Potassium
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| Potassium | |||||||||||||||||||||||||||||||
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19 K | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Apparence | |||||||||||||||||||||||||||||||
gris argenté   perles de potassium dans l'huile de paraffine. La grosse perle mesure 0,5 cm. Ci-dessous: raies spectrales de potassium | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés générales | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Nom, symbole, nombre | potassium, K, 19 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Prononciation | / p ɵ t æ s Je ə m / po- TAS -ee-əm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Élément Catégorie | métal alcalin | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Groupe, période, bloc | (1) des métaux alcalins , 4, s | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Poids atomique standard | 39,0983 (1) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuration électronique | [ Ar ] 4s 1 2, 8, 8, 1  | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Histoire | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Découverte | Humphry Davy (1807) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Premier isolement | Humphry Davy (1807) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés physiques | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Phase | solide | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Densité (à proximité rt) | 0,862 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Liquid densité au mp | 0,828 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Point de fusion | 336,53 K , 63,38 ° C, 146,08 ° F | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Point d'ébullition | 1032 K, 759 ° C, 1398 ° F | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Point triple | 336,35 K (63 ° C), kPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| La chaleur de fusion | 2,33 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Chaleur de vaporisation | 76,9 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacité thermique molaire | 29,6 J · mol -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés atomiques | |||||||||||||||||||||||||||||||
| États d'oxydation | 1 (Fortement oxyde de base) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Électronégativité | 0,82 (échelle de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| énergies d'ionisation ( plus) | 1er: 418,8 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2ème: 3052 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 3ème: 4420 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon atomique | 227 h | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon covalente | 203 ± 12 heures | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon de Van der Waals | 275 h | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Miscellanées | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Crystal structure | cubique centré  | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ordre magnétique | paramagnétique | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Résistivité électrique | (20 ° C) 72 nΩ · m | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductivité thermique | 102,5 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Dilatation thermique | (25 ° C) 83,3 um · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Vitesse du son (tige mince) | (20 ° C) 2,000 m · s -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Le module d'Young | 3,53 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Module de cisaillement | 1,3 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Module Bulk | 3,1 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureté Mohs | 0,4 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureté Brinell | 0,363 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Numéro de registre CAS | 7440-09-7 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| La plupart des isotopes stables | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Article détaillé: Isotopes du potassium | |||||||||||||||||||||||||||||||
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Le potassium est un élément chimique avec le symbole K (à partir de Neo-latine kalium) et de numéro atomique 19. Potassium élémentaire est un blanc argenté doux métal alcalin que oxyde rapidement dans l'air et est très réactif avec l'eau , la production de chaleur suffisante pour enflammer l'hydrogène émis dans la réaction et brûlant d'une flamme lilas.
Parce que le potassium et le sodium sont chimiquement très similaire, leurs sels ne ont pas été d'abord différenciés. L'existence de plusieurs éléments dans leurs sels était soupçonné de 1702, et cela a été prouvé en 1807 quand potassium et de sodium ont été isolés individuellement à partir de différents sels par électrolyse . Potassium dans la nature ne se produit que dans les sels ioniques. A ce titre, on le retrouve dissoute dans l'eau de mer (qui est de 0,04% en poids de potassium), et fait partie d'un grand nombre de minéraux .
La plupart des applications chimiques industriels de potassium emploient relativement forte solubilité dans l'eau de composés de potassium, tels que le potassium des savons. Potassium métallique a seulement quelques applications spéciales, d'être remplacé dans la plupart des réactions chimiques avec le métal de sodium.
Les ions potassium sont nécessaires pour le fonctionnement de toutes les cellules vivantes. diffusion d'ions de potassium est un mécanisme clé dans la transmission nerveuse, et l'épuisement de potassium chez les animaux, incluant les humains, les résultats de divers dysfonctionnements cardiaques. Potassium se accumule dans les cellules végétales, les fruits et légumes frais ainsi sont une bonne source alimentaire de celui-ci. À l'inverse, la plupart des plantes, sauf spécialiste halophytes sont intolérants de sel, et de sodium est présent en eux seulement en faible concentration. Il en est résulté potassium étant d'abord isolé à partir de la potasse, les cendres de plantes, donnant l'élément son nom. Pour la même raison, la production agricole lourde épuise rapidement le sol de potassium, et des engrais agricoles consomment 95% de la production mondiale de produits chimiques de potassium.
