Potassium

Potassium
19 K
N / A ↑ K ↓ Rb Tableau p??riodique argon ← → potassium calcium
Apparence
gris argent?? perles de potassium dans l'huile de paraffine. La grosse perle mesure 0,5 cm. Ci-dessous: raies spectrales de potassium
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	potassium, K, 19
Prononciation	/ p ɵ t ?? s Je ə m / po- TAS -ee-əm
??l??ment Cat??gorie	m??tal alcalin
Groupe, p??riode, bloc	(1) des m??taux alcalins , 4, s
Poids atomique standard	39,0983 (1)
Configuration ??lectronique	[ Ar ] 4s 1 2, 8, 8, 1
Histoire
D??couverte	Humphry Davy (1807)
Premier isolement	Humphry Davy (1807)
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Densit?? (?? proximit?? rt)	0,862 g ?? cm -3
Liquid densit?? au mp	0,828 g ?? cm -3
Point de fusion	336,53 K , 63,38 ?? C, 146,08 ?? F
Point d'??bullition	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
Capacit?? thermique molaire	29,6 J ?? mol -1 ?? K -1
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	1 (Fortement oxyde de base)
??lectron??gativit??	0,82 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation ( plus)	1er: 418,8 kJ ?? mol -1
	2??me: 3052 kJ ?? mol -1
	3??me: 4420 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	227 h
Rayon covalente	203 ?? 12 heures
Rayon de Van der Waals	275 h
Miscellan??es
Crystal structure	cubique centr??
Ordre magn??tique	paramagn??tique
R??sistivit?? ??lectrique	(20 ?? C) 72 nΩ ?? m
Conductivit?? 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
Duret?? Mohs	0,4
Duret?? Brinell	0,363 MPa
Num??ro de registre CAS	7440-09-7
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes du potassium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 39 K 93,26% 39 K est stable avec 20 neutrons 40 K 0,012% 1,248 (3) ?? 10 9 y β - 1,311 40 Ca ε 1,505 40 Ar β + 1,505 40 Ar 41 K 6,73% 41 K est stable avec 22 neutrons

Le potassium est un ??l??ment chimique avec le symbole K (?? partir de Neo-latine kalium) et de num??ro atomique 19. Potassium ??l??mentaire est un blanc argent?? doux m??tal alcalin que oxyde rapidement dans l'air et est tr??s r??actif avec l'eau , la production de chaleur suffisante pour enflammer l'hydrog??ne ??mis dans la r??action et br??lant d'une flamme lilas.

Parce que le potassium et le sodium sont chimiquement tr??s similaire, leurs sels ne ont pas ??t?? d'abord diff??renci??s. L'existence de plusieurs ??l??ments dans leurs sels ??tait soup??onn?? de 1702, et cela a ??t?? prouv?? en 1807 quand potassium et de sodium ont ??t?? isol??s individuellement ?? partir de diff??rents sels par ??lectrolyse . 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 min??raux .

La plupart des applications chimiques industriels de potassium emploient relativement forte solubilit?? dans l'eau de compos??s de potassium, tels que le potassium des savons. Potassium m??tallique a seulement quelques applications sp??ciales, d'??tre remplac?? dans la plupart des r??actions chimiques avec le m??tal de sodium.

Les ions potassium sont n??cessaires pour le fonctionnement de toutes les cellules vivantes. diffusion d'ions de potassium est un m??canisme cl?? dans la transmission nerveuse, et l'??puisement de potassium chez les animaux, incluant les humains, les r??sultats de divers dysfonctionnements cardiaques. Potassium se accumule dans les cellules v??g??tales, les fruits et l??gumes frais ainsi sont une bonne source alimentaire de celui-ci. ?? l'inverse, la plupart des plantes, sauf sp??cialiste halophytes sont intol??rants de sel, et de sodium est pr??sent en eux seulement en faible concentration. Il en est r??sult?? potassium ??tant d'abord isol?? ?? partir de la potasse, les cendres de plantes, donnant l'??l??ment son nom. Pour la m??me raison, la production agricole lourde ??puise rapidement le sol de potassium, et des engrais agricoles consomment 95% de la production mondiale de produits chimiques de potassium.

