Introduction
Le potassium, de symbole chimique K (du latin 'kalium'), est un élément chimique de numéro atomique 19 et de masse atomique 39,0983 u. Il appartient au groupe 1 du tableau périodique, celui des métaux alcalins. Bien que son état métallique soit rarement rencontré en raison de sa haute réactivité, ses composés sont omniprésents dans la nature et d'une importance capitale pour la biologie, l'agriculture et l'industrie.
Description
Le potassium est un métal léger, mou au point d'être coupé au couteau, et de couleur blanc-argenté qui ternit presque instantanément au contact de l'air en formant une couche d'oxyde et de peroxydes. Sa propriété la plus spectaculaire est sa réaction violente avec l'eau, produisant de l'hydroxyde de potassium (KOH) et de l'hydrogène gazeux, avec suffisamment de chaleur pour enflammer ce dernier, donnant une flamme violette caractéristique. Dans la nature, il n'existe jamais à l'état natif en raison de cette réactivité. On le trouve principalement dans des minéraux comme la sylvite (KCl), la carnallite (KMgCl₃·6H₂O) et la langbeinite (K₂Mg₂(SO₄)₃), ainsi que dans les silicates comme le feldspath orthose. L'ion potassium (K⁺) est le cation majeur à l'intérieur des cellules vivantes (cytosol), où sa concentration est maintenue bien plus élevée qu'à l'extérieur, un gradient essentiel à la vie.
Histoire
Le potassium fut isolé pour la première fois en 1807 par le chimiste anglais Sir Humphry Davy, qui utilisa la toute nouvelle technique d'électrolyse sur de la potasse caustique (KOH) fondue. Davy nomma l'élément 'potassium', dérivé du mot 'potash' (potasse en anglais), lui-même issu de la méthode de production ancienne qui consistait à lessiver des cendres de bois dans des pots. Le symbole K provient du nom latin 'kalium', emprunté à l'arabe 'al-qalyah' signifiant 'cendre de plantes'. Tout au long du XIXe siècle, la production de potassium métallique resta anecdotique. Son importance biologique fut établie progressivement, notamment avec la découverte du rôle des ions dans l'influx nerveux au XXe siècle. Aujourd'hui, il est produit industriellement par distillation de ses sels fondus.
Caracteristiques
Le potassium possède plusieurs caractéristiques physico-chimiques notables. C'est un excellent conducteur de la chaleur et de l'électricité. Il a un point de fusion très bas (63,5 °C) et un point d'ébullition de 759 °C. Il possède trois isotopes naturels, dont le potassium-40, qui est radioactif (demi-vie de 1,25 milliard d'années). Cette radioactivité est une source majeure de chaleur interne de la Terre et est utilisée en géochronologie (datation potassium-argon). Chimiquement, il n'a qu'un seul état d'oxydation : +1. Il forme des composés ioniques incolores (sauf si l'anion est coloré) très solubles dans l'eau. Sa réactivité est légèrement inférieure à celle du sodium mais supérieure à celle du lithium dans la série des alcalins. Ses composés les plus importants sont le chlorure (KCl, engrais), le nitrate (KNO₃, salpêtre, engrais et poudre noire), l'hydroxyde (KOH, base forte) et le carbonate (K₂CO₃, potasse).
Importance
L'importance du potassium est triple : biologique, agricole et industrielle. Biologiquement, l'ion K⁺ est indispensable au maintien du potentiel de membrane des cellules, à la transmission de l'influx nerveux, à la contraction musculaire (y compris cardiaque) et à la régulation de la pression osmotique. Une carence (hypokaliémie) ou un excès (hyperkaliémie) peut être fatal. Agricolement, le potassium est l'un des trois macronutriments primaires des plantes (avec l'azote et le phosphore), essentiel à la synthèse des protéines, à la photosynthèse et à la résistance aux maladies. Les engrais potassiques (comme la muriate de potasse, KCl) sont donc fondamentaux pour la sécurité alimentaire mondiale. Industriellement, le potassium métallique est utilisé comme agent de transfert de chaleur dans certains réacteurs nucléaires et comme réactif en synthèse organique. Le KOH est utilisé dans la fabrication de savons mous, de détergents et d'engrais. Le KNO₃ est un oxydant pour les feux d'artifice et les propergols solides. Le bromure de potassium (KBr) a été utilisé comme sédatif et est encore employé en optique infrarouge.
