Qu’est-ce que le potassium ?
Le potassium est un élément de numéro atomique 19 et un métal alcalin du genre 1.
Il a été isolé pour la première fois en 1807 par le chimiste anglais Humphry Davy. Il s’agit d’un élément essentiel à la croissance des plantes et constitue, avec l’azote et le phosphore, l’un des trois éléments principaux des engrais.
Il fait également partie des minéraux nécessaires au corps humain et régule la pression osmotique des fluides intracellulaires. En raison de son extrême réactivité, il existe dans la nature sous forme de composés et non en tant que substance unique.
Utilisations du potassium
Le potassium forme des sels avec toutes les substances et ses sels de potassium sont largement utilisés. Par exemple, le sulfate (sulfate de potassium) et le chlorhydrate (chlorure de potassium) sont utilisés comme engrais potassiques, tandis que le nitrate (nitrate de potassium) sert à fabriquer du savon.
Les carbonates (carbonate de potassium) peuvent être utilisés pour fabriquer du verre (par exemple, des tubes cathodiques, du verre optique) et de la saumure. On l’utilise également pour fabriquer des plaques photographiques (bromure de potassium), des feux d’artifice et des allumettes (chromate de potassium et chlorate de potassium).
Propriétés du potassium
Le potassium est un métal mou. Avec une densité de 0,86, il est plus léger que l’eau et vient juste après le lithium en termes de densité. Son point de fusion est de 63,7°C et son point d’ébullition de 774°C. Sa réaction à la flamme est violet pâle.
Il est moins réactif que le rubidium et le césium, qui ont une électronégativité plus faible. Il est cependant plus réactif que le lithium et le sodium, qui ont une électronégativité plus élevée. Il est rapidement oxydé par l’air, devenant gris, et réagit violemment avec l’eau et les éléments halogènes.
Le potassium métal doit donc être stocké dans des hydrocarbures tels que l’huile minérale ou la paraffine, ou dans l’argon, dans des ampoules de verre remplies.
La réaction avec les alcools produit des alcoxydes, qui peuvent réagir avec l’hydrogène à haute température pour donner de l’hydrure de potassium. Il est très soluble dans l’eau et l’ammoniac liquide.
Structure du potassium
Le symbole élémentaire du potassium est K et son poids atomique est de 39,10. Il s’agit d’un métal blanc argenté qui présente une structure cubique centrée sur le corps à température et pression normales.
Sa configuration électronique est [Ar] 4s1, et lorsqu’un électron est émis, il présente la même configuration électronique stable de type gaz noble que l’argon. L’énergie de première ionisation étant faible (418,8 kJ/mol), il est facile de perdre un électron et de devenir un cation (K+). L’énergie de seconde ionisation est très élevée, 3052 kJ/mol, car la perte de deux électrons rompt la configuration électronique de type gaz rare. D’autre part, l’ion alcalide K- est également connu.
Le potassium possède 24 isotopes connus. Le plus courant est le 39K. Les 40K et 41K existent également à l’état naturel. Les 39K et 41K sont des isotopes stables, tandis que le 40K est un isotope radioactif dont la demi-vie est longue (1,250 x 109 ans).
Autres informations sur le potassium
1. Potassium à l’état naturel
Le potassium en lui-même n’est pas produit naturellement. Cependant, sous la forme d’une grande variété de composés, le potassium constitue environ 2,6 % de la croûte terrestre. Cela en fait le septième élément le plus abondant dans la croûte terrestre.
Les ressources en potassium pour les matières premières industrielles sont principalement extraites sous forme de chlorure de potassium.
2. Production de potassium
Le potassium métallique pur est obtenu par électrolyse de l’hydroxyde de potassium. Les sels de potassium peuvent également être extraits à partir de minerais riches en potassium tels que la carnallite, la langbeinite, la polyhalite et le sel gemme de potasse. Ces sels sont séparés des composés de magnésium et de sodium.
La mer est une autre source importante de potassium. Toutefois, sa teneur en potassium est très faible par rapport au sodium. La raison en est que le potassium est adsorbé par le sol et absorbé par les plantes.
3. Dangers du potassium métallique
Le potassium métallique réagit violemment avec l’eau et possède suffisamment de chaleur pour enflammer l’hydrogène produit. En présence d’oxygène, il est également dangereux car il peut exploser.
Les fines particules de potassium s’enflamment dans l’air et le métal en vrac s’enflamme également lorsqu’il est chauffé. Lors de la manipulation du potassium métallique, il convient donc de prévoir une protection complète des yeux et de la peau, ainsi qu’une barrière antidéflagrante.