Le potassium (19K) possède 26 isotopes connus de 31K à 57K, à l’exception du 32K encore inconnu, ainsi qu’un rapport non confirmé de 59K. Trois de ces isotopes sont présents à l’état naturel : les deux formes stables 39K (93,3 %) et 41K (6,7 %), et un radio-isotope à très longue durée de vie 40K (0,012 %).
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| Poids atomique standard Ar, standard(K) |
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Le 40K radioactif naturel se désintègre avec une demi-vie de 1.248×109 ans. 89% de ces désintégrations se font en 40Ca stable par désintégration bêta, tandis que 11% se font en 40Ar par capture d’électrons ou émission de positrons. Le 40K a la plus longue demi-vie connue pour un nucléide émetteur de positrons. La longue demi-vie de ce radio-isotope primordial est due à une transition hautement interdite par le spin : Le 40K a un spin nucléaire de 4, tandis que ses deux filles de désintégration sont des isotopes pairs avec des spins de 0.
Le 40K est présent dans le potassium naturel en quantité suffisante pour que de grands sacs de substituts de sel commerciaux de chlorure de potassium puissent être utilisés comme source radioactive pour les démonstrations en classe. Le 40K est la plus grande source de radioactivité naturelle chez les animaux et les humains en bonne santé, plus grande encore que le 14C. Dans un corps humain de 70 kg de masse, environ 4 400 noyaux de 40K se désintègrent par seconde.
La désintégration du 40K en 40Ar est utilisée dans la datation des roches par le potassium-argon. Les minéraux sont datés par la mesure de la concentration de potassium et de la quantité de 40Ar radiogénique qui s’est accumulée. En général, la méthode suppose que les roches ne contenaient pas d’argon au moment de leur formation et que tout l’argon radiogénique ultérieur (c’est-à-dire 40Ar) a été retenu. Le 40K a également été largement utilisé comme traceur radioactif dans les études d’altération.
Tous les autres isotopes du potassium ont des demi-vies inférieures à un jour, la plupart inférieures à une minute. Le moins stable est le 31K, un émetteur à trois protons découvert en 2019 ; sa demi-vie a été mesurée comme étant inférieure à 10 picosecondes.
Divers isotopes du potassium ont été utilisés pour des études sur le cycle des nutriments car le potassium est un macronutriment nécessaire à la vie.