POTASIO
(K) - Blanco plateado/gris, Historia, Aplicaciones, Abundancia y obtención,
Isótopos, Precauciones
Blanco plateado
El potasio es un elemento químico de la tabla
periódica cuyo símbolo químico es K (del latín Kalium y
del árabe. القلية, DMG al-qalya, 'ceniza de plantas'),
cuyo número atómico es 19. Es un metal
alcalino de color blanco-plateado, que abunda en la naturaleza en los
elementos relacionados con el agua salada y otros minerales. Se oxida rápidamente en el aire, es muy reactivo,
especialmente en agua, y se parece químicamente al sodio. Esun elemento químico esencial.
Historia
El potasio (del latín
científico potassium, y éste del
neerlandés pottasche, ceniza de pote) nombre con que lo
bautizó Humphry Davy al descubrirlo en1807, fue el primer
elemento metálico aislado por electrólisis, en su caso del hidróxido de potasio (KOH), compuesto de
cuyo nombre latino, KalAum, proviene el símbolo químico del potasio.
El propio Davy hacía el siguiente relato de su descubrimiento ante
la Royal Society of London el 19 de noviembre de 1807: «Coloqué un
pequeño fragmento de potasa sobre un disco aislado de platino que comunicaba con
el lado negativo de una batería eléctrica de 250 placas de cobre y zinc en
plena actividad. Un hilo de platino que comunicaba con el lado
positivo fue puesto en contacto con la cara superior de la potasa. Todo el aparato funcionaba al aire libre. En
estas circunstancias se manifestó una actividad muy viva; la potasa empezó a
fundirse en sus dos puntos de electrización. Hubo en la cara superior (positiva) una viva efervescencia, determinada
por el desprendimiento de un fluido elástico; en la cara inferior (negativa) no
se desprendía ningún fluido elástico, pero pequeños glóbulos de vivo
brillo metálico completamente semejantes a los glóbulos de mercurio. Algunos de
estos glóbulos, a medida que se formaban, ardían con explosión y llama
brillante; otros perdían poco a poco su brillo y se cubrían finalmente de una
costra blanca. Estos glóbulos formaban la sustancia
que yo buscaba; era un principio combustible particular, era la base de la
potasa: el potasio 1
La importancia deldescubrimiento radica en que confirmó la hipótesis
de Antoine Lavoisier de que si la sosa y la potasa reaccionaban con
los ácidos de igual modo que los óxidos de plomo y plata era porque estaban
formados de la combinación de un metal con el oxígeno, extremo que se confirmó
al aislar el potasio y tan sólo una semana después el sodio por electrólisis de
la sosa. Además, la obtención del potasio permitió el
descubrimiento de otros elementos, ya que dada su gran reactividad es capaz de
descomponer óxidos para combinarse y quedarse con el oxígeno; de este modo
pudieron aislarse elsilicio, el boro y el aluminio.
Propiedades físicas
Estado ordinario
Sólido
Densidad
856 kg/m3
Punto de fusión
336,53 K (63 °C)
Punto de ebullición
1 032 K (759 °C)
Entalpía de vaporización
79,87 kJ/mol
Entalpía de fusión
2,334 kJ/mol
Presión de vapor
1,06×10-4 Pa a 336,5 K
Características principales
Potasio.
Es el quinto metal más ligero y liviano; es
un sólido blando que se corta con facilidad con un cuchillo, tiene un
punto de fusión muy bajo, arde con llama violeta y presenta un color plateado
en las superficies expuestas al aire, en cuyo contacto se oxida con rapidez, lo
que obliga a almacenarlo recubierto de aceite.
Al igual que otros metales alcalinos reacciona violentamente con
el agua desprendiendo hidrógeno, incluso puede inflamarse
espontáneamente en presencia de agua.
Aplicaciones
El potasio metal se usa en células
fotoeléctricas.
El cloruro y el nitrato se emplean como fertilizantes.
El peróxido de potasio se usa en
aparatos de respiración autónomos de bomberosy mineros.
El nitrato se usa en la fabricación
de pólvora y
el cromato y dicromato en pirotecnia.