Propriétés
Physique
atomes de potassium ont 19 électrons, ce qui est un de plus que la configuration extrêmement stable d'argon. Un atome de potassium est donc beaucoup plus susceptibles de perdre l'électron "extra" que de gagner une; cependant, la ions alkalide, K -, sont connus. En raison de la faible énergie d'ionisation premier (418,8 kJ / mol) l'atome de potassium perd facilement un électron et se oxyde en le cation monopositive, K +. Ce processus nécessite si peu d'énergie que le potassium est facilement oxydé par l'oxygène atmosphérique. En revanche, la seconde énergie d'ionisation est très élevé (3052 kJ / mol), parce que l'enlèvement de deux électrons rompt la configuration électronique du gaz noble stable. Potassium ne fait donc pas facilement composés avec l'état de deux (ou plus) oxydation.
Le potassium est la deuxième moins dense métal après lithium . Ce est un solide mou qui a un point de fusion bas et peut être facilement coupé avec un couteau. Potassium fraîchement coupé est argentée en apparence, mais il commence à ternir vers le gris immédiatement après avoir été exposé à l'air. Dans un essai à la flamme, de potassium et de ses composés émettent une couleur lilas avec une longueur d'onde pic d'émission de 766,5 nm (voir ci-dessous le film ).
Chimique
Le potassium est un métal extrêmement actif, qui réagit violemment avec l'oxygène et l'eau dans l'air. Avec de l'oxygène, il se transforme en le peroxyde de potassium et avec de l'eau l'hydroxyde de potassium. La réaction de potassium avec de l'eau est dangereuse en raison de son caractère exothermique violente et la production de l'hydrogène gazeux. L'hydrogène réagit avec l'oxygène atmosphérique à nouveau, la production de l'eau, qui réagit avec le reste de potassium. Cette réaction nécessite que des traces d'eau; de ce fait, de potassium et de ses alliages avec du sodium liquide - NaK - sont puissants déshydratants qui peuvent être utilisés pour sécher des solvants avant la distillation.
En raison de la sensibilité de potassium à l'eau et l'air, les réactions ne sont possibles que dans une atmosphère inerte, comme l' argon gazeux à l'aide techniques sans air. Potassium ne réagit pas avec la plupart des hydrocarbures, tels que l'huile minérale ou kérosène. Il se dissout facilement dans le liquide de l'ammoniac , jusqu'à 480 g par 1000 g d'ammoniac à 0 ° C. En fonction de la concentration, les solutions d'ammoniac sont bleu au jaune, et leur conductivité électrique est similaire à celle des métaux liquides. Dans une solution pure, le potassium réagit lentement avec de l'ammoniac pour former KNH 2, mais cette réaction est accélérée par des quantités infimes de sels de métaux de transition. Il peut réduire la sels de métal; potassium est souvent utilisé comme réducteur dans la préparation de métaux finement divisés à partir de leurs sels, par le Rieke méthode. Par exemple, la préparation de Rieke magnésium emploie potassium comme réducteur:
- MgCl 2 + 2 K → Mg + 2 KCl
Composés
Le seul état d'oxydation commun pour le potassium est une. Le potassium métal est un agent réducteur puissant qui est facilement oxydé en monopositive cation K +. Une fois oxydé, il est très stable et difficile à réduire en arrière au métal.
L'hydroxyde de potassium réagit facilement avec du dioxyde de carbone pour produire le carbonate de potassium, et est utilisé pour éliminer les traces de gaz de l'air. En général, les composés de potassium ont une excellente solubilité dans l'eau, en raison de l'énergie d'hydratation élevé de l'ion K +. L'ion potassium est incolore dans l'eau et est très difficile à précipiter; méthodes de précipitations possibles comprennent les réactions avec du tétraphénylborate de sodium, l'acide hexachloroplatinique, et cobaltinitrite de sodium.
Potassium se oxyde plus rapidement que la plupart des métaux et des formes oxydes avec des liaisons oxygène-oxygène, comme le font tous les métaux alcalins, sauf lithium. Trois espèces sont formés lors de la réaction: oxyde de potassium, le peroxyde de potassium, et superoxyde de potassium, qui contient trois ions différents à base d'oxygène: l'oxyde (O 2-), peroxyde (O 2-
2), et superoxyde (O -
2). Les deux dernières espèces, en particulier le superoxyde, sont rares et sont formés seulement en réaction avec de très métaux électropositifs; ces espèces contiennent des liaisons oxygène-oxygène. Tous les composés binaires potassium oxygène sont connus pour réagir avec de l'eau violemment, formant l'hydroxyde de potassium. Ce composé est un très fort alcalin, et 1,21 kg de celui-ci peut dissoudre jusqu'à un litre d'eau.
Structure du solide superoxyde de potassium (KO 2).
En solution aqueuse,
composés de potassium sont généralement fortement ionique et donc plupart d'entre eux sont solubles dans l'eau. Les principales espèces dans l'eau sont les complexes aquo [K (H 2 O) n] + dans laquelle n = 6 et 7. Certains de ces sels qui sont faiblement solubles comprennent du tétraphénylborate de potassium, hexachloroplatinate de potassium, et cobaltinitrite de potassium.
Isotopes
Il existe 24 connus isotopes du potassium, dont trois se produisent naturellement: 39 K (93,3%), 40 K (0,0117%), et 41 K (6,7%). K 40 d'origine naturelle a une demi-vie de 1,250 × 10 9 ans. Il se désintègre à stable 40 Ar par capture d'électrons ou émission de positons (11,2%) ou à stable 40 Ca par désintégration bêta (88,8%). Le déclin de 40 à 40 K Ar permet une méthode couramment utilisée pour la datation des roches. Le classique K-Ar méthode de datation dépend de la supposition que les roches ne contenaient aucune argon au moment de la formation et que tout l'argon radiogénique ultérieur (par exemple, 40 Ar) a été quantitativement conservée. Les minéraux sont datés par mesure de la concentration de potassium et la quantité de 40 Ar radiogénique qui se est accumulée. Les minéraux qui sont les mieux adaptés pour la datation comprennent biotite, muscovite, métamorphique amphibole, et volcanique de feldspath ; échantillons de roche totale de coulées volcaniques et peu profondes instrusives peuvent également être datés si elles ne sont pas modifiées. En dehors de la datation, les isotopes de potassium ont été utilisés comme traceurs dans les études de intempéries et pour études de cycle des éléments nutritifs parce que le potassium est un macronutriments nécessaire pour la vie .
40 K se produit en potassium naturelle (et donc dans certains substituts de sel commerciales) en quantité suffisante pour que de grands sacs de ces substituts peuvent être utilisés comme une source radioactive pour les démonstrations en classe. Chez les animaux sains et les personnes, 40 K représente la plus grande source de radioactivité, plus grande encore que 14 C. Dans un corps humain de 70 kg de masse, environ 4 400 noyaux de 40 K désintégration par seconde. L'activité de potassium naturel est 31 Bq / g.
La création et la survenance
Le potassium est formé dans le univers par nucléosynthèse des atomes plus légers. La forme stable de potassium est créé en supernovae via l'explosif Fusion de l'oxygène.
Potassium élémentaire ne se produit pas dans la nature car il réagit violemment avec l'eau (voir rubrique Précautions ci-dessous). Comme divers composés, de potassium représente environ 2,6% du poids de la croûte terrestre et est le septième élément le plus abondant, à l'instar de l'abondance de sodium à environ 1,8% de la croûte. Dans l'eau de mer, de potassium à 0,39 g / L (0,039 p / v%) est beaucoup moins abondant que le sodium à 10,8 g / L (1,08 p / v%).
Orthose (feldspath potassique) est un minéral de la roche formant commun. Granite contient par exemple 5% de potassium, ce qui est bien supérieur à la moyenne dans la croûte de la Terre. Sylvite (KCl), carnallite (KCl MgCl2 · 6 · (H 2 O)), sel brut de potasse (MgSO 4 · KCl · 3H 2 O) et langbeinite (MgSO 4 · K 2 SO 4)) sont les minéraux trouvés en grande evaporite dépôts dans le monde entier. Les dépôts présentent souvent des couches en commençant par le moins soluble en bas et le plus soluble sur le dessus. Dépôts de salpêtre ( nitrate de potassium ) sont formés par décomposition de la matière organique en contact avec l'atmosphère, la plupart du temps dans des grottes; en raison de la bonne solubilité dans l'eau niter la formation de dépôts plus importants nécessite des conditions environnementales particulières.
Histoire
Ni potassium, ni sels de potassium élémentaires (comme des entités séparées d'autres sels) étaient connus dans romaines fois, et le nom latin de l'élément ne est pas Latin classique mais plutôt néo-latine. Le nom kalium latine a été tiré du mot " alcalin ", qui à son tour est venu de l'arabe : al-القليه qalyah "." Le terme anglais de même consonance cendres de plantes alcalin est de cette même racine (potassium dans L'arabe moderne standard est بوتاسيوم būtāsyūm).
