L’eau de mer contient environ 400 ppm de potassium. Il a tendance à se déposer, et par conséquent se retrouve surtout dans les sédiments. Les rivières contiennent généralement environ 2 à 3 ppm de potassium. Cette différence est principalement due à une grande concentration de potassium dans les basaltes océaniques. Le granite riche en calcium contient jusqu’à 2,5 % de potassium. Dans l’eau, cet élément est principalement présent sous forme d’ions K+ (aq).
40K est un isotope radioactif du potassium naturellement abondant. L’eau de mer contient une concentration naturelle d’environ 4,5 . 10-5 g/L.
De quelle manière et sous quelle forme le potassium réagit-il avec l’eau ?
Le potassium réagit rapidement et intensément avec l’eau, formant une solution basique incolore d’hydroxyde de potassium et de l’hydrogène gazeux, selon le mécanisme réactionnel suivant :
2K (s) + 2H2O (l) -> 2KOH (aq) + H2 (g)
C’est une réaction exothermique et le potassium est chauffé à tel point qu’il brûle une flamme violette. De plus, l’hydrogène libéré pendant la réaction réagit fortement avec l’oxygène et s’enflamme. Le potassium réagit plus lentement avec l’eau que le rubidium, qui est placé sous le potassium dans le tableau périodique. Il réagit avec l’eau plus rapidement que le sodium, qui est placé plus haut dans le tableau périodique.
Solubilité du potassium et des composés du potassium
Le potassium n’est pas soluble dans l’eau, mais il réagit avec l’eau comme cela a été expliqué précédemment. Les composés du potassium peuvent être solubles dans l’eau. On peut citer le dichromate de potassium dont la solubilité dans l’eau est de 115 g/L, le permanganate de potassium dont la solubilité dans l’eau est de 76 g/L, l’iodure de potassium dont la solubilité dans l’eau est de 92 g/L, et l’iodure de potassium dont même jusqu’à 1480 g peuvent être dissous dans un litre d’eau.
Pourquoi le potassium est-il présent dans l’eau ?
Le potassium est présent dans divers minéraux, dont il peut être dissous par les processus d’altération. Les exemples sont les feldspaths (orthoclase et microcline), qui ne sont toutefois pas très importants pour la production de composés de potassium, et les minéraux chlorés carnalite et sylvite, qui sont les plus favorables à des fins de production. Certains minéraux argileux contiennent du potassium. Il se retrouve dans l’eau de mer par le biais de processus naturels, où il se dépose principalement dans les sédiments.
Le potassium élémentaire est extrait du chlorure de potassium, mais ne sert pas à grand-chose en raison de son important pouvoir réactif. Il est appliqué dans les alliages et dans la synthèse organique.
Un certain nombre de composés de potassium, principalement le nitrate de potassium, sont des engrais synthétiques populaires.95% du potassium appliqué commercialement est ajouté aux engrais synthétiques. Les sels de potassium et les mélanges de composés de magnésium et de calcium sont également appliqués régulièrement. La régénération libère des eaux usées dangereuses lorsqu’elles sont déversées sur les eaux de surface, et difficiles à purifier.
Le potassium est appliqué dans la production de verre pour le rendre plus résistant et solide. Ce verre est principalement appliqué dans les écrans de télévision. D’autres composés de potassium sont appliqués dans la production de savon liquide, ajoutés aux médicaments ou aux infusions, ou appliqués dans la photographie ou le tannage. Dans la plupart des cas, le potassium n’est pas l’ingrédient actif, mais plutôt l’anion adjacent. Il en va de même pour l’application du chlorate de potassium dans les allumettes et les feux d’artifice, et pour le nitrate de potassium dans la poudre. Les aluns de potassium sont des bases pour la colle à papier et sont appliqués comme charge du caoutchouc synthétique.
Les composés de potassium sont les composés chimiques de base les plus réactifs, ce qui s’applique par exemple aux hydroxydes et nitrates de potassium. L’hydroxyde de potassium forme la potasse caustique et est appliqué dans les détergents, les adoucisseurs, le savon vert, la désulfuration du pétrole et les absorbeurs de dioxyde de carbone.
D’autres exemples d’application de composés de potassium comprennent l’iodure de potassium pour les mesures de la capacité oxydative des échantillons de déchets, le dichromate de potassium pour les mesures de la capacité oxydative de la matière organique dans la science du sol et le traitement biologique des eaux usées, et l’uréate de dicyano de potassium, qui est un composé d’or hydrosoluble extrêmement toxique qui est appliqué pour la dorure technique. Les composés de potassium peuvent se retrouver dans les eaux usées par le biais de l’urine. Une application inhabituelle consiste à augmenter la quantité de pluie dans les régions sèches grâce au chlorure de potassium. Il est libéré juste sous les nuages par les avions, s’élève et double la quantité d’humidité dans les nuages, ce qui fait qu’il commence à pleuvoir plus fort.
Comme le rejet de potassium dans les décharges de déchets domestiques est généralement exceptionnellement élevé, ce composé peut être appliqué comme indicateur d’autres composés toxiques dans les eaux souterraines.
Quels sont les effets environnementaux du potassium dans l’eau ?
Le potassium est un besoin alimentaire pour presque tous les organismes, mais un certain nombre de bactéries, car il joue un rôle important dans les fonctions nerveuses.