El carbonato potásico se emplea en la fabricación
de cristales.
La aleación NaK, una aleación de sodio y potasio, es un material empleado para la transferencia de calor.
El cloruro de potasio se utiliza para provocar un paro
cardíaco en las ejecuciones con inyección letal.
Otras sales de potasio importantes son
el bromuro, cianuro, potasio, yoduro, y el sulfato.
El ion K+ está presente en los extremos de
los cromosomas (en los telómeros) estabilizando la estructura.
Asimismo, el ion hexahidratado (al igual que el correspondiente ion de
magnesio) estabiliza la estructura del ADN y
del ARN compensando la carga negativa de los grupos fosfato.
La bomba de sodio es un mecanismo por el cual se
consiguen las concentraciones requeridas de iones K+ y Na+ dentro y
fuera de la célula —concentraciones de iones K+ más altas dentro de la
célula que en el exterior— para posibilitar la transmisión del impulso nervioso.
Las hortalizas (brócoli, remolacha, berenjena y coliflor)
y las frutas (los bananos y las de hueso, como aguacate, albaricoque, melocotón, cereza, ciruela),
son alimentos ricos en potasio.
El descenso del
nivel de potasio en la sangre provoca hipopotasemia.
Es uno de los elementos esenciales para el crecimiento de
las plantas —es uno de los tres que se consumen en mayor cantidad— ya
que el ion potasio, que se encuentra en la mayoría de los tipos de suelo,
interviene en la respiración.
Propiedades químicas
El potasio debe ser protegido del
aire paraprevenir la corrosión del metal por
el óxido e hidróxido. A menudo, las muestras son mantenidas bajo
un medio reductor como el queroseno. Como otros metales alcalinos, el potasio
reacciona violentamente con agua, produciendo hidrógeno. La reacción es
notablemente más violenta que la del litio o sodio con
agua, y es suficientemente exotérmica para que el gas hidrógeno
desarrollado se encienda. Como el potasio
reacciona rápidamente con aún los rastros del agua, y sus productos de reacción son
permanentes, a veces es usado solo, o como
NaK (una aleación con el sodio que es líquida a temperatura ambiente) para
secar solventes antes de la destilación. En este
papel, el potasio sirve como
un potente disecante. El hidróxido de potasio reacciona fuertemente
con el dióxido de carbono, debido a la alta
energía del
ion K+. El ion K+ es incoloro en el agua. Los
métodos de separación del potasio
incluyen precipitación, algunas veces por análisis gravimétrico.
Abundancia y obtención
El potasio constituye del orden del 2 %
en peso de la corteza terrestre siendo el séptimo más abundante. Debido a su solubilidad es muy difícil obtener el metal
puro a partir de sus minerales. Aun así, en antiguos lechos marinos
y de lagos existen grandes depósitos de
minerales de potasio (carnalita, langbeinita,polihalita y silvina)
en los que la extracción del
metal y sus sales es económicamente viable.
La principal mena de potasio es la potasa, que se extrae
en California, Alemania, Nuevo México, Utah y
en Saskatchewan (Canadá) (donde se encuentra en depósitos
de evaporita a 900 m deprofundidad).
En el futuro pueden convertirse en fuentes importantes de potasio y sales de
potasio muchos yacimientos que se encuentran en otros países, tal es el caso de
Argentina,
donde se esta desarrollando un proyecto en la Provincia de
Mendoza y Provincia de Neuquén por
parte de empresas extranjeras.
Los océanos también pueden ser proveedores de potasio, pero en un volumen cualquiera de agua salada la cantidad de potasio
es mucho menor que la de sodio, disminuyendo el rendimiento económico de la
operación.
Gay-Lussac y Thénard utilizaron en 1808 un
método consistente en fundir la potasa y hacerla atravesar hierro calentado al
blanco para obtener el potasio, método que se empleó hasta 1823, año en que
Brunner obtuvo el metal calentando al rojo vivo una mezcla de carbonato
potásico y carbón. Ambos métodos tenían un rendimiento
muy deficiente, hasta que Sainte-Claire Deville descubrió que el
método de Brunner mejoraba utilizando en la mezcla carbonato cálcico. En la
actualidad el metal se obtiene por electrólisis de
su hidróxido en un proceso que ha sufrido
tan sólo pequeñas modificaciones desde la época de Davy.
Isótopos
Se conocen diecisiete isótopos de potasio, tres de ellos naturales 39K (93 %), 40K (0,01%) y 41K (6,7%). El
isótopo 40K, con un periodo de semidesintegración de
1,277×109 años, decae a 40Ar (11,2%) estable mediante captura
electrónica y emisión de un positrón, y el 88,8% restante a 40Ca
mediante desintegración β.
La desintegración del 40K en 40Ar se emplea como método para
la datación de rocas. El método K-Ar convencional se basa en la
hipótesisde que las rocas no contenían argón cuando se formaron y que el
formado no escapó de ellas si no que fue retenido de
modo que el presente proviene completa y exclusivamente de la desintegración del potasio original. La
medición de la cantidad de potasio y 40Ar y aplicación de este procedimiento de datación es adecuado para determinar
la edad de minerales como
el feldespato volcánico, moscovita, biotita y hornblenda y
en general las muestras de rocas volcánicas e intrusivas que no han sufrido
alteración.
Más allá de la datación, los isótopos de potasio se han
utilizado mucho en estudios del clima,
así como en estudios
sobre el ciclo de los nutrientes por ser un macro-nutriente requerido para la
vida.
El isótopo 40K está presente en el potasio natural en cantidad suficiente como para que los sacos de
compuestos de potasio comercial puedan emplearse en las demostraciones
escolares como
fuente radiactiva.
Papel biológico
Potasio en el cuerpo
El potasio es el catión mayor del líquido
intracelular del
organismo humano. Está involucrado en el mantenimiento del equilibrio normal del
agua, el equilibrio osmótico entre las células y
el fluido intersticial3 y el equilibrio ácido-base, determinado por
el pH del
organismo. El potasio también está involucrado en la contracción
muscular y la regulación de la actividad neuromuscular, al participar en
la transmisión del
impulso nervioso a través de los potenciales de acción del organismo humano. Debido a la naturaleza
de sus propiedades electrostáticas y químicas, los iones de potasio son más
grandes que los iones de sodio,por lo que los canales iónicos y las bombas
de las membranas celulares pueden distinguir entre los dos tipos de iones;
bombear activamente o pasivamente permitiendo que uno de estos iones pase,
mientras que bloquea al otro.4 El potasio promueve el desarrollo celular y
en parte es almacenado a nivel muscular, por lo tanto, si el músculo está
siendo formado (periodos de crecimiento y desarrollo) un adecuado
abastecimiento de potasio es esencial. Una disminución importante en los
niveles de potasio sérico (inferior 3 meq/L) puede
causar condiciones potencialmente fatales conocida como
hipokalemia, con resultado a menudo de situaciones como diarrea, diuresis incrementada, vómitos
y deshidratación. Los síntomas de deficiencia incluyen: debilidad muscular,
fatiga, astenia, calambres, a nivel gastrointestinal: íleo, estreñimiento,
anormalidades en el electrocardiograma, arritmias cardiacas, y en causas
severas parálisis respiratorias y alcalosis.5
La hiperkalemia, o aumento de los niveles de potasio por encima de 5,5 meq/L,
es uno de los trastornos electrolíticos más graves y puede ser causado por
aumento del aporte (oral o parenteral: vía sanguínea), redistribución (del
líquido intracelular al extracelular) o disminución de la excreción renal. Por
lo general, las manifestaciones clínicas aparecen con niveles mayores a 6,5
meq/L, siendo las principales: cardiovasculares: con cambios en el
electrocardiograma, arritmias ventriculares y asístole (paro cardíaco), a nivel
neuromuscular: parestesias, debilidad, falla respiratoria y a nivel
gastrointestinal náuseas y vómitos.5Precauciones
El potasio sólido reacciona violentamente con el agua, más incluso que
el sodio, por lo que se ha de conservar inmerso en un líquido apropiado
como aceite o queroseno.