Le nom anglais de l'élément potassium vient du mot " la potasse ", se référant à la méthode par laquelle la potasse a été obtenue -. lessivage des cendres de feuilles de bois ou arbres brûlés et évaporation de la solution dans un pot Potash est principalement un mélange de sels de potassium, car les plantes ont peu ou pas de teneur en sodium, et le reste du grand contenu minéral d'une plante se compose de sels de calcium de relativement faible solubilité dans l'eau. Alors que la potasse a été utilisé depuis les temps anciens, il n'a pas été entendu pour la plupart de son histoire comme une substance fondamentalement différente de sels minéraux de sodium. Georg Ernst Stahl obtenu des preuves expérimentales qui l'a conduit à suggérer la différence fondamentale de sels de sodium et de potassium en 1702, et Henri Louis Duhamel du Monceau a pu prouver cette différence en 1736. La composition chimique exacte de composés de potassium et de sodium, et le statut d'élément chimique de potassium et de sodium, ne était pas connu à l'époque, et donc Antoine Lavoisier ne comprenait pas l'alcali dans sa liste des éléments chimiques en 1789.
Potassium métallique a été isolé pour la première en 1807 en Angleterre par Sir Humphry Davy , qui provient de la potasse caustique (KOH), par l'utilisation de l'électrolyse du sel fondu avec le nouvellement découvert pile de Volta. Le potassium est le premier métal qui a été isolé par électrolyse. Plus tard dans la même année, Davy rapporté extraction du métal sodium à partir d'un dérivé minérale ( soude , NaOH, ou lessive) plutôt que d'un sel de la plante, par une technique similaire, ce qui démontre que les éléments, et ainsi que leurs sels, sont différents. Bien que la production de potassium et de sodium métallique aurait montré que les deux sont des éléments, il a fallu un certain temps avant ce point de vue a été universellement accepté.
Pendant longtemps, les seules applications importantes pour la potasse étaient la production de verre, eau de javel et du savon. les savons de potassium à partir de graisses animales et d'huiles végétales sont particulièrement appréciés car ils ont tendance à être plus solubles dans l'eau et de texture plus douce, et étaient connus comme mou des savons. La découverte par Justus Liebig en 1840 que le potassium est un élément nécessaire pour les plantes et que la plupart des types de sols manquent de potassium a provoqué une forte hausse de la demande pour les sels de potassium. Cendre de bois de sapins a été initialement utilisé comme source de sel de potassium d'engrais, mais, avec la découverte en 1868 des gisements de minéraux contenant chlorure de potassium à proximité Staßfurt, Allemagne, la production d'engrais contenant du potassium a commencé à l'échelle industrielle. Autres gisements de potasse ont été découverts, et par les 1960, le Canada est devenu le producteur dominant.
La production commerciale
Sels de potassium tels que carnallite, langbeinite, polyhalite, et Formulaire de sylvite vastes dépôts dans le lac ancien et les fonds marins, ce qui rend l'extraction de sels de potassium dans ces environnements commercialement viables. La principale source de potassium - potasse - est exploité dans le Canada , la Russie , la Biélorussie , l'Allemagne , Israël , États-Unis , la Jordanie , et d'autres endroits dans le monde. Les dépôts premier minées étaient situées près Staßfurt, Allemagne, mais les dépôts se étendent de la Grande-Bretagne sur l'Allemagne en Pologne. Ils sont situés dans le Zechstein et ont été déposés dans le moyen à tardif Permien . Les plus grands gisements jamais trouvé mensonge 1000 mètres (3000 pieds) sous la surface de la province canadienne de Saskatchewan. Les dépôts sont situés dans le Elk Point Group produit dans le Dévonien moyen . Saskatchewan, où plusieurs grandes mines ont fonctionné depuis les années 1960, pionnier dans l'utilisation du gel des sables humides (la formation Blairmore) afin de conduire des puits de mines à travers eux. La principale société minière de la potasse en Saskatchewan est le Potash Corporation of Saskatchewan. L'eau de la Mer Morte est utilisé par Israël et la Jordanie en tant que source de la potasse, tandis que la concentration dans les océans normales est trop faible pour la production commerciale à prix courants.
Plusieurs méthodes sont appliquées pour séparer les sels de potassium des présents composés de sodium et de magnésium. La méthode la plus utilisée consiste à précipiter des composés se appuyant sur la différence de solubilité des sels à des températures différentes. Séparation électrostatique du mélange de sels de terre est également utilisé dans certaines mines. Les déchets de sodium et de magnésium résultant est soit stocké sous terre ou empilés dans terrils. La plupart des minéraux de potassium minées se retrouvent sous forme de chlorure de potassium après le traitement. L'industrie minérale se réfère au chlorure de potassium soit comme la potasse, le chlorure de potassium, ou simplement MOP.
