Il potassio è un metallo alcalino il cui simbolo chimico è K. Il suo numero atomico è 19 e si trova sotto il sodio nella tavola periodica. È un metallo morbido che può anche essere tagliato con un coltello. Inoltre, è abbastanza leggero e può galleggiare sull'acqua liquida reagendo vigorosamente..
Appena tagliato, ha un colore bianco-argento molto luminoso, ma quando esposto all'aria si ossida rapidamente e perde la sua lucentezza, diventando grigiastro (quasi bluastro, come quello nell'immagine sotto)..
Il potassio reagisce in modo esplosivo con l'acqua per formare idrossido di potassio e idrogeno gassoso. È proprio questo gas che fa esplodere la reazione. Quando brucia nell'accendino, i suoi atomi eccitati tingono la fiamma di un intenso colore lilla; questo è uno dei tuoi test qualitativi.
È il settimo metallo più abbondante nella crosta terrestre e rappresenta il 2,6% del suo peso. Si trova principalmente in rocce ignee, scisti e sedimenti, oltre a minerali come la silvite (KCl). A differenza del sodio, la sua concentrazione nell'acqua di mare è bassa (0,39 g / L).
Il potassio fu isolato nel 1807 dal chimico inglese Sir Humphrey Davy, mediante elettrolisi di una soluzione del suo idrossido, KOH. Questo metallo fu il primo ad essere isolato mediante elettrolisi e Davy gli diede il nome inglese di potassio.
In Germania, tuttavia, il nome kalium era usato per riferirsi al metallo. Proprio da questo cognome deriva la lettera 'K', usata come simbolo chimico del potassio.
Il metallo stesso ha poco uso industriale, ma produce molti composti utili. Biologicamente, invece, è molto più importante, poiché è uno degli elementi essenziali per il nostro corpo.
Nelle piante, ad esempio, favorisce la realizzazione della fotosintesi, il processo di osmosi. Promuove anche la sintesi proteica, favorendo così la crescita delle piante.
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Fin dall'antichità, l'uomo ha utilizzato la potassa come fertilizzante, ignorando l'esistenza del potassio e tanto meno la sua relazione con la potassa. Questa veniva preparata dalle ceneri dei tronchi e dalle foglie degli alberi, a cui veniva aggiunta l'acqua, poi evaporata.
Le verdure contengono principalmente potassio, sodio e calcio. Ma i composti del calcio sono scarsamente solubili in acqua. Per questo motivo, la potassa era un concentrato di composti di potassio. La parola deriva dalla contrazione delle parole inglesi "pot" e "ash".
Nel 1702, G. Ernst Stahl suggerì una differenza tra i sali di sodio e di potassio; Questo suggerimento fu verificato da Henry Duhamel du Monceau nel 1736. Poiché la composizione esatta dei sali non era nota, Antoine Lavoiser (1789) decise di non includere gli alcali nell'elenco degli elementi chimici..
Nel 1797, il chimico tedesco Martin Klaproth scoprì la potassa nei minerali leucite e lepidolite, per cui concluse che non era solo un prodotto di piante.
Nel 1806, il chimico inglese Sir Humphrey Davy scoprì che il legame tra gli elementi di un composto era di natura elettrica..
Davy ha quindi isolato il potassio mediante elettrolisi dell'idrossido di potassio, osservando i globuli di lucentezza metallica che si accumulavano all'anodo. Metallo denominato con l'etimologia inglese parola potassio.
Nel 1809, Ludwig Wilhelm Gilbert propose il nome kalium (kalium) per il potassio di Davy. Berzelius ha evocato il nome di kalium per assegnare al potassio il simbolo chimico "K".
Infine, Justus Liebig nel 1840 scoprì che il potassio era un elemento necessario per le piante.
Il potassio metallico cristallizza in condizioni normali nella struttura cubica centrata sul corpo (CCB). Questo è caratterizzato dall'essere poco denso, che concorda con le proprietà del potassio. Un atomo di K è circondato da otto vicini, proprio al centro di un cubo e con gli altri atomi di K situati ai vertici.
Questa fase bcc è anche designata come fase K-I (la prima). Quando la pressione aumenta, la struttura cristallina si compatta alla fase cubica centrata sulla faccia (fcc). Tuttavia, è necessaria una pressione di 11 GPa affinché questa transizione avvenga spontaneamente..
Questa fase fcc più densa è nota come K-II. A pressioni più elevate (80 GPa) e temperature più basse (inferiori a -120 ºC), il potassio acquisisce una terza fase: K-III. K-III è caratterizzato dalla sua capacità di accogliere altri atomi o molecole all'interno delle sue cavità cristalline..
