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Potassium – Protons – Neutrons – Électrons – Configuration électronique

Configuration potassium-protons-neutrons-électrons

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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.

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.

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.

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Protons et neutrons dans le Potassium

Nombre de protons - Numéro atomiqueLe potassium est un élément chimique de numéro atomique 19, ce qui signifie qu’il y a 19 protons dans son noyau. Le nombre total de protons dans le noyau est appelé le numéro atomique de l’atome et reçoit le symbole Z. La charge électrique totale du noyau est donc +Ze, où e (charge élémentaire) vaut 1 602 x 10-19 coulombs.

Le nombre total de neutrons dans le noyau d’un atome est appelé le nombre de neutrons de l’atome et reçoit le symbole N. Le nombre de neutrons plus le numéro atomique est égal au nombre de masse atomique: N+Z=A . La différence entre le nombre de neutrons et le numéro atomique est appelée excès de neutrons: D = N – Z = A – 2Z.

Pour les éléments stables, il existe généralement une variété d’isotopes stables. Les isotopes sont des nucléides qui ont le même numéro atomique et sont donc le même élément, mais diffèrent par le nombre de neutrons. Les nombres de masse des isotopes typiques du potassium sont  de 39; 41. 

Principaux isotopes du Potassium

Il existe 25 isotopes connus du potassium, dont trois se produisent naturellement: 39K (93,3 %), 40K (0,0117 %) et 41K (6,7 %).

Le potassium 39 est composé de 19 protons, 20 neutrons et 19 électrons.

Le potassium 40 est composé de 19 protons, 21 neutrons et 19 électrons. Des traces de K-40 se trouvent dans tout le potassium, et c’est le radio-isotope le plus courant dans le corps humain. Le K-40 est un isotope radioactif du potassium qui a une très longue demi-vie de 1,251×109 ans et subit les deux types de  désintégration bêta.

  • Environ 89,28% du temps (10,72% par capture d’électrons), il se désintègre en calcium-40 avec émission d’une particule bêta (β−, un électron) d’une énergie maximale de 1,33 MeV et d’un antineutrino, qui est une antiparticule à le neutrino.
  • Très rarement (0,001% du temps), il se désintègrera en Ar-40 en émettant un positon (β+)  et un neutrino.

Le potassium 41 est composé de 19 protons, 22 neutrons et 19 électrons.


Isotopes stables

Isotope Abondance Nombre de neutrons
39K 96,94 % 20
41K 6,730% 22

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Isotopes instables typiques

Isotope Demi-vie Mode de décomposition Produit
40K 1,248(3)×109 a capture d’électrons ou désintégration bêta 40Ar ou 40Ca
42K 12,355(7) h désintégration bêta 42Ca

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Électrons et configuration électronique

Le nombre d’électrons dans un atome électriquement neutre est le même que le nombre de protons dans le noyau. Par conséquent, le nombre d’électrons dans l’atome neutre de potassium est de 19. Chaque électron est influencé par les champs électriques produits par la charge nucléaire positive et les autres (Z – 1) électrons négatifs de l’atome.

Puisque le nombre d’électrons et leur disposition sont responsables du comportement chimique des atomes, le numéro atomique identifie les différents éléments chimiques. La configuration de ces électrons découle des principes de la mécanique quantique. Le nombre d’électrons dans les couches d’électrons de chaque élément, en particulier la couche de valence la plus externe, est le principal facteur déterminant son comportement de liaison chimique. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique Z.

La configuration électronique du potassium est [Ar] 4s1.

Les états d’oxydation possibles sont +1.

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. En général, les composés de potassium sont ioniques et, en raison de l’énergie d’hydratation élevée de l’ion K+, ont une excellente solubilité dans l’eau. Le potassium élémentaire réagit vigoureusement avec l’eau, générant suffisamment de chaleur pour enflammer l’hydrogène émis lors de la réaction et brûlant avec une flamme de couleur lilas.

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Composé commun de Potassium

Le composé commun du potassium est le chlorure de potassium, qui est un sel d’halogénure métallique composé de potassium et de chlore. Le KCl est utilisé comme engrais, en médecine, dans des applications scientifiques et dans la transformation des aliments, où il peut être connu sous le nom d’additif numéro E E508.

À propos des protons

protonUn proton est l’une des particules subatomiques qui composent la matière. Dans l’univers, les protons sont abondants, constituant environ la moitié de toute la matière visible. Il a une charge électrique positive (+1e) et une masse au repos égale à 1,67262 × 10−27 kg ( 938,272 MeV/c2) — légèrement plus léger que celui du neutron mais près de 1836 fois supérieur à celui de l’électron. Le proton a un rayon carré moyen d’environ 0,87 × 10−15 m, ou 0,87 fm, et c’est un spin – ½ fermion.

Les protons existent dans les noyaux des atomes typiques, avec leurs homologues neutres, les neutrons. Les neutrons et les protons, communément appelés nucléons, sont liés ensemble dans le noyau atomique, où ils représentent 99,9 % de la masse de l’atome. Les recherches en physique des particules de haute énergie au XXe siècle ont révélé que ni le neutron ni le proton ne sont le plus petit élément constitutif de la matière.

À propos des neutrons

Un neutron est l’une des particules subatomiques qui composent la matière. Dans l’univers, les neutrons sont abondants, constituant plus de la moitié de toute la matière visible. Il n’a pas de charge électrique et une masse au repos égale à 1,67493 × 10−27 kg – légèrement supérieure à celle du proton mais près de 1839 fois supérieure à celle de l’électron. Le neutron a un rayon carré moyen d’environ 0,8 × 10−15 m, ou 0,8 fm, et c’est un fermion de spin ½.

Les noyaux atomiques sont constitués de protons et de neutrons, qui s’attirent par la force nucléaire, tandis que les protons se repoussent par la force électrique en raison de leur charge positive. Ces deux forces entrent en compétition, conduisant à diverses stabilités des noyaux. Il n’y a que certaines combinaisons de neutrons et de protons, qui forment des noyaux stables.

Les neutrons stabilisent le noyau, car ils s’attirent ainsi que les protons, ce qui permet de compenser la répulsion électrique entre les protons. En conséquence, à mesure que le nombre de protons augmente, un rapport croissant de neutrons sur protons est nécessaire pour former un noyau stable. S’il y a trop ou trop peu de neutrons pour un nombre donné de protons, le noyau résultant n’est pas stable et il subit une désintégration radioactiveLes isotopes instables se désintègrent par diverses voies de désintégration radioactive, le plus souvent la désintégration alpha, la désintégration bêta ou la capture d’électrons. De nombreux autres types de désintégration rares, tels que la fission spontanée ou l’émission de neutrons, sont connus. Il convient de noter que toutes ces voies de désintégration peuvent s’accompagner de l’émission subséquente de rayonnement gamma. Les désintégrations alpha ou bêta pures sont très rares.

À propos des électrons et de la configuration des électrons

Le tableau périodique est un affichage tabulaire des éléments chimiques organisés en fonction de leurs numéros atomiques, de leurs configurations électroniques et de leurs propriétés chimiques. La configuration électronique est la distribution des électrons d’un atome ou d’une molécule (ou d’une autre structure physique) dans des orbitales atomiques ou moléculaires. La connaissance de la configuration électronique des différents atomes est utile pour comprendre la structure du tableau périodique des éléments.

Chaque solide, liquide, gaz et plasma est composé d’atomes neutres ou ionisés. Les propriétés chimiques de l’atome sont déterminées par le nombre de protons, en fait, par le nombre et la disposition des électrons. La configuration de ces électrons découle des principes de la mécanique quantique. Le nombre d’électrons dans les couches d’électrons de chaque élément, en particulier la couche de valence la plus externe, est le principal facteur déterminant son comportement de liaison chimique. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique Z.

C’est le principe d’exclusion de Pauli qui exige que les électrons d’un atome occupent différents niveaux d’énergie au lieu qu’ils se condensent tous dans l’état fondamental. L’ordre des électrons dans l’état fondamental des atomes multiélectrons commence par l’état d’énergie le plus bas (état fondamental) et se déplace progressivement de là vers le haut de l’échelle d’énergie jusqu’à ce que chacun des électrons de l’atome se soit vu attribuer un ensemble unique de nombres quantiques. Ce fait a des implications essentielles pour la construction du tableau périodique des éléments.

configuration électronique - blocs - élémentsLes deux premières colonnes sur le côté gauche du tableau périodique sont celles où les  sous-couches s  sont occupées. Pour cette raison, les deux premières lignes du tableau périodique sont étiquetées le bloc s. De même, le bloc p sont les six colonnes les plus à droite du tableau périodique, le bloc d est les 10 colonnes du milieu du tableau périodique, tandis que le bloc f est la section de 14 colonnes qui est normalement représentée comme détachée du corps principal. du tableau périodique. Il pourrait faire partie du corps principal, mais alors le tableau périodique serait plutôt long et encombrant.

Pour les atomes avec de nombreux électrons, cette notation peut devenir longue et donc une notation abrégée est utilisée. La configuration électronique peut être visualisée comme les électrons de cœur, équivalents au gaz noble de la période précédente, et les électrons de valence (par exemple [Xe] 6s2 pour le baryum).

États d’oxydation

Les états d’oxydation sont généralement représentés par des nombres entiers qui peuvent être positifs, nuls ou négatifs. La plupart des éléments ont plus d’un état d’oxydation possible. Par exemple, le carbone a neuf états d’oxydation entiers possibles de -4 à +4.

La définition actuelle de l’état d’oxydation du livre d’or IUPAC est:

“L’état d’oxydation d’un atome est la charge de cet atome après approximation ionique de ses liaisons hétéronucléaires…”

et le terme nombre d’oxydation est presque synonyme. Un élément qui n’est combiné à aucun autre élément différent a un état d’oxydation de 0. L’état d’oxydation 0 se produit pour tous les éléments – c’est simplement l’élément sous sa forme élémentaire. Un atome d’un élément dans un composé aura un état d’oxydation positif s’il a eu des électrons retirés. De même, l’ajout d’électrons entraîne un état d’oxydation négatif. Nous avons également distingué les états d’oxydation possibles et communs de chaque élément. Par exemple, le silicium a neuf états d’oxydation entiers possibles de -4 à +4, mais seuls -4, 0 et +4 sont des états d’oxydation communs.

Résumé

Élément Potassium
Nombre de protons 19
Nombre de neutrons (isotopes typiques) 39; 41
Nombre d’électrons 19
Configuration électronique [Ar] 4s1
États d’oxydation +1

Tableau périodique du potassium

Source : www.luciteria.com


Propriétés des autres éléments

Potassium - Comparaison des protons - des neutrons et des électrons

Tableau périodique en résolution 8K

Autres propriétés du Potassium