Pur métal de potassium peut être isolé par électrolyse de son hydroxyde dans un processus qui a peu changé depuis Davy . Bien que le processus d'électrolyse a été développé et utilisé à l'échelle industrielle dans les années 1920, le procédé thermique par la réaction avec le sodium chlorure de potassium dans une réaction d'équilibre chimique est devenue la méthode dominante dans les années 1950. La production de des alliages sodium-potassium est possible en changeant le temps de réaction et la quantité de sodium utilisée dans la réaction. Le processus Griesheimer employant la réaction de le fluorure de potassium avec carbure de calcium a également été utilisé pour produire potassium.
- Na + KCl → NaCl + K (méthode thermique)
- 2 KF + CaC 2 → 2K + CaF 2 + 2 C (processus Griesheimer)
Coût de métal de potassium de qualité réactif environ $ 10.00 / livres (22 $ / kg ) en 2010 lors de l'achat en quantités de tonnes. Basse métal de pureté est beaucoup moins cher. Le marché est volatile en raison de la difficulté du stockage à long terme du métal. Il doit être stocké dans un endroit sec atmosphère de gaz inerte ou anhydre huile minérale pour empêcher la formation d'une couche superficielle de superoxyde de potassium. Ce est une superoxyde sensible à la pression explosive qui volonté exploser quand on les gratte. L'explosion qui commencera généralement un feu qui est difficile à éteindre.
Rôle biologique
Fonction biochimique
Le potassium est le huitième ou neuvième élément le plus commun en masse (0,2%) dans le corps humain, de sorte qu'un adulte de 60 kg contient un total d'environ 120 g de potassium. Le corps a autant de potassium que le soufre et le chlore, et que la majeure minéraux de calcium et de phosphore sont plus abondantes.
Potassium cations sont importants dans neurone ( cerveau et la fonction nerveuse), et influencer équilibre osmotique entre les cellules et la le liquide interstitiel, avec leur distribution à médiation chez tous les animaux (mais pas dans toutes les plantes) par la dite Na + / K + -ATPase. Cette Pompe ionique utilise l'ATP pour pomper trois ions sodium hors de la cellule et deux ions potassium dans la cellule, créant ainsi un gradient électrochimique sur la membrane cellulaire. En outre, la très sélectifs les canaux ioniques de potassium (qui sont des tétramères) sont essentiels pour le hyperpolarisation, dans par exemple des neurones, après un potentiel d'action est déclenché. Le canal d'ion potassium est le plus récemment résolu KirBac3.1, ce qui donne un total de cinq canaux d'ions de potassium (KCSA, KirBac1.1, KirBac3.1, KvAP, et MthK) avec une structure déterminée. Tous les cinq sont de espèces procaryotes.
Le potassium peut être détectée par le goût, car il déclenche trois des cinq types de sensations gustatives, selon la concentration. Diluer solutions d'ions potassium goût sucré, ce qui permet des concentrations modérées dans le lait et les jus, tandis que des concentrations plus élevées deviennent de plus en plus amère / alcaline, et finalement aussi salée au goût. L'amertume combinés et salinité de solutions riches en potassium rend-fortes doses de suppléments de potassium par les boissons liquides un défi d'appétence.
Membrane polarisation
Le potassium est également important dans la prévention la contraction des muscles et l'envoi de l'ensemble des impulsions nerveuses chez des animaux par des potentiels d'action . Par nature de leur électrostatique et propriétés chimiques, les ions K + sont plus grandes que les ions Na + et des canaux ioniques et des pompes dans les membranes cellulaires peut faire la distinction entre les deux types d'ions, pompant activement ou permettre une des deux ions de passer de façon passive, tandis que blocage de l'autre.
Une pénurie de potassium dans les fluides corporels peut provoquer une affection potentiellement mortelle connue sous le nom hypokaliémie, résultant généralement de les vomissements, la diarrhée , et / ou diurèse accrue. Les symptômes de carence sont la faiblesse musculaire, iléus paralytique, anomalies ECG, diminué réponse réflexe et dans les cas graves de paralysie respiratoire, alcalose et arythmie cardiaque.
Une filtration et une excrétion
Le potassium est un élément essentiel macromineral dans l'alimentation humaine; ce est le cation principal (ion positif) à l'intérieur des cellules animales, et il est donc important dans le maintien de fluide et l'équilibre électrolytique dans le corps. Le sodium constitue la plupart des cations de le plasma sanguin à un gamme d'environ 145 mmol / L (3,345 g) (1 mmol / L = 1mEq / L), et le potassium référence qui constitue l'essentiel de la cations cellulaires fluide à environ 150 mmol / L (4,8 g). Le plasma est filtré à travers de la glomérule des reins en quantités énormes, environ 180 litres par jour. Ainsi, 602 g de sodium et 33 g de potassium sont filtrés chaque jour. Tous, sauf les 1-10 g de sodium et de l'1-4 g de potassium susceptibles d'être dans le régime alimentaire doit être réabsorbé. Sodium doit être réabsorbé de manière à maintenir le volume sanguin exactement droite et la pression osmotique correcte; potassium doit être réabsorbé de manière à maintenir la concentration sérique aussi proche que possible de 4,8 mmol / L (environ 0,190 g / L). pompes à sodium dans les reins doivent toujours fonctionner à conserver le sodium. Potassium doit parfois être conservée aussi, mais, comme la quantité de potassium dans le plasma sanguin est très petite et la piscine de potassium dans les cellules est d'environ trente fois plus grande, la situation ne est pas aussi critique pour le potassium. Comme le potassium est déplacé passivement à contre-courant de sodium en réponse à un ressort (mais non réel) Donnan équilibre, l'urine ne peut jamais descendre au-dessous de la concentration de potassium dans le sérum, sauf en excrétant parfois activement eau à la fin du traitement. Le potassium est sécrété deux fois et réabsorbé trois fois avant l'urine atteint les tubes collecteurs. A ce stade, il a généralement environ la même concentration de potassium comme le plasma. A la fin du traitement, le potassium est sécrété une fois de plus si les niveaux sériques sont trop élevés.
Si potassium ont été retiré de l'alimentation, il resterait un rein obligatoire excrétion minimum d'environ 200 mg par jour lorsque le sérum refuse de 3,0 à 3,5 mmol / L dans environ une semaine, et ne peut jamais être complètement coupée, entraînant hypokaliémie et même la mort.
Le potassium se déplace passivement à travers les pores dans la membrane cellulaire. Lorsque les ions se déplacent à travers des pompes il ya une porte dans les pompes de chaque côté de la membrane cellulaire et une seule porte peut être ouverte à la fois. En conséquence, environ 100 ions sont forcés à travers la seconde. Pores ont une seule porte, et là seulement un type d'ion peuvent diffuser à travers, au 10000000-100000000 ions par seconde. Les pores ont besoin de calcium pour ouvrir même si l'on pense que le calcium fonctionne en sens inverse par blocage d'au moins l'un des pores. Les groupes carbonyle à l'intérieur du pore sur les acides aminés imitent l'hydratation de l'eau qui a lieu en solution aqueuse par la nature des charges électrostatiques sur les quatre groupes carbonyle à l'intérieur du pore.
En alimentation
Un apport adéquat
Un apport de potassium suffisante pour soutenir la vie peut en général être garantie en mangeant une variété d'aliments. Des cas manifestes de carence en potassium (tel que défini par les symptômes, les signes et un niveau de sang inférieures à la normale de l'élément) sont rares chez les individus sains. Les aliments riches en potassium incluent persil , séchés abricots , le lait en poudre, chocolat , divers écrous (en particulier les amandes et pistaches), pommes de terre , pousses de bambou, les bananes , les avocats , le soja , et son , mais il est également présent en quantités suffisantes dans la plupart des fruits, légumes, viandes et poissons.
Apport optimal
Des études et des études chez les animaux soumis à l'hypertension épidémiologiques indiquent que les régimes riches en potassium peuvent réduire le risque de l'hypertension et éventuellement AVC (par un mécanisme indépendant de la pression artérielle ) et une carence en potassium combinée à une insuffisance de thiamine apport a produit les maladies cardiaques chez les rats . Il ya un débat au sujet de la quantité optimale de potassium alimentaire. Par exemple, les lignes directrices de 2004 de la Institut de médecine spécifier un DRI de 4000 mg de potassium (100 mEq), bien que la plupart des Américains ne consomment que la moitié de ce montant par jour, ce qui les rendrait formellement déficiente en ce qui concerne cette recommandation. De même, dans l' Union européenne , en particulier dans l'Allemagne et l'Italie , l'apport en potassium insuffisante est peu commun. Des chercheurs italiens ont déclaré dans un 2011 méta-analyse que la prise quotidienne de 1,64 g plus élevé de potassium a été associée à un risque inférieur de 21% des accidents vasculaires cérébraux.
