Potassium

L’histoire du potassium

Le composé « potasse » du potassium a été exploité depuis l’Antiquité. Ce n’est qu’à partir de 1807 que le célèbre chimiste britannique Humphry Davy découvre pour la première fois ce métal encore inconnu de tous. Il procède par électrolyse d’hydroxyde de potassium en voie sèche fondue pour arriver à la conquête de ce corps simple.   

Ce physicien chimiste anglais a vécu entre 1778 à 1829. La découverte de plusieurs éléments chimiques lui revient de droit. Il met également en place la lampe de sûreté destinée aux mineurs. Cette invention lui a permis de gagner le grand prix de l’Institut de France en 1807.

Étymologiquement, le symbole K vient du latin Kalium, un dérivé du mot arabe al-qalyah qui signifie cendre de salicorne : une plante très riche en potassium.

Quant au mot potassium, il trouve ses sources après du néolatin « Potassa » et de l’allemand « Pot » et « aschen ». Ce dernier désigne l’association de deux termes qui invoquent le pot et les cendres, un clin d’œil à la méthode de préparation de la potasse.

Les caractéristiques chimiques du potassium

L’élément dispose d’un poids atomique de 39,098 3 ± 0,000 1 u1, avec une structure électronique fondamentale 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ avec une masse volumique 0,89 g·cm-31. Dans son état ordinaire, il se déploie en solide. Sa dureté est de 0,4 et son énergie de fusion atteint les 2,334 kJ·mol-1 alors que son énergie de vaporisation est de 79,87 kJ·mol-1. Son volume molaire se présente à 45,94×10-6 m 3·mol-1. Son point de fusion commence à 63,5 °C, tandis que son point d’ébullition est de 759 °C à une pression standard ou 757,643 °C à une pression de 1 atm. Sa chaleur massique se propose en 757 J·kg-1·K-1. Sa conductivité électrique est définie par 13,9×106 S·m-1 et sa conductivité thermique en 102,4 W·m-1·K-1.

Le potassium est un élément électropositif. Il cède facilement son électron de valence 4s 1 par liaisons ioniques. Avec la technique de coordinence, il constitue des minerais ou d’autres composés avec des corps non métalliques. Voilà pourquoi il se retrouve généralement dans différents minéraux, dans des corps rocheux, lié à d’autres éléments… Les isotopes artificiels du potassium se présentent au nombre de masses 32, 38, 42 à 55. Avec une demi-vie de 1,248 × 10⁹ ans, le 40K est radioactif. Cet élément occupe également un rôle important dans l’organisme humain.     

Les caractéristiques physiques du potassium

Comme l’élément possède un corps mou facilement malléable, il se coupe avec un simple couteau. Il entre en oxydation au contact de l’air. Pour assurer son transfert, le produit se conserve dans l’huile. Très réactif sous l’eau, il génère du dihydrogène inflammable. Cette substance émane de la désagrégation de l’eau au contact du K et s’embrase aisément. Elle explose si elle s’expose à de l’oxygène ou à une source de chaleur. 

L’alliage NaK qui unit du sodium à du potassium est très sollicité dans beaucoup de domaines. Dans l’univers de l’électronique, cet ensemble séduit en raison de sa propriété caloporteuse. L’élément obtenu facilite les échanges thermiques. Il faut 78 % de potassium et 22 % de sodium. Cet alliage entre en fusion à -12,6 °C et entre en ébullition à 785 °C.      

Le potassium se présente comme un système cristallin au format cubique carré, avec un coefficient de dilatation à 25 °C = 83 × 10⁻⁶ K⁻¹. Les multiples équations suivantes permettent de définir quelques-unes de ses caractéristiques :

• Sa masse volumique en état solide : ρ = 890/ (1 +0,000 083⋅(t-25])³ ; avec ρ en kg/m³ et t en °C.
• La masse volumique du liquide : ρ = 890/ (1 +0,000 083⋅(t-25]) ³ ; avec ρ en kg/m³ et t en °C. 
• Détermination de la corrélation de la valeur de Cp du liquide : Cp = 0,950 054 – 0,000 488 51 ⋅ t + 0,000 000 314 284 ⋅ t2 ; avec Cp en kJ/(kg⋅K) et t en °C, se pratique entre 70 °C et 600 °C.
• la valeur de Cp du solide : Cp = 0,709 16 + 0,002 076 6 ⋅ t ; avec Cp en kJ/(kg⋅K) et t en °C, possible entre 0 °C et 60 °C.

la viscosité dynamique du liquide : μ = – 0,000 000 013 350 779 ⋅ t³ + 0,000 014 391 07 ⋅ t² – 0,005 149 607 1 ⋅ t + 0,8329122 ; avec μ en mkg/(m⋅s) et t en °C.  