Esistono anche altre due fasi cristalline a pressioni ancora più elevate: K-IV (54 GPa) e K-V (90 GPa). A temperature molto fredde, il potassio mostra anche una fase amorfa (con atomi di K disordinati).
La configurazione elettronica del potassio è:
[Ar] 4s1
L'orbitale 4s è il più esterno e quindi ha l'unico elettrone di valenza. Questo in teoria è responsabile del legame metallico che tiene insieme gli atomi di K per definire un cristallo.
Dalla stessa configurazione elettronica è facile capire perché il potassio ha sempre (o quasi sempre) un numero di ossidazione di +1. Quando perdi un elettrone per formare il catione K+, diventa isoelettronico al gas nobile argon, con il suo ottetto a piena valenza.
Nella maggior parte dei suoi composti derivati si presume che il potassio si trovi come K+ (anche se i tuoi legami non sono puramente ionici).
D'altra parte, sebbene meno probabile, il potassio può guadagnare un elettrone, avendo due elettroni nel suo orbitale 4s. Pertanto, il calcio metallico diventa isoelettronico:
[Ar] 4sDue
Si dice quindi che abbia guadagnato un elettrone e abbia un numero di ossidazione negativo, -1. Quando questo numero di ossidazione viene calcolato in un composto, si presume l'esistenza dell'anione potaside, K-.
Metallo argentato bianco lucido.
39,0983 g / mol.
83,5 ºC.
759 ºC.
-0,862 g / cm3, a temperatura ambiente.
-0,828 g / cm3, al punto di fusione (liquido).
Reagisce violentemente con l'acqua. Solubile in ammoniaca liquida, etilendiammina e anilina. Solubile in altri metalli alcalini per formare leghe e nel mercurio.
1.4 rispetto all'aria presa come 1.
8 mmHg a 432 ºC.
Stabile se protetto dall'aria e dall'umidità.
Può essere corrosivo a contatto con i metalli. A contatto, può provocare ustioni alla pelle e agli occhi.
86 dine / cm a 100 ° C.
2,33 kJ / mol.
76,9 kJ / mol.
29,6 J / (mol K).
0,82 della scala Pauling.
Primo livello di ionizzazione: 418,8 kJ / mol.
Secondo livello di ionizzazione: 3.052 kJ / mol.
Terzo livello di ionizzazione: 4.420 kJ / mol.
227 pm.
203 ± 12 pm.
83,3 µm / (mK) a 25 ºC.
102,5 W / (m · K).
72 nΩ · m (a 25 ºC).
0,4 sulla scala di Mohs.
Il potassio si presenta come tre isotopi principali: 39K (93,258%),41K (6,73%) e 40K (0,012%, β-emittente radioattivo)
I composti di potassio hanno il numero di ossidazione +1 per impostazione predefinita (con eccezioni molto speciali). Pertanto, nella nomenclatura azionaria la (I) alla fine dei nomi è omessa; e nella nomenclatura tradizionale, i nomi terminano con il suffisso -ico.
Ad esempio, KCl è cloruro di potassio, non cloruro di potassio (I). Il suo nome tradizionale è cloruro di potassio o monocloruro di potassio, secondo la nomenclatura sistematica.
Per il resto, a meno che non siano nomi molto comuni o di minerali (come silvin), la nomenclatura attorno al potassio è abbastanza semplice.
Il potassio non si trova in natura in forma metallica, ma può essere ottenuto industrialmente in questa forma per determinati usi. Si trova principalmente negli esseri viventi, sotto la forma ionica (K+). In generale, è il principale catione intracellulare.
Il potassio è presente in numerosi composti, come idrossido di potassio, acetato o cloruro, ecc. Fa anche parte di circa 600 minerali, tra cui silvite, alunite, carnalite, ecc..
Il potassio forma leghe con altri elementi alcalini, come sodio, cesio e rubidio. Forma anche leghe ternarie con sodio e cesio, attraverso le cosiddette fusioni eutettiche..
Il potassio costituisce, insieme all'azoto e al fosforo, i tre principali elementi nutritivi delle piante. Il potassio viene assorbito dalle radici in forma ionica: un processo favorito dall'esistenza di adeguate condizioni di umidità, temperatura e ossigenazione.
Regola l'apertura e la chiusura degli stomi fogliari: attività che permette l'assorbimento di anidride carbonica, che si combina con l'acqua durante la fotosintesi per formare glucosio e ossigeno; Si tratta di agenti generatori di ATP che costituiscono la principale fonte di energia degli esseri viventi.
Facilita la sintesi di alcuni enzimi legati alla crescita delle piante, oltre all'amido, sostanza di riserva energetica. Interviene anche nell'osmosi: un processo necessario per l'assorbimento radicale di acqua e minerali; e nella risalita dell'acqua attraverso lo xilema.