Propri??t??s

Physique

Le test de flamme de potassium

atomes de potassium ont 19 ??lectrons, ce qui est un de plus que la configuration extr??mement stable d'argon. Un atome de potassium est donc beaucoup plus susceptibles de perdre l'??lectron "extra" que de gagner une; cependant, la ions alkalide, K ^-, sont connus. En raison de la faible ??nergie d'ionisation premier (418,8 kJ / mol) l'atome de potassium perd facilement un ??lectron et se oxyde en le cation monopositive, K ^+. Ce processus n??cessite si peu d'??nergie que le potassium est facilement oxyd?? par l'oxyg??ne atmosph??rique. En revanche, la seconde ??nergie d'ionisation est tr??s ??lev?? (3052 kJ / mol), parce que l'enl??vement de deux ??lectrons rompt la configuration ??lectronique du gaz noble stable. Potassium ne fait donc pas facilement compos??s avec l'??tat de deux (ou plus) oxydation.

Le potassium est la deuxi??me moins dense m??tal apr??s lithium . Ce est un solide mou qui a un point de fusion bas et peut ??tre facilement coup?? avec un couteau. Potassium fra??chement coup?? est argent??e en apparence, mais il commence ?? ternir vers le gris imm??diatement apr??s avoir ??t?? expos?? ?? l'air. Dans un essai ?? la flamme, de potassium et de ses compos??s ??mettent une couleur lilas avec une longueur d'onde pic d'??mission de 766,5 nm (voir ci-dessous le film ).

Chimique

Le potassium est un m??tal extr??mement actif, qui r??agit violemment avec l'oxyg??ne et l'eau dans l'air. Avec de l'oxyg??ne, il se transforme en le peroxyde de potassium et avec de l'eau l'hydroxyde de potassium. La r??action de potassium avec de l'eau est dangereuse en raison de son caract??re exothermique violente et la production de l'hydrog??ne gazeux. L'hydrog??ne r??agit avec l'oxyg??ne atmosph??rique ?? nouveau, la production de l'eau, qui r??agit avec le reste de potassium. Cette r??action n??cessite que des traces d'eau; de ce fait, de potassium et de ses alliages avec du sodium liquide - NaK - sont puissants d??shydratants qui peuvent ??tre utilis??s pour s??cher des solvants avant la distillation.

En raison de la sensibilit?? de potassium ?? l'eau et l'air, les r??actions ne sont possibles que dans une atmosph??re inerte, comme l' argon gazeux ?? l'aide techniques sans air. Potassium ne r??agit pas avec la plupart des hydrocarbures, tels que l'huile min??rale ou k??ros??ne. Il se dissout facilement dans le liquide de l'ammoniac , jusqu'?? 480 g par 1000 g d'ammoniac ?? 0 ?? C. En fonction de la concentration, les solutions d'ammoniac sont bleu au jaune, et leur conductivit?? ??lectrique est similaire ?? celle des m??taux liquides. Dans une solution pure, le potassium r??agit lentement avec de l'ammoniac pour former KNH _2, mais cette r??action est acc??l??r??e par des quantit??s infimes de sels de m??taux de transition. Il peut r??duire la sels de m??tal; potassium est souvent utilis?? comme r??ducteur dans la pr??paration de m??taux finement divis??s ?? partir de leurs sels, par le Rieke m??thode. Par exemple, la pr??paration de Rieke magn??sium emploie potassium comme r??ducteur:

MgCl ₂ + 2 K → Mg + 2 KCl

Compos??s

Le seul ??tat d'oxydation commun pour le potassium est une. Le potassium m??tal est un agent r??ducteur puissant qui est facilement oxyd?? en monopositive cation K ^+. Une fois oxyd??, il est tr??s stable et difficile ?? r??duire en arri??re au m??tal.

L'hydroxyde de potassium r??agit facilement avec du dioxyde de carbone pour produire le carbonate de potassium, et est utilis?? pour ??liminer les traces de gaz de l'air. En g??n??ral, les compos??s de potassium ont une excellente solubilit?? dans l'eau, en raison de l'??nergie d'hydratation ??lev?? de l'ion K ^+. L'ion potassium est incolore dans l'eau et est tr??s difficile ?? pr??cipiter; m??thodes de pr??cipitations possibles comprennent les r??actions avec du t??traph??nylborate de sodium, l'acide hexachloroplatinique, et cobaltinitrite de sodium.

Potassium se oxyde plus rapidement que la plupart des m??taux et des formes oxydes avec des liaisons oxyg??ne-oxyg??ne, comme le font tous les m??taux alcalins, sauf lithium. Trois esp??ces sont form??s lors de la r??action: oxyde de potassium, le peroxyde de potassium, et superoxyde de potassium, qui contient trois ions diff??rents ?? base d'oxyg??ne: l'oxyde (O ^2-), peroxyde (O 2-
2), et superoxyde (O -
2). Les deux derni??res esp??ces, en particulier le superoxyde, sont rares et sont form??s seulement en r??action avec de tr??s m??taux ??lectropositifs; ces esp??ces contiennent des liaisons oxyg??ne-oxyg??ne. Tous les compos??s binaires potassium oxyg??ne sont connus pour r??agir avec de l'eau violemment, formant l'hydroxyde de potassium. Ce compos?? est un tr??s fort alcalin, et 1,21 kg de celui-ci peut dissoudre jusqu'?? un litre d'eau.

Structure du solide superoxyde de potassium (KO _2).

En solution aqueuse,

compos??s de potassium sont g??n??ralement fortement ionique et donc plupart d'entre eux sont solubles dans l'eau. Les principales esp??ces 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 t??traph??nylborate 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 d??sint??gre ?? stable ⁴⁰ Ar par capture d'??lectrons ou ??mission de positons (11,2%) ou ?? stable ⁴⁰ Ca par d??sint??gration b??ta (88,8%). Le d??clin de ⁴⁰ ?? ⁴⁰ K Ar permet une m??thode couramment utilis??e pour la datation des roches. Le classique K-Ar m??thode de datation d??pend de la supposition que les roches ne contenaient aucune argon au moment de la formation et que tout l'argon radiog??nique ult??rieur (par exemple, ⁴⁰ Ar) a ??t?? quantitativement conserv??e. Les min??raux sont dat??s par mesure de la concentration de potassium et la quantit?? de ⁴⁰ Ar radiog??nique qui se est accumul??e. Les min??raux qui sont les mieux adapt??s pour la datation comprennent biotite, muscovite, m??tamorphique amphibole, et volcanique de feldspath ; ??chantillons de roche totale de coul??es volcaniques et peu profondes instrusives peuvent ??galement ??tre dat??s si elles ne sont pas modifi??es. En dehors de la datation, les isotopes de potassium ont ??t?? utilis??s comme traceurs dans les ??tudes de intemp??ries et pour ??tudes de cycle des ??l??ments nutritifs parce que le potassium est un macronutriments n??cessaire pour la vie .

⁴⁰ K se produit en potassium naturelle (et donc dans certains substituts de sel commerciales) en quantit?? suffisante pour que de grands sacs de ces substituts peuvent ??tre utilis??s comme une source radioactive pour les d??monstrations en classe. Chez les animaux sains et les personnes, ⁴⁰ K repr??sente la plus grande source de radioactivit??, plus grande encore que ¹⁴ C. Dans un corps humain de 70 kg de masse, environ 4 400 noyaux de ⁴⁰ K d??sint??gration par seconde. L'activit?? de potassium naturel est 31 Bq / g.

La cr??ation et la survenance

Potassium dans le feldspath

Le potassium est form?? dans le univers par nucl??osynth??se des atomes plus l??gers. La forme stable de potassium est cr???? en supernovae via l'explosif Fusion de l'oxyg??ne.

Potassium ??l??mentaire ne se produit pas dans la nature car il r??agit violemment avec l'eau (voir rubrique Pr??cautions ci-dessous). Comme divers compos??s, de potassium repr??sente environ 2,6% du poids de la cro??te terrestre et est le septi??me ??l??ment le plus abondant, ?? l'instar de l'abondance de sodium ?? environ 1,8% de la cro??te. Dans l'eau de mer, de potassium ?? 0,39 g / L (0,039 p / v%) est beaucoup moins abondant que le sodium ?? 10,8 g / L (1,08 p / v%).

Orthose (feldspath potassique) est un min??ral de la roche formant commun. Granite contient par exemple 5% de potassium, ce qui est bien sup??rieur ?? la moyenne dans la cro??te 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 min??raux trouv??s en grande evaporite d??p??ts dans le monde entier. Les d??p??ts pr??sentent souvent des couches en commen??ant par le moins soluble en bas et le plus soluble sur le dessus. D??p??ts de salp??tre ( nitrate de potassium ) sont form??s par d??composition de la mati??re organique en contact avec l'atmosph??re, la plupart du temps dans des grottes; en raison de la bonne solubilit?? dans l'eau niter la formation de d??p??ts plus importants n??cessite des conditions environnementales particuli??res.

Histoire

Ni potassium, ni sels de potassium ??l??mentaires (comme des entit??s s??par??es d'autres sels) ??taient connus dans romaines fois, et le nom latin de l'??l??ment ne est pas Latin classique mais plut??t n??o-latine. Le nom kalium latine a ??t?? tir?? du mot " alcalin ", qui ?? son tour est venu de l'arabe : al-القليه qalyah "." Le terme anglais de m??me consonance cendres de plantes alcalin est de cette m??me racine (potassium dans L'arabe moderne standard est بوتاسيوم būtāsyūm).

Humphry Davy

Le nom anglais de l'??l??ment potassium vient du mot " la potasse ", se r??f??rant ?? la m??thode par laquelle la potasse a ??t?? obtenue -. lessivage des cendres de feuilles de bois ou arbres br??l??s et ??vaporation de la solution dans un pot Potash est principalement un m??lange de sels de potassium, car les plantes ont peu ou pas de teneur en sodium, et le reste du grand contenu min??ral d'une plante se compose de sels de calcium de relativement faible solubilit?? dans l'eau. Alors que la potasse a ??t?? utilis?? depuis les temps anciens, il n'a pas ??t?? entendu pour la plupart de son histoire comme une substance fondamentalement diff??rente de sels min??raux de sodium. Georg Ernst Stahl obtenu des preuves exp??rimentales qui l'a conduit ?? sugg??rer la diff??rence fondamentale de sels de sodium et de potassium en 1702, et Henri Louis Duhamel du Monceau a pu prouver cette diff??rence en 1736. La composition chimique exacte de compos??s de potassium et de sodium, et le statut d'??l??ment chimique de potassium et de sodium, ne ??tait pas connu ?? l'??poque, et donc Antoine Lavoisier ne comprenait pas l'alcali dans sa liste des ??l??ments chimiques en 1789.

Potassium m??tallique a ??t?? isol?? pour la premi??re en 1807 en Angleterre par Sir Humphry Davy , qui provient de la potasse caustique (KOH), par l'utilisation de l'??lectrolyse du sel fondu avec le nouvellement d??couvert pile de Volta. Le potassium est le premier m??tal qui a ??t?? isol?? par ??lectrolyse. Plus tard dans la m??me ann??e, Davy rapport?? extraction du m??tal sodium ?? partir d'un d??riv?? min??rale ( soude , NaOH, ou lessive) plut??t que d'un sel de la plante, par une technique similaire, ce qui d??montre que les ??l??ments, et ainsi que leurs sels, sont diff??rents. Bien que la production de potassium et de sodium m??tallique aurait montr?? que les deux sont des ??l??ments, il a fallu un certain temps avant ce point de vue a ??t?? universellement accept??.

Pendant longtemps, les seules applications importantes pour la potasse ??taient la production de verre, eau de javel et du savon. les savons de potassium ?? partir de graisses animales et d'huiles v??g??tales sont particuli??rement appr??ci??s car ils ont tendance ?? ??tre plus solubles dans l'eau et de texture plus douce, et ??taient connus comme mou des savons. La d??couverte par Justus Liebig en 1840 que le potassium est un ??l??ment n??cessaire pour les plantes et que la plupart des types de sols manquent de potassium a provoqu?? une forte hausse de la demande pour les sels de potassium. Cendre de bois de sapins a ??t?? initialement utilis?? comme source de sel de potassium d'engrais, mais, avec la d??couverte en 1868 des gisements de min??raux contenant chlorure de potassium ?? proximit?? Sta??furt, Allemagne, la production d'engrais contenant du potassium a commenc?? ?? l'??chelle industrielle. Autres gisements de potasse ont ??t?? d??couverts, et par les 1960, le Canada est devenu le producteur dominant.

La production commerciale

Sylvite du Nouveau-Mexique

Sels de potassium tels que carnallite, langbeinite, polyhalite, et Formulaire de sylvite vastes d??p??ts 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 exploit?? dans le Canada , la Russie , la Bi??lorussie , l'Allemagne , Isra??l , ??tats-Unis , la Jordanie , et d'autres endroits dans le monde. Les d??p??ts premier min??es ??taient situ??es pr??s Sta??furt, Allemagne, mais les d??p??ts se ??tendent de la Grande-Bretagne sur l'Allemagne en Pologne. Ils sont situ??s dans le Zechstein et ont ??t?? d??pos??s dans le moyen ?? tardif Permien . Les plus grands gisements jamais trouv?? mensonge 1000 m??tres (3000 pieds) sous la surface de la province canadienne de Saskatchewan. Les d??p??ts sont situ??s dans le Elk Point Group produit dans le D??vonien moyen . Saskatchewan, o?? plusieurs grandes mines ont fonctionn?? depuis les ann??es 1960, pionnier dans l'utilisation du gel des sables humides (la formation Blairmore) afin de conduire des puits de mines ?? travers eux. La principale soci??t?? mini??re de la potasse en Saskatchewan est le Potash Corporation of Saskatchewan. L'eau de la Mer Morte est utilis?? par Isra??l et la Jordanie en tant que source de la potasse, tandis que la concentration dans les oc??ans normales est trop faible pour la production commerciale ?? prix courants.

Mines et tas provenant de l'extraction de la potasse en Allemagne, constitu?? principalement de chlorure de sodium d??chets d'enrichissement.

Plusieurs m??thodes sont appliqu??es pour s??parer les sels de potassium des pr??sents compos??s de sodium et de magn??sium. La m??thode la plus utilis??e consiste ?? pr??cipiter des compos??s se appuyant sur la diff??rence de solubilit?? des sels ?? des temp??ratures diff??rentes. S??paration ??lectrostatique du m??lange de sels de terre est ??galement utilis?? dans certaines mines. Les d??chets de sodium et de magn??sium r??sultant est soit stock?? sous terre ou empil??s dans terrils. La plupart des min??raux de potassium min??es se retrouvent sous forme de chlorure de potassium apr??s le traitement. L'industrie min??rale se r??f??re au chlorure de potassium soit comme la potasse, le chlorure de potassium, ou simplement MOP.

Pur m??tal de potassium peut ??tre isol?? par ??lectrolyse de son hydroxyde dans un processus qui a peu chang?? depuis Davy . Bien que le processus d'??lectrolyse a ??t?? d??velopp?? et utilis?? ?? l'??chelle industrielle dans les ann??es 1920, le proc??d?? thermique par la r??action avec le sodium chlorure de potassium dans une r??action d'??quilibre chimique est devenue la m??thode dominante dans les ann??es 1950. La production de des alliages sodium-potassium est possible en changeant le temps de r??action et la quantit?? de sodium utilis??e dans la r??action. Le processus Griesheimer employant la r??action de le fluorure de potassium avec carbure de calcium a ??galement ??t?? utilis?? pour produire potassium.

Na + KCl → NaCl + K (m??thode thermique)

2 KF + CaC ₂ → 2K + CaF ₂ + 2 C (processus Griesheimer)

Co??t de m??tal de potassium de qualit?? r??actif environ $ 10.00 / livres (22 $ / kg ) en 2010 lors de l'achat en quantit??s de tonnes. Basse m??tal de puret?? est beaucoup moins cher. Le march?? est volatile en raison de la difficult?? du stockage ?? long terme du m??tal. Il doit ??tre stock?? dans un endroit sec atmosph??re de gaz inerte ou anhydre huile min??rale pour emp??cher la formation d'une couche superficielle de superoxyde de potassium. Ce est une superoxyde sensible ?? la pression explosive qui volont?? exploser quand on les gratte. L'explosion qui commencera g??n??ralement un feu qui est difficile ?? ??teindre.

R??le biologique

Fonction biochimique

L'action de la pompe sodium-potassium est un exemple de primaire transport actif. Les deux prot??ines de support du c??t?? gauche utilisent l'ATP pour d??placer sodium hors de la cellule par rapport au gradient de concentration. Les prot??ines sur le droit utilisent transport actif secondaire de se d??placer de potassium dans la cellule.

Le potassium est le huiti??me ou neuvi??me ??l??ment 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 min??raux de calcium et de phosphore sont plus abondantes.

Potassium cations sont importants dans neurone ( cerveau et la fonction nerveuse), et influencer ??quilibre osmotique entre les cellules et la le liquide interstitiel, avec leur distribution ?? m??diation 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, cr??ant ainsi un gradient ??lectrochimique sur la membrane cellulaire. En outre, la tr??s s??lectifs les canaux ioniques de potassium (qui sont des t??tram??res) sont essentiels pour le hyperpolarisation, dans par exemple des neurones, apr??s un potentiel d'action est d??clench??. Le canal d'ion potassium est le plus r??cemment r??solu 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 d??termin??e. Tous les cinq sont de esp??ces procaryotes.

Le potassium peut ??tre d??tect??e par le go??t, car il d??clenche trois des cinq types de sensations gustatives, selon la concentration. Diluer solutions d'ions potassium go??t sucr??, ce qui permet des concentrations mod??r??es dans le lait et les jus, tandis que des concentrations plus ??lev??es deviennent de plus en plus am??re / alcaline, et finalement aussi sal??e au go??t. L'amertume combin??s et salinit?? de solutions riches en potassium rend-fortes doses de suppl??ments de potassium par les boissons liquides un d??fi d'app??tence.

Membrane polarisation

Le potassium est ??galement important dans la pr??vention 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 ??lectrostatique et propri??t??s 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 fa??on passive, tandis que blocage de l'autre.

Une p??nurie de potassium dans les fluides corporels peut provoquer une affection potentiellement mortelle connue sous le nom hypokali??mie, r??sultant g??n??ralement de les vomissements, la diarrh??e , et / ou diur??se accrue. Les sympt??mes de carence sont la faiblesse musculaire, il??us paralytique, anomalies ECG, diminu?? r??ponse r??flexe et dans les cas graves de paralysie respiratoire, alcalose et arythmie cardiaque.

Une filtration et une excr??tion

Le potassium est un ??l??ment essentiel macromineral dans l'alimentation humaine; ce est le cation principal (ion positif) ?? l'int??rieur des cellules animales, et il est donc important dans le maintien de fluide et l'??quilibre ??lectrolytique dans le corps. Le sodium constitue la plupart des cations de le plasma sanguin ?? un gamme d'environ 145 mmol / L (3,345 g) (1 mmol / L = 1mEq / L), et le potassium r??f??rence qui constitue l'essentiel de la cations cellulaires fluide ?? environ 150 mmol / L (4,8 g). Le plasma est filtr?? ?? travers de la glom??rule des reins en quantit??s ??normes, environ 180 litres par jour. Ainsi, 602 g de sodium et 33 g de potassium sont filtr??s chaque jour. Tous, sauf les 1-10 g de sodium et de l'1-4 g de potassium susceptibles d'??tre dans le r??gime alimentaire doit ??tre r??absorb??. Sodium doit ??tre r??absorb?? de mani??re ?? maintenir le volume sanguin exactement droite et la pression osmotique correcte; potassium doit ??tre r??absorb?? de mani??re ?? maintenir la concentration s??rique aussi proche que possible de 4,8 mmol / L (environ 0,190 g / L). pompes ?? sodium dans les reins doivent toujours fonctionner ?? conserver le sodium. Potassium doit parfois ??tre conserv??e aussi, mais, comme la quantit?? de potassium dans le plasma sanguin est tr??s 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 d??plac?? passivement ?? contre-courant de sodium en r??ponse ?? un ressort (mais non r??el) Donnan ??quilibre, l'urine ne peut jamais descendre au-dessous de la concentration de potassium dans le s??rum, sauf en excr??tant parfois activement eau ?? la fin du traitement. Le potassium est s??cr??t?? deux fois et r??absorb?? trois fois avant l'urine atteint les tubes collecteurs. A ce stade, il a g??n??ralement environ la m??me concentration de potassium comme le plasma. A la fin du traitement, le potassium est s??cr??t?? une fois de plus si les niveaux s??riques sont trop ??lev??s.

Si potassium ont ??t?? retir?? de l'alimentation, il resterait un rein obligatoire excr??tion minimum d'environ 200 mg par jour lorsque le s??rum refuse de 3,0 ?? 3,5 mmol / L dans environ une semaine, et ne peut jamais ??tre compl??tement coup??e, entra??nant hypokali??mie et m??me la mort.

Le potassium se d??place passivement ?? travers les pores dans la membrane cellulaire. Lorsque les ions se d??placent ?? travers des pompes il ya une porte dans les pompes de chaque c??t?? de la membrane cellulaire et une seule porte peut ??tre ouverte ?? la fois. En cons??quence, environ 100 ions sont forc??s ?? travers la seconde. Pores ont une seule porte, et l?? seulement un type d'ion peuvent diffuser ?? travers, au 10000000-100000000 ions par seconde. Les pores ont besoin de calcium pour ouvrir m??me si l'on pense que le calcium fonctionne en sens inverse par blocage d'au moins l'un des pores. Les groupes carbonyle ?? l'int??rieur du pore sur les acides amin??s imitent l'hydratation de l'eau qui a lieu en solution aqueuse par la nature des charges ??lectrostatiques sur les quatre groupes carbonyle ?? l'int??rieur du pore.

En alimentation

Un apport ad??quat

Un apport de potassium suffisante pour soutenir la vie peut en g??n??ral ??tre garantie en mangeant une vari??t?? d'aliments. Des cas manifestes de carence en potassium (tel que d??fini par les sympt??mes, les signes et un niveau de sang inf??rieures ?? la normale de l'??l??ment) sont rares chez les individus sains. Les aliments riches en potassium incluent persil , s??ch??s abricots , le lait en poudre, chocolat , divers ??crous (en particulier les amandes et pistaches), pommes de terre , pousses de bambou, les bananes , les avocats , le soja , et son , mais il est ??galement pr??sent en quantit??s suffisantes dans la plupart des fruits, l??gumes, viandes et poissons.

