Potassium – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos du Potassium

Le potassium a d’abord été isolé de la potasse, les cendres des plantes, d’où son nom dérive. Dans le tableau périodique, le potassium fait partie des métaux alcalins. Tous les métaux alcalins ont un seul électron de valence dans la couche électronique externe, qui est facilement éliminé pour créer un ion avec une charge positive – un cation, qui se combine avec des anions pour former des sels. Le potassium naturel est composé de trois isotopes, dont 40K est radioactif. Des traces de 40K se trouvent dans tout le potassium, et c’est le radio-isotope le plus courant dans le corps humain.

Résumé

Élément	Potassium
Numéro atomique	19
Catégorie d’élément	Métal alcalin
Phase à STP	Solide
Densité	0,856g/cm3
Résistance à la traction ultime	N / A
Limite d’élasticité	N / A
Module de Young	3,53 GPa
Échelle de Mohs	0,4
Dureté Brinell	0,36 MPa
Dureté Vickers	N / A
Point de fusion	63,25°C
Point d’ébullition	760°C
Conductivité thermique	102,4 W/mK
Coefficient de dilatation thermique	83 µm/mK
Chaleur spécifique	0,75 J/g·K
Température de fusion	2 334 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	79,87 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	72
Susceptibilité magnétique	+20,8e-6cm^3/mol

Applications du Potassium

Le potassium (K) est un nutriment essentiel à la croissance des plantes. Il est classé comme macronutriment car les plantes absorbent de grandes quantités de K au cours de leur cycle de vie. Les engrais agricoles consomment 95 % de la production chimique mondiale de potassium, et environ 90 % de ce potassium est fourni sous forme de KCl. En raison de son haut degré de réactivité, le potassium pur est rarement utilisé sous sa forme élémentaire/métallique. Il est utilisé comme puissant agent réducteur en chimie organique. Les alliages Potassium/Sodium sont utilisés comme échangeur de chaleur. La chaleur du potassium réchauffe l’eau et la rend suffisamment chaude pour bouillir. Ensuite, l’eau est transformée en vapeur, qui est utilisée pour faire fonctionner des appareils qui génèrent de l’électricité.

 

Production et prix du Potassium

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Potassium pur se situaient autour de 850 $/kg.

Les composés de potassium peuvent être extraits de la terre car ils se trouvent dans de nombreux solides, le sol et l’eau de mer. La première version connue de l’homme était la potasse, qui pouvait être facilement obtenue en brûlant simplement un arbre et en récupérant la potasse des cendres. La principale source de potassium – la potasse – est extraite au Canada, en Russie, en Biélorussie, au Kazakhstan, en Allemagne, en Israël, aux États-Unis, en Jordanie et ailleurs dans le monde.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Potassium

Force du Potassium

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Potassium

La résistance à la traction ultime du potassium est N/A.

Limite d’élasticité du Potassium

La limite d’élasticité du potassium  est N/A.

Module de Young du Potassium

Le module de Young du potassium est de 3,53 GPa.

Dureté du Potassium

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur  est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du potassium est d’environ 0,36 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du potassium est d’environ N/A.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs , qui est utilisée en minéralogie. L’ échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le potassium a une dureté d’environ 0,4.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Potassium – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du potassium est la structure cubique centrée sur le corps.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Potassium

Propriétés thermiques du Potassium

Potassium – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du potassium est de 63,25°C.

Le point d’ébullition du potassium est de 760°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Potassium – Conductivité thermique

La conductivité thermique du potassium est de 102,4 W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique du Potassium

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du potassium est  de 83 µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Potassium – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du potassium est de 0,75 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du potassium est de 2,334 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du potassium est de 79,87 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces d’attraction intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Potassium – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Potassium

La résistivité électrique du potassium est de 72 nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la façon dont le potassium conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Potassium

La susceptibilité magnétique du potassium est de +20,8e-6 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du potassium en réponse à un champ magnétique appliqué.