La clorosi è una manifestazione di una carenza di potassio nelle piante. Si caratterizza per le foglie che perdono il loro verde e ingialliscono, con bordi bruciati; e infine, avviene la defogliazione, con un ritardo nella crescita della pianta.
Negli animali, in generale, il potassio è il principale catione intracellulare con una concentrazione di 140 mmol / L; mentre la concentrazione extracellulare varia tra 3,8 e 5,0 mmol / L. Il 98% del potassio del corpo è limitato al compartimento intracellulare.
Sebbene l'assunzione di potassio possa variare tra 40 e 200 mmol / die, la sua concentrazione extracellulare è mantenuta costante dalla regolazione dell'escrezione renale. In questo è coinvolto l'ormone aldosterone, che regola la secrezione di potassio a livello dei tubuli collettori e distali..
Il potassio è il principale responsabile del mantenimento dell'osmolarità intracellulare e, quindi, è responsabile del mantenimento dell'integrità cellulare.
Sebbene la membrana plasmatica sia relativamente permeabile al potassio, la sua concentrazione intracellulare è mantenuta dall'attività dell'enzima Na, ATPasi (pompa del sodio e del potassio) che rimuove tre atomi di sodio e introduce due atomi di potassio.
Cellule eccitabili, costituite da neuroni e cellule muscolari lisce e striate; e le cellule muscolari striate, costituite da cellule muscolari scheletriche e cardiache, sono tutte in grado di formare potenziali d'azione.
L'interno delle cellule eccitabili è caricato negativamente rispetto all'esterno della cellula, ma quando adeguatamente stimolato, la permeabilità della membrana plasmatica delle cellule al sodio aumenta. Questo catione penetra attraverso la membrana plasmatica e rende positivo l'interno della cellula..
Il fenomeno che si verifica è chiamato potenziale d'azione, che ha un insieme di proprietà, tra cui, è in grado di diffondersi in tutto il neurone. Un comando emesso dal cervello viaggia come potenziali d'azione verso un dato muscolo per provocarne la contrazione..
Affinché si verifichi un nuovo potenziale d'azione, l'interno della cella deve avere una carica negativa. Per fare ciò, c'è un'uscita di potassio dall'interno della cellula, riportandola alla sua negatività originale. Questo processo è chiamato ripolarizzazione, essendo una funzione principale del potassio.
Pertanto, si dice che la formazione di potenziali d'azione e l'inizio della contrazione muscolare è una responsabilità condivisa di sodio e potassio..
Il potassio ha altre funzioni nell'uomo, come il tono vascolare, il controllo della pressione sanguigna sistemica e la motilità gastrointestinale..
Un aumento della concentrazione plasmatica di potassio (iperkaliemia) produce una serie di sintomi quali ansia, nausea, vomito, dolore addominale e irregolarità nell'elettrocardiogramma. L'onda T che è correlata alla ripolarizzazione ventricolare è alta e larga.
Questo record è spiegato perché quando la concentrazione extracellulare di potassio aumenta, lascia l'esterno della cellula più lentamente, quindi la ripolarizzazione ventricolare è più lenta.
Una diminuzione della concentrazione plasmatica di potassio (ipocalcemia), presenta, tra gli altri, i seguenti sintomi: debolezza muscolare, diminuzione della motilità intestinale, diminuzione della filtrazione glomerulare, aritmia cardiaca e appiattimento dell'onda T dell'elettrocardiogramma.
L'onda T si accorcia, poiché diminuendo la concentrazione extracellulare di potassio, viene facilitata la sua uscita verso l'esterno della cellula e diminuisce la durata della ripolarizzazione.
Il potassio si trova principalmente nelle rocce ignee, negli scisti e nei sedimenti. Inoltre, in minerali come muscovite e ortoclasio, che sono insolubili in acqua. L'ortoclasio è un minerale che di solito si trova nelle rocce ignee e nel granito.
Il potassio è presente anche nei composti minerali idrosolubili, come la carnalite (KMgCl36HDueO), silvite (KCl) e landbeinite [KDueMgDue(SW4)3], che si trova nei letti di laghi asciutti e sul fondo del mare.
Inoltre, il potassio si trova nelle salamoie e come prodotto dell'incenerimento di tronchi e foglie di piante in un processo utilizzato per la produzione di cloruro di potassio. Sebbene la sua concentrazione nell'acqua di mare sia bassa (0,39 g / L), viene utilizzata anche per ottenere il potassio.
Il potassio è presente in grandi giacimenti, come quello del Saskatchewan, in Canada, ricco di minerale silvite (KCl) e in grado di produrre il 25% del consumo mondiale di potassio. I liquidi salini di scarto possono contenere una quantità significativa di potassio, sotto forma di KCl.
