Potasio
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| Potasio | |||||||||||||||||||||||||||||||
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19 K | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Apariencia | |||||||||||||||||||||||||||||||
gris plateado   Perlas de potasio bajo aceite de parafina. La perla grande mide 0,5 cm. Abajo: líneas espectrales de potasio | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades generales | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombre, símbolo, número | de potasio, K, 19 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Pronunciación | / p ɵ t æ s yo ə m / po- TAS -ee-əm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Categoría Elemento | de metal alcalino | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloque | 1 (metales alcalinos) , 4, s | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Peso atómico estándar | 39,0983 (1) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuración electrónica | [ Ar ] 4s 1 2, 8, 8, 1  | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Historia | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Descubrimiento | Humphry Davy (1807) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Primer aislamiento | Humphry Davy (1807) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Fase | sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad (cerca rt) | 0,862 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Líquido densidad en mp | 0,828 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de fusion | 336,53 K , 63.38 ° C, 146,08 ° F | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de ebullicion | 1032 K, 759 ° C, 1398 ° F | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto Triple | 336,35 K (63 ° C), kPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusión | 2.33 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| El calor de vaporización | 76,9 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacidad calorífica molar | 29.6 J · mol -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidación | 1 (Fuertemente óxido básico) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividad | 0,82 (escala de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Energías de ionización ( más) | Primero: 418.8 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Segundo: 3052 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Tercero: 4420 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio atómico | 227 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio covalente | 203 ± 24:00 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Van der Waals radio | 275 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Miscelánea | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | centrada en el cuerpo cúbico  | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ordenamiento magnético | paramagnético | ||||||||||||||||||||||||||||||
| La resistividad eléctrica | (20 ° C) 72 nΩ · m | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad térmica | 102.5 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Expansión térmica | (25 ° C) 83,3 m · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidad del sonido (varilla delgada) | (20 ° C) 2000 m · s -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| El módulo de Young | 3,53 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de corte | 1,3 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de volumen | 3,1 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza de Mohs | 0.4 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Brinell | 0.363 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Número de registro del CAS | 7440-09-7 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| La mayoría de los isótopos estables | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Artículo principal: Los isótopos de potasio | |||||||||||||||||||||||||||||||
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El potasio es un elemento químico con el símbolo K (de Neo-Latin kalium) y número atómico 19. Elemental de potasio es un blanco plateado suave de metal alcalino que oxida rápidamente en el aire y es muy reactivo con el agua , generando calor suficiente para encender el hidrógeno emitido en la reacción y la quema con una llama de color lila.
Debido a que el potasio y el sodio están químicamente muy similares, sus sales no fueron al principio diferenciados. La existencia de múltiples elementos en sus sales se sospechó de 1702, y esto fue demostrado en 1807 cuando el potasio y el sodio se aislaron individualmente a partir de diferentes sales por electrólisis . El potasio en la naturaleza se produce sólo en sales iónicas. Como tal, se encuentra disuelto en el agua de mar (que es 0,04% en peso de potasio), y es parte de muchos minerales .
La mayoría de las aplicaciones químicas industrial de potasio emplean la relativamente alta solubilidad en agua de compuestos de potasio, tales como el potasio jabones. El potasio metal ha sólo unas pocas aplicaciones especiales, siendo sustituido en la mayoría de las reacciones químicas con sodio metálico.
Los iones de potasio son necesarios para la función de todas las células vivas. Difusión de los iones de potasio es un mecanismo clave en la transmisión nerviosa, y el agotamiento de potasio en los animales, incluidos los humanos, los resultados en diversas disfunciones cardíacas. El potasio se acumula en las células vegetales, y frutas y verduras frescas por lo tanto son una buena fuente dietética de la misma. A la inversa, la mayoría de las plantas excepto especialista halófitas son intolerantes a la sal y el sodio está presente en ellos sólo en baja concentración. Esto dio lugar primero ser aislado de potasio potasa, las cenizas de las plantas, que dan el elemento de su nombre. Por la misma razón, la producción de cultivos pesado agota rápidamente los suelos de potasio y fertilizantes agrícolas consumen el 95% de la producción mundial de química de potasio.
Propiedades
Físico
Átomos de potasio tienen 19 electrones, que es uno más de la configuración extremadamente estable de argón. Un átomo de potasio es, pues, mucho más propensos a perder el electrón "extra" que ganar uno; sin embargo, el iones alkalide, K -, son conocidos. Debido a la baja primera energía de ionización (418,8 kJ / mol) el átomo de potasio pierde fