757 J/(kg·K) Conductivité électrique 13,9×106 S/m Conductivité thermique 102,4 W/(m·K) 1e Énergie d'ionisation 418,8 kJ/mol 2e Énergie d'ionisation 3052 kJ/mol 3e Énergie d'ionisation 4420 kJ/mol 4e Énergie d'ionisation 5877 kJ/mol 5e Énergie d'ionisation 7975 kJ/mol 6e Énergie d'ionisation 9590 kJ/mol 7e Énergie d'ionisation 11 343 kJ/mol 8e Énergie d'ionisation 14 944 kJ/mol 9e Énergie d'ionisation 16 963,7 kJ/mol 10e Énergie d'ionisation 48 610 kJ/mol Isotopes les plus stables iso AN Période MD Ed PD MeV 39K 93,26 % stable avec 20 neutrons 40K 0,01167 % 1,277×109 ans 10,48 % ε —-— 89,52 % β- 1,505 —-— 1,311 40Ar —-— 40Ca 41K 6,73 % stable avec 22 neutrons Précautions NFPA 704 Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Potassium Général No CAS 7440-09-7 No EINECS 231-119-8 PubChem 5462222 SMILES [K] eMolecules PubChem InChI InChI=1/K Propriétés physiques Solubilité décomposition violente dans l'eau [1] Précautions Directive 67/548/EEC C F Numéro index : 019-001-00-2 Classification : R14 - F; R15 - C; R34 Symboles : C : Corrosif F : Facilement inflammable Phrases R : R34 : Provoque des brûlures. R14/15 : Réagit violemment au contact de l’eau en dégageant des gaz extrêmement inflammables. Phrases S : S5 : Conserver sous … (liquide approprié à spécifier par le fabricant). S8 : Conserver le récipient à l’abri de l’humidité. S45 : En cas d’accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette). S1/2 : Conserver sous clef et hors de portée des enfants. Phrases R : 14/15, 34, Phrases S : 1/2, 5, 8, 45, [2] Transport 423    2257    Code Kemler : 423 : matière solide réagissant avec l'eau en dégageant des gaz inflammables Numéro ONU : 2257 : POTASSIUM Classe : 4.3 Étiquette : 4.3 : Matières qui, au contact de l'eau, dégagent des gaz inflammables Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses; [1] Écotoxicologie DL50 700mg/kg souris i.p. [3] Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de l'arabe : القَلْيَه al-qalyah) et de numéro atomique 19.

C'est un métal alcalin mou, d'aspect blanc métallique (légèrement bleuté) que l'on trouve naturellement lié à d'autres éléments dans l'eau de mer et dans de nombreux minéraux. Il s'oxyde rapidement au contact de l'air et réagit violemment avec l'eau. Il ressemble chimiquement au sodium.

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 pot à cendres résultant de cette électrolyse, potass « potasse » et du suffixe -ium. En allemand, comme dans d'autres langues germaniques, le potassium se traduit Kalium.

Le potassium fut le premier métal isolé par électrolyse.

Caractéristiques

Le potassium est le deuxième plus léger des métaux, le 4^e métal le plus réactif si l'on compte le francium. C'est un solide mou qui est facilement coupé à l'aide d'un couteau. Les surfaces fraîchement coupées 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'un point à température élevée.

Ses sels émettent une couleur violette lorsqu'ils sont exposés à une flamme.

Isotopes

On connaît l'existence de 24 isotopes du potassium :

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 3 isotopes ³⁹K (93,26 %), ⁴⁰K (0,01167 %) et ⁴¹K (6,73 %).

Le ⁴⁰K se désintègre :

• par capture 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 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.

Gisements

Cet élément représente environ 2,58 % du poids total de la croûte terrestre, dont il est un des 7 éléments les plus abondants.

Le potassium ne se trouve pas à l'état natif dans la nature. Il est obtenu principalement par électrolyse de l'hydroxyde de potassium par un procédé qui a très peu changé depuis Davy.

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 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 constituent une réserve importante de potassium, mais sa concentration y est plus faible que celle du sodium (cf. eau de mer).

Synthèse du potassium

Le potassium est produit par réduction de KCl liquide par de la vapeur de sodium à 870 °C puis distillation.

Utilisation du potassium

Applications du potassium métallique

• Le potassium métallique est utilisé comme réactif dans de nombreuses réactions de chimie fine et de pharmacie, où on l'utilise en particulier pour ses propriétés de puissant réducteur (action similaire à celle du sodium métallique).
• Le NaK est un alliage de sodium et de potassium utilisé dans les transferts de chaleur. Tout comme le sodium il 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 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, en perfusion à l'hôpital pour compenser une carence à l'origine de troubles du rythme cardiaque. A trop fortes doses, il peut arrêter le cœur : c'est le cas dans les injections à but létal ;
• le nitrate de potassium est le salpêtre ou nitre, utilisé dans la poudre à canon ;
• le carbonate de potassium est utilisé dans la fabrication du verre et est le principal constituant de la potasse (fertilisant) ;
• dans les engrais NPK (Azote-Phosphore-Potassium);
• autres sels importants de potassium :
  • le bromure de potassium,
  • l'iodure de potassium,
  • le phosphate de potassium,
  • le sulfate de potassium.

Aspects médicaux

Précautions

Le potassium sous forme de métal réagit violemment avec l'eau. Sa réaction avec l'eau est d'ailleurs bien plus forte que celle du sodium dans un milieu aqueux. Le potassium peut aussi réagir violemment avec son propre oxyde ; par exemple un choc sur une coulée de potassium oxydé peut provoquer une explosion. Ce métal doit donc être conservé à l'abri de l'eau et de toute atmosphère oxydante ou chargée d'humidité. Il est le plus souvent conservé immergé dans l'huile ou entouré de graisse. Dans les échantillons destinés aux expériences de laboratoire scolaires et universitaires il est fourni en flacons sous forme d'olives pour éviter -en cas de doute sur une étiquette endommagée- de le confondre avec le sodium.

Nutrition et médecine

Le potassium est un micronutriment essentiel à l'alimentation humaine.

Le potassium sous sa forme de cation K⁺ est le principal ion intracellulaire de l'organisme. Il existe un gradient de concentration en faveur de la sortie de l'ion depuis le compartiment intracellulaire vers le compartiment extra-cellulaire. Ce gradient est entretenu par des pompes situées dans les membranes cellulaires, en particulier la pompe sodium/potassium est responsable de l'existence d'un potentiel de repos négatif présent dans toutes les cellules vivantes.

La concentration de K⁺ plasmatique (ou kaliémie) est très finement régulée, en particulier au niveau du rein, de sorte que ce taux demeure dans une fourchette précise de 3,5 à 5,5 mmol/l. Les variations pathologiques de la kaliémie (hypokaliémie et surtout hyperkaliémie) sont des troubles sévères susceptibles d'entraîner des anomalies cardiaques fatales.

Une alimentation variée constitue le meilleur moyen d'avoir un bon taux de potassium dans l'organisme. Des recherches ont mis en évidence qu'un régime riche en potassium peut réduire les risques d'hypertension^[4].

On trouve de bonnes quantités de potassium dans le pruneau (732 mg/100g), les châtaignes (600mg/100g), l'avocat (485 mg/100g), les épinards (466 mg/100g), la pomme de terre (379 mg/100g) et les tubercules en général (le céleri-rave, le navet), la banane (358 mg/100g), la carotte (320 mg/100g), le melon (300 mg/100g) et le jus d'orange (200 mg/100g).

Radioactivité dans le corps humain due au ⁴⁰K

Dose toxique

Au-delà de 25 g, le potassium est toxique. Un surdosage en potassium provoque l'hyperkaliémie, alors qu'une carence en potassium provoque l'hypokaliémie. L'hyperkaliémie entraîne le plus souvent des insuffisances rénales très avancées (le rein n'excrète plus le potassium, et il va donc augmenter). Il est quasi impossible d'avoir une hyperkaliémie sans insuffisance rénale. On traite l'hyperkaliémie par des perfusions de bicarbonates (on alcalinise le sang), jusqu'au cas les plus extrêmes où l'on effectue une hémodialyse (rein artificiel)... Un arrêt cardiaque peut survenir surtout si les changements de la kaliémie ont été brusques. Il existe des manifestations avant-coureuses : des troubles du rythme cardiaque, des troubles digestifs (hypokaliémie seulement), des douleurs musculaires (hypokaliémie seulement) mais il est quasi impossible d'avoir trop ou pas assez de potassium.

Voir aussi

• Ferricyanure de potassium
• Macro-élément
• Potassium 40

Notes et références

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