Il potassio è prodotto con due metodi: elettrolisi e termico. Nell'elettrolisi, il metodo utilizzato da Davy per isolare il potassio è stato seguito senza grandi modifiche..
Tuttavia, questo metodo dal punto di vista industriale non è stato efficiente, poiché l'alto punto di fusione dei composti di potassio fusi deve essere abbassato..
Il metodo di elettrolisi dell'idrossido di potassio è stato utilizzato industrialmente negli anni 1920. Il metodo termico tuttavia lo soppiantò e divenne il metodo dominante dal 1950 per la produzione di questo metallo..
Nel metodo termico, il potassio viene prodotto riducendo il cloruro di potassio fuso a 870 ºC. Questo viene continuamente alimentato a una colonna di distillazione riempita con il sale. Nel frattempo, il vapore di sodio passa attraverso la colonna per produrre la riduzione del cloruro di potassio..
Il potassio è il componente più volatile della reazione e si accumula nella parte superiore della colonna di distillazione, dove viene raccolto continuamente. La produzione di potassio metallico con il metodo termico può essere delineata nella seguente equazione chimica:
Na (g) + KCl (l) => K (l) + NaCl (l)
Il processo Griesheimer, che utilizza la reazione del fluoruro di potassio con il carburo di calcio, viene utilizzato anche nella produzione di potassio:
2 KF + CaCDue => 2 K + CaFDue + 2 C
Il potassio è un elemento altamente reattivo che reagisce rapidamente con l'ossigeno per formare tre ossidi: l'ossido (KDueO), perossido (KDueODue) e superossido (KODue) potassio.
Il potassio è un elemento fortemente riducente, motivo per cui si ossida più rapidamente della maggior parte dei metalli. È usato per ridurre i sali metallici, sostituendo il potassio al metallo nel sale. Questo metodo permette di ottenere metalli puri:
MgClDue + 2 K => Mg + 2 KCl
Il potassio reagisce fortemente con l'acqua per formare idrossido di potassio e rilasciare gas idrogeno esplosivo (immagine sotto):
L'idrossido di potassio può reagire con l'anidride carbonica per produrre carbonato di potassio.
Il potassio reagisce con il monossido di carbonio a una temperatura di 60 ° C per produrre un carbonile esplosivo (K6C6O6). Inoltre reagisce con l'idrogeno a 350 ° C, formando un idruro. È anche altamente reattivo con gli alogeni ed esplode a contatto con il bromo liquido..
Le esplosioni si verificano anche quando il potassio reagisce con acidi alogenati, come l'acido cloridrico, e la miscela viene colpita o agitata con forza. Il potassio fuso reagisce ulteriormente con lo zolfo e l'acido solfidrico.
Reagisce con composti organici che contengono gruppi attivi, ma è inerte agli idrocarburi alifatici e aromatici. Il potassio reagisce lentamente con l'ammoniaca per formare la potasomina (KNHDue).
A differenza del sodio, il potassio reagisce con il carbonio sotto forma di grafite per formare una serie di composti interlaminare. Questi composti hanno rapporti atomici carbonio-potassio: 8, 16, 24, 36, 48, 60 o 1; cioè KC60, per esempio.
Non c'è molta domanda industriale di potassio metallico. La maggior parte viene convertita in superossido di potassio, utilizzato negli apparati respiratori, poiché rilascia ossigeno e rimuove anidride carbonica e vapore acqueo..
La lega NaK ha una grande capacità di assorbimento del calore, motivo per cui viene utilizzata come refrigerante in alcuni reattori nucleari. Allo stesso modo, il metallo vaporizzato è stato utilizzato nelle turbine.
KCl è utilizzato in agricoltura come fertilizzante. Viene anche utilizzato come materia prima per la produzione di altri composti di potassio, come l'idrossido di potassio.
Conosciuto anche come potassa caustica, KOH, è utilizzato nella produzione di saponi e detergenti.
La sua reazione con lo iodio produce ioduro di potassio. Questo sale viene aggiunto al sale da cucina (NaCl) e ai mangimi per proteggere dalla carenza di iodio. L'idrossido di potassio è utilizzato nella produzione di batterie alcaline.
Conosciuto anche come salnitro, KNO3, è usato come fertilizzante. Inoltre, è utilizzato nell'elaborazione di fuochi d'artificio; come conservante alimentare e in vetro temperato.
Viene utilizzato nella produzione di fertilizzanti e produzione di allume di potassio.
Viene utilizzato nella fabbricazione di occhiali, in particolare quelli utilizzati nella fabbricazione di televisori.
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