Apport optimal

Des ??tudes et des ??tudes chez les animaux soumis ?? l'hypertension ??pid??miologiques indiquent que les r??gimes riches en potassium peuvent r??duire le risque de l'hypertension et ??ventuellement AVC (par un m??canisme ind??pendant de la pression art??rielle ) et une carence en potassium combin??e ?? une insuffisance de thiamine apport a produit les maladies cardiaques chez les rats . Il ya un d??bat au sujet de la quantit?? optimale de potassium alimentaire. Par exemple, les lignes directrices de 2004 de la Institut de m??decine sp??cifier un DRI de 4000 mg de potassium (100 mEq), bien que la plupart des Am??ricains ne consomment que la moiti?? de ce montant par jour, ce qui les rendrait formellement d??ficiente en ce qui concerne cette recommandation. De m??me, dans l' Union europ??enne , en particulier dans l'Allemagne et l'Italie , l'apport en potassium insuffisante est peu commun. Des chercheurs italiens ont d??clar?? dans un 2011 m??ta-analyse que la prise quotidienne de 1,64 g plus ??lev?? de potassium a ??t?? associ??e ?? un risque inf??rieur de 21% des accidents vasculaires c??r??braux.

Suppl??mentation m??dicale et les maladies

Les suppl??ments de potassium dans la m??decine sont les plus largement utilis??s en conjonction avec diur??tiques de l'anse et thiazidiques, classes de diur??tiques qui d??barrasser le corps de sodium et de l'eau, mais ont l'effet secondaire de provoquer ??galement la perte de potassium dans les urines. Une vari??t?? de suppl??ments m??dicaux et non-m??dicaux sont disponibles. Les sels de potassium tels que le chlorure de potassium peuvent ??tre dissous dans l'eau, mais le go??t sal?? / am??re de concentrations ??lev??es de potassium ions font suppl??ments liquides ?? forte concentration app??tentes difficiles ?? formuler. Doses suppl??mentaires m??dicaux typiques vont de 10 mmol (400 mg, ?? peu pr??s ??gal ?? une tasse de lait ou 6 oz US fl (180 ml). De jus d'orange) ?? 20 mmol (800 mg) par dose. Les sels de potassium sont ??galement disponibles sous forme de comprim??s ou de capsules, qui ?? des fins th??rapeutiques sont formul??s pour permettre potassium ?? lixivier lentement sur une matrice, comme de tr??s fortes concentrations d'ions potassium (ce qui pourrait se produire ?? c??t?? d'une pastille solide de chlorure de potassium) peut tuer tissu , et causer des blessures ?? la muqueuse gastrique ou intestinal. Pour cette raison, non-prescription de pilules suppl??ment de potassium sont limit??s par la loi aux ??tats-Unis ?? seulement 99 mg de potassium.

Les personnes souffrant de reins maladies peuvent souffrir d'effets nocifs pour la sant?? de consommer de grandes quantit??s de potassium alimentaire. End Stage patients atteints d'insuffisance r??nale subissant un traitement par dialyse r??nale doit respecter les limites di??t??tiques strictes sur la consommation de potassium, que l'excr??tion de contr??le des reins de potassium, et l'accumulation des concentrations sanguines de potassium ( hyperkali??mie) peut d??clencher une arythmie cardiaque fatale.

Applications

Engrais

Le potassium et le sulfate de magn??sium 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 utilis??s 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% ?? 2% du poids de r??colte de cultures, classiquement exprim??e en quantit?? de K ₂ O. Haute moderne l'agriculture de rendement d??pend des engrais pour remplacer le potassium perdu ?? la r??colte. La plupart des engrais agricoles contiennent du chlorure de potassium, tandis que le sulfate de potassium est utilis?? pour les cultures ou les cultures sensibles au chlore besoin de contenu en soufre plus ??lev??e. Le sulfate est produit principalement par d??composition des min??raux 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 ??t?? consomm?? par l'industrie des engrais.

Nourriture

Le cation de potassium est un nutriment n??cessaire ?? la vie et la sant?? humaine. Le chlorure de potassium est utilis?? en tant que substitut pour sel de table par ceux qui cherchent ?? r??duire la consommation de sodium de fa??on ?? contr??ler l'hypertension . Le Listes USDA la p??te 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, class??s par ordre d??croissant 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 ??galement utilis?? dans le argenture de miroirs. Le bromate de potassium (KBrO ₃₎ est un oxydant puissant (E924), utilis?? pour am??liorer la r??sistance de la p??te et augmenter la hauteur. le bisulfite de potassium (KHSO ₃₎ est utilis?? comme conservateur alimentaire, par exemple dans le vin et la bi??re -faire (mais pas dans les viandes). Il est ??galement utilis?? 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. M??gatonnes de ces compos??s sont produites annuellement.

L'hydroxyde de potassium KOH est une base forte, qui est utilis?? dans l'industrie pour neutraliser forts et faibles des acides , de contr??le pH et de potassium pour la fabrication de sels . Il est ??galement utilis?? pour saponifier graisses et huiles, sous les nettoyants industriels, et r??actions d'hydrolyse, par exemple de esters.

Le nitrate de potassium (KNO ₃₎ salp??tre ou est obtenu ?? partir de sources naturelles telles que guano et ??vaporites ou fabriqu?? par le Proc??d?? Haber; c'est le oxydant dans la poudre ?? canon ( poudre noire ) et un engrais agricole important. Le cyanure de potassium (KCN) est utilis??e industriellement pour dissoudre le cuivre et les m??taux pr??cieux, en particulier l'argent et de l'or , en formant complexes. Ses applications comprennent les mines d'or, la galvanoplastie, et galvanoplastie de ces m??taux ; il est ??galement utilis?? dans pour faire la synth??se organique nitriles. Du carbonate de potassium (K ₂ CO ₃ ou de la potasse) est utilis?? dans la fabrication du verre, du savon, des tubes de t??l??vision 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 utilis?? pour la production de saccharine. Chlorate de potassium (KClO ₃₎ est ajout?? ?? des matches et des explosifs. Le bromure de potassium (KBr) ??tait autrefois utilis?? comme s??datif et en photographie.

Chromate de potassium (K ₂ CrO ₄₎ est utilis?? en les encres, des colorants, taches (couleur jaun??tre-rouge vif); en explosifs et feux d'artifice; dans le tannage du cuir, en voler et papier la s??curit?? correspond, mais toutes ces utilisations sont dues aux propri??t??s de chromate confinement d'ions plut??t que des ions potassium.

usages de niche

compos??s de potassium sont tellement omnipr??sente 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'oxyg??ne et un absorbeur de dioxyde de carbone. Il est largement utilis?? dans syst??mes de respiration dans les mines, sous-marins et des engins spatiaux car elle prend moins de volume que l'oxyg??ne gazeux.

4 KO ₂ + ₂ CO 2 → 2 K ₂ CO ₃ + 3 O ₂

Potassium K cobaltinitrite ₃ [Co (NO _{2) 6]} est utilis?? 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 utilis?? comme milieu de transfert de chaleur et un d??shydratant pour produire solvants s??ches et sans air. Il peut ??galement ??tre utilis?? dans distillation r??active. 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 compos?? m??tallique.

Potassium m??tallique est utilis?? dans plusieurs types de magn??tom??tres.

Pr??cautions

Une r??action de potassium m??tallique avec de l'eau. L'hydrog??ne est lib??r?? que br??le avec une flamme rose ou lilas, la couleur de la flamme gr??ce ?? la combustion de la vapeur de potassium. Tout ?? fait d'hydroxyde de potassium alcalin est form?? en solution.

Potassium r??agit tr??s violemment avec de l'eau l'hydroxyde de potassium (KOH) et de l'hydrog??ne gazeux.

2 K (s) + 2 H ₂ O (l) 2 → KOH (aq) + H ₂ ↑ (g)

Cette r??action est exothermique et lib??re suffisamment de chaleur pour enflammer de l'hydrog??ne r??sultant. Il peut ?? son tour exploser en pr??sence d'oxyg??ne. L'hydroxyde de potassium est un solide alcalin qui provoque des br??lures de la peau. Finement divis??e potassium se enflamme ?? l'air ?? temp??rature ambiante. Le m??tal en vrac de se enflammer ?? l'air en cas de chauffage. ??tant donn?? que sa densit?? est de 0,89 g / cm ^3, de potassium combustion flotte dans l'eau qui l'expose ?? l'oxyg??ne atmosph??rique. 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 ?? poudre s??che con??u pour incendies de m??taux sont ??galement efficaces. Ces agents privent le feu d'oxyg??ne et refroidir le m??tal de potassium.

Le potassium r??agit violemment avec les halog??nes et explosera en pr??sence de brome . Il r??agit ??galement explosive avec de l'acide sulfurique . Lors de la combustion de potassium forme peroxydes et superoxydes. Ces peroxydes peuvent r??agir violemment avec les compos??s organiques tels que les huiles. Les deux peroxydes et superoxydes peuvent r??agir de fa??on explosive avec le potassium m??tallique.

Parce potassium r??agit avec la vapeur d'eau pr??sente dans l'air, il est g??n??ralement stock?? sous huile min??rale anhydre ou du k??ros??ne. Contrairement lithium et le sodium, cependant, le potassium ne devrait pas ??tre conserv?? dans l'huile pendant plus de six mois, ?? moins que dans un (oxyg??ne libre) atmosph??re inerte, ou sous vide. Apr??s un stockage prolong?? dans de l'air peroxydes sensibles aux chocs dangereuses peuvent se former sur le m??tal et sous le couvercle du r??cipient, 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.