Supplémentation médicale et les maladies
Les suppléments de potassium dans la médecine sont les plus largement utilisés en conjonction avec diurétiques de l'anse et thiazidiques, classes de diurétiques qui débarrasser le corps de sodium et de l'eau, mais ont l'effet secondaire de provoquer également la perte de potassium dans les urines. Une variété de suppléments médicaux et non-médicaux sont disponibles. Les sels de potassium tels que le chlorure de potassium peuvent être dissous dans l'eau, mais le goût salé / amère de concentrations élevées de potassium ions font suppléments liquides à forte concentration appétentes difficiles à formuler. Doses supplémentaires médicaux typiques vont de 10 mmol (400 mg, à peu près égal à une tasse de lait ou 6 oz US fl (180 ml). De jus d'orange) à 20 mmol (800 mg) par dose. Les sels de potassium sont également disponibles sous forme de comprimés ou de capsules, qui à des fins thérapeutiques sont formulés pour permettre potassium à lixivier lentement sur une matrice, comme de très fortes concentrations d'ions potassium (ce qui pourrait se produire à côté d'une pastille solide de chlorure de potassium) peut tuer tissu , et causer des blessures à la muqueuse gastrique ou intestinal. Pour cette raison, non-prescription de pilules supplément de potassium sont limités par la loi aux États-Unis à seulement 99 mg de potassium.
Les personnes souffrant de reins maladies peuvent souffrir d'effets nocifs pour la santé de consommer de grandes quantités de potassium alimentaire. End Stage patients atteints d'insuffisance rénale subissant un traitement par dialyse rénale doit respecter les limites diététiques strictes sur la consommation de potassium, que l'excrétion de contrôle des reins de potassium, et l'accumulation des concentrations sanguines de potassium ( hyperkaliémie) peut déclencher une arythmie cardiaque fatale.
Applications
Engrais
Les ions potassium sont une composante essentielle de l'usine de la nutrition et se retrouvent dans la plupart des sols types. Ils sont utilisés comme engrais en agriculture , l'horticulture, et la culture hydroponique sous la forme de chlorure (KCl), sulfate (K 2 SO 4) ou nitrate (KNO 3). Les engrais agricoles consomment 95% de la production mondiale de produits chimiques de potassium, et environ 90% de ce potassium est fourni sous forme de KCl. La teneur en potassium de la plupart des plantes varie de 0,5% à 2% du poids de récolte de cultures, classiquement exprimée en quantité de K 2 O. Haute moderne l'agriculture de rendement dépend des engrais pour remplacer le potassium perdu à la récolte. La plupart des engrais agricoles contiennent du chlorure de potassium, tandis que le sulfate de potassium est utilisé pour les cultures ou les cultures sensibles au chlore besoin de contenu en soufre plus élevée. Le sulfate est produit principalement par décomposition des minéraux complexes sel brut de potasse (MgSO 4 · KCl · 3H 2 O) et langbeinite (MgSO 4 · K 2 SO 4). Seules quelques engrais contiennent du nitrate de potassium. En 2005, environ 93% de la production mondiale de potassium a été consommé par l'industrie des engrais.
Nourriture
Le cation de potassium est un nutriment nécessaire à la vie et la santé humaine. Le chlorure de potassium est utilisé en tant que substitut pour sel de table par ceux qui cherchent à réduire la consommation de sodium de façon à contrôler l'hypertension . Le Listes USDA la pâte de tomate, jus d'orange, feuilles de betteraves , haricots blancs, les pommes de terre , les bananes et beaucoup d'autres bonnes sources alimentaires de potassium, classés par ordre décroissant en fonction de la teneur en potassium.
tartrate de sodium et de potassium (KNAC 4 H 4 O 6, Sel Rochelle) est le principal constituant de levure; il est également utilisé dans le argenture de miroirs. Le bromate de potassium (KBrO 3) est un oxydant puissant (E924), utilisé pour améliorer la résistance de la pâte et augmenter la hauteur. le bisulfite de potassium (KHSO 3) est utilisé comme conservateur alimentaire, par exemple dans le vin et la bière -faire (mais pas dans les viandes). Il est également utilisé pour textiles et de la paille, et l'eau de Javel dans le tannage des cuirs.
Industriel
Les principaux produits chimiques de potassium sont l'hydroxyde de potassium, le carbonate de potassium, le sulfate de potassium et le chlorure de potassium. Mégatonnes de ces composés sont produites annuellement.
L'hydroxyde de potassium KOH est une base forte, qui est utilisé dans l'industrie pour neutraliser forts et faibles des acides , de contrôle pH et de potassium pour la fabrication de sels . Il est également utilisé pour saponifier graisses et huiles, sous les nettoyants industriels, et réactions d'hydrolyse, par exemple de esters.
Le nitrate de potassium (KNO 3) salpêtre ou est obtenu à partir de sources naturelles telles que guano et évaporites ou fabriqué par le Procédé Haber; c'est le oxydant dans la poudre à canon ( poudre noire ) et un engrais agricole important. Le cyanure de potassium (KCN) est utilisée industriellement pour dissoudre le cuivre et les métaux précieux, en particulier l'argent et de l'or , en formant complexes. Ses applications comprennent les mines d'or, la galvanoplastie, et galvanoplastie de ces métaux ; il est également utilisé dans pour faire la synthèse organique nitriles. Du carbonate de potassium (K 2 CO 3 ou de la potasse) est utilisé dans la fabrication du verre, du savon, des tubes de télévision en couleur, les lampes fluorescentes, les colorants textiles et les pigments. Le permanganate de potassium (KMnO 4) est un oxydant, de blanchiment et de purification substance et est utilisé pour la production de saccharine. Chlorate de potassium (KClO 3) est ajouté à des matches et des explosifs. Le bromure de potassium (KBr) était autrefois utilisé comme sédatif et en photographie.
Chromate de potassium (K 2 CrO 4) est utilisé en les encres, des colorants, taches (couleur jaunâtre-rouge vif); en explosifs et feux d'artifice; dans le tannage du cuir, en voler et papier la sécurité correspond, mais toutes ces utilisations sont dues aux propriétés de chromate confinement d'ions plutôt que des ions potassium.
usages de niche
composés de potassium sont tellement omniprésente que des milliers de petites utilisations sont en place. Le 2 KO superoxyde est une substance solide orange qui agit comme une source portative d'oxygène et un absorbeur de dioxyde de carbone. Il est largement utilisé dans systèmes de respiration dans les mines, sous-marins et des engins spatiaux car elle prend moins de volume que l'oxygène gazeux.
- 4 KO 2 + 2 CO 2 → 2 K 2 CO 3 + 3 O 2
Potassium K cobaltinitrite 3 [Co (NO 2) 6] est utilisé comme pigment de l'artiste sous le nom de Aureolin ou Cobalt jaune.
utilisations de laboratoire
Une alliage de sodium et de potassium, NaK est un liquide utilisé comme milieu de transfert de chaleur et un déshydratant pour produire solvants sèches et sans air. Il peut également être utilisé dans distillation réactive. L'alliage ternaire de 12% de Na, K 47% et 41% de Cs a le point de fusion le plus bas de -78 ° C de ne importe quel composé métallique.
Potassium métallique est utilisé dans plusieurs types de magnétomètres.
Précautions
Potassium réagit très violemment avec de l'eau l'hydroxyde de potassium (KOH) et de l'hydrogène gazeux.
- 2 K (s) + 2 H 2 O (l) 2 → KOH (aq) + H 2 ↑ (g)
Cette réaction est exothermique et libère suffisamment de chaleur pour enflammer de l'hydrogène résultant. Il peut à son tour exploser en présence d'oxygène. L'hydroxyde de potassium est un solide alcalin qui provoque des brûlures de la peau. Finement divisée potassium se enflamme à l'air à température ambiante. Le métal en vrac de se enflammer à l'air en cas de chauffage. Étant donné que sa densité est de 0,89 g / cm 3, de potassium combustion flotte dans l'eau qui l'expose à l'oxygène atmosphérique. De nombreux agents d'extinction d'incendie commune, y compris l'eau, soit sont inefficaces ou faire un feu de potassium pire. azote , l'argon , le chlorure de sodium (sel de table), carbonate de sodium (carbonate de sodium), et du dioxyde de silicium (sable) sont efficaces se ils sont secs. Certains Classe D extincteurs à poudre sèche conçu pour incendies de métaux sont également efficaces. Ces agents privent le feu d'oxygène et refroidir le métal de potassium.
Le potassium réagit violemment avec les halogènes et explosera en présence de brome . Il réagit également explosive avec de l'acide sulfurique . Lors de la combustion de potassium forme peroxydes et superoxydes. Ces peroxydes peuvent réagir violemment avec les composés organiques tels que les huiles. Les deux peroxydes et superoxydes peuvent réagir de façon explosive avec le potassium métallique.
Parce potassium réagit avec la vapeur d'eau présente dans l'air, il est généralement stocké sous huile minérale anhydre ou du kérosène. Contrairement lithium et le sodium, cependant, le potassium ne devrait pas être conservé dans l'huile pendant plus de six mois, à moins que dans un (oxygène libre) atmosphère inerte, ou sous vide. Après un stockage prolongé dans de l'air peroxydes sensibles aux chocs dangereuses peuvent se former sur le métal et sous le couvercle du récipient, et peuvent exploser lors de l'ouverture.
En raison de la nature hautement réactive de métal de potassium, il doit être manipulé avec beaucoup de soin, en pleine peau et des lunettes de protection et de préférence une barrière résistant aux explosions entre l'utilisateur et le métal. L'ingestion de grandes quantités de composés du potassium peut entraîner une hyperkaliémie influençant fortement le système cardio-vasculaire. Le chlorure de potassium est utilisé dans le États-Unis pour les exécutions par injection létale.