Qu’est-ce que la synthèse de potassium ?

Étant un des métaux les plus réducteurs, le potassium s’obtient à partir de la réduction de chlorure de potassium KCI en état aqueuse. Ce procédé se base sur un système de distillation faisant usage de la vaporisation du sodium à 870 °C.

Comment utiliser le potassium ?

Cet élément chimique est présent dans de nombreuses combinaisons. Son alliage avec le sodium est aussi apprécié pour sa valeur caloporteur. Le NaK est un excellent conducteur thermique. Ainsi, il s’utilise dans divers domaines : automobile, électronique…

Le potassium métallique agit comme un puissant réactif. L’élément tient une place importante dans l’industrie de la pharmacologie, en raison de sa haute propriété de réducteur.

Le potassium en composition

Le potassium joue un rôle important dans la fertilisation du sol. Voilà pourquoi le produit s’utilise en tant qu’engrais dans l’agriculture. Lorsqu’il se propose sous forme composé, il assure la croissance des végétaux. Aussi, le potassium tient également une place dans le fonctionnement des cellules animales.

 Les compositions à base de potassium sont nombreuses, pour ne citer que :

• L’hydroxyde de potassium : dit aussi “potasse caustique ou potasse” entre dans la conception de détergents.
• Le chlorure de potassium est utilisé en perfusion et dans les hôpitaux. Il remplace le sel alimentaire et pallie les carences susceptibles de conduire à des soucis du rythme cardiaque. Son usage s’effectue sous la surveillance de médecin, car à très forte dose, le produit peut provoquer un arrêt cardiaque. Ainsi, les professionnels utilisent du chlorure de potassium dans les injections létales.
• Le salpêtre ou le nitre qui compose les poudres à canon vient du nitrate de potassium.
• L’engrais potassique ou NPK (azote-phosphore-potassium) est conçu à partir du carbonate de potassium.
• Le carbonate de potassium sert également de produit de base dans la fabrication de verre.

Cet élément chimique se présente aussi sous forme des sels suivants : bromure de potassium, iodure de potassium, phosphate de potassium, sulfate de potassium, bisulfite de potassium.

La toxicité du potassium

Le potassium brut peut être très dangereux pour l’Homme. Si le produit entre en contact direct avec la peau ou les yeux, les risques de dommages permanents sont possibles. Le potassium produit des brûlures intenses sur les parties touchées.

En cas d’inhalation, la substance cause une inflammation au niveau des yeux, du nez et de la bouche. Elle parvient au poumon et provoque un éternuement. Elle engendre également des douleurs au niveau de la gorge et se manifeste aussi par la toux. En cas d’exposition élevée, elle conduit à un état critique qui se révèle par l’accumulation de liquide dans le poumon. Ce dysfonctionnement de l’organisme est fatal.             

En effet, présent à plus de 25 mg/kg dans la masse corporelle de l’Homme, le potassium empoisonne l’organisme. C’est le rein qui filtre en permanence cette substance et élimine le surplus. Dans la mesure où le rein fonctionne mal, l’accumulation de potassium dans l’organisme peut devenir dangereuse. Cela explique pourquoi les personnes atteintes d’insuffisance rénale grave souffrent souvent d’hyperkaliémie. L’organe n’assure plus correctement ses fonctions d’excrétion. Pour renverser cette situation, l’hyperkaliémie se traite avec l’alcalinisation du sang. Cette approche consiste à injecter de la perfusion de bicarbonate dans le corps. En dernier recours, il reste l’hémodialyse. L’essentiel est de rester attentif aux signes avant-coureurs comme :

• des rythmes cardiaques pas constants ;
• des problèmes digestifs ;
• des douleurs au niveau des muscles.

Quelles sont les précautions à prendre lors de l’utilisation du potassium ?

Cet élément chimique est très réactif. Il manifeste une réaction violente au contact de l’eau, plus dangereuse que celle du sodium exposé à de l’eau. Le potassium oxydé est tout aussi redoutable. Ce produit ne supporte pas le choc et risque d’exploser.

Par conséquent, le potassium métallique est isolé de toute source de liquide et d’humidité. L’atmosphère oxydante constitue également un puissant catalyseur pour le K. Ainsi, la substance doit être conservée dans de l’huile. Son immersion dans de la graisse permet de prévenir de tout incident. Étant un produit sensible, son utilisation en milieu scolaire et universitaire s’opère avec grande vigilance. Le potassium y est présenté en forme d’olive et enfermé dans une ampoule. Ainsi, il devient simple de le dissocier du sodium.