Le potassium joue un rôle central dans la croissance des plantes, et il la limite souvent. Le potassium provenant des matières végétales et animales mortes est souvent lié aux minéraux argileux des sols, avant de se dissoudre dans l’eau. Par conséquent, il est facilement absorbé par les plantes. Le labourage peut perturber ce processus naturel. C’est pourquoi des engrais potassiques sont souvent ajoutés aux sols agricoles. Les plantes contiennent en moyenne environ 2 % de potassium (masse sèche), mais les valeurs peuvent varier de 0,1 à 6,8 %. Les larves de moustiques contiennent entre 0,5 et 0,6 % de potassium, et les coléoptères entre 0,6 et 0,9 % de potassium (masse sèche). Les sels de potassium peuvent tuer les cellules végétales en raison de leur forte activité osmotique.
Le potassium est faiblement dangereux dans l’eau, mais il se répand assez rapidement, en raison de sa mobilité relativement élevée et de son faible potentiel de transformation. La toxicité du potassium est généralement causée par d’autres composants d’un composé, par exemple le cyanure dans le cyanure de potassium.
La valeur de la DL50 pour les rats est de 5 mg/kg. Pour le bromate de potassium, cette valeur est de 321 mg/kg, et pour le fluorure de potassium, elle est de 245 mg/kg. Des exemples de valeurs de DL50 pour les organismes aquatiques sont 132 mg/L pour les poissons et 1,16 mg/L pour les daphnies.
L’un des trois isotopes naturels du potassium est le 40K, qui est radioactif. On soupçonne ce composé de provoquer des modifications génétiques chez les plantes et les animaux. Cependant, il ne dispose pas d’une classe de radio toxicité, en raison de son origine naturelle. Il existe au total douze isotopes instables du potassium.
Quels sont les effets du potassium dans l’eau sur la santé ?
Le potassium est un besoin alimentaire pour nous, et nous en absorbons environ 1 à 6 g par jour pour un besoin de 2 à 3,5 g par jour. La quantité totale de potassium dans le corps humain se situe entre 110 et 140 g et dépend principalement de la masse musculaire. Les muscles contiennent le plus de potassium après les globules rouges et le tissu cérébral.
Alors que son adversaire le sodium est présent dans les fluides intracellulaires, le potassium est surtout présent à l’intérieur des cellules. Il préserve la pression osmotique. Le rapport entre le potassium dans les cellules et le potassium dans le plasma est de 27:1, et est régulé au moyen de pompes sodium-potassium.
Les fonctions vitales du potassium incluent son rôle dans la stimulation nerveuse, les contractions musculaires, la régulation de la pression sanguine et la dissolution des protéines. Il protège le cœur et les artères, et peut même prévenir les maladies cardiovasculaires. Le rapport entre le sodium et le potassium était autrefois de 1:16, il est aujourd’hui d’environ 3:1, ce qui empêche principalement une absorption élevée de sodium.
Les carences en potassium sont relativement rares, mais peuvent entraîner une dépression, une faiblesse musculaire, des troubles du rythme cardiaque et une confusion. La perte de potassium peut être la conséquence d’une diarrhée chronique ou d’une maladie rénale, car l’équilibre physique du potassium est régulé par les reins. Lorsque les reins fonctionnent insuffisamment, l’apport en potassium doit être limité pour éviter des pertes plus importantes.
Le contact cutané avec les métaux potassiques entraîne une corrosion caustique de la potasse. Celle-ci est plus dangereuse que la corrosion acide, car elle se poursuit de manière illimitée. Les gouttes de potasse caustique sont très dommageables pour les yeux.
L’apport d’un certain nombre de composés de potassium peut être particulièrement nocif. A forte dose, le chlorure de potassium interfère avec les impulsions nerveuses, ce qui interrompt pratiquement toutes les fonctions corporelles et affecte principalement le fonctionnement du cœur. L’alun de potassium peut provoquer des troubles gastriques et des nausées à des concentrations aussi faibles que 2 g, et peut être corrosif et même mortel à des concentrations plus élevées. Le carbonate de potassium est mortel pour les adultes à des doses supérieures à 15 g. Il en va de même pour le tartrate de potassium à 1 g, et pour le cyanure de potassium à seulement 50 mg. Le dichromate de potassium est mortel à une dose comprise entre 6 et 8 g, et 30 g de nitrate de potassium provoquent une intoxication sévère, qui peut entraîner la mort. En raison de son mécanisme fortement corrosif, l’hydroxyde de potassium peut être mortel à des concentrations comprises entre 10 et 12 ml dans un caustique à 15%. Le permanganate de potassium est appliqué dans les produits de blanchiment et de désinfection, et est létal entre 5 et 8 g.
Quelles technologies de purification de l’eau peuvent être appliquées pour éliminer le potassium de l’eau ?
Le potassium peut être éliminé de l’eau au moyen de l’osmose inverse.
Le potassium est appliqué dans la purification de l’eau. Par exemple, le permanganate de potassium est applicable pour l’oxydation des composés en suspension dans l’eau, comme pour l’élimination du fer ou du manganèse, et la désinfection. Toutefois, cela n’est généralement pas recommandé. L’application de permanganate de potassium permet de déterminer la capacité d’oxydation de la matière organique dans l’eau. Celle-ci est généralement supérieure à la DBO. Le dichromate de potassium est appliqué pour la détermination de la DCO.
La littérature et les autres éléments et leur interaction avec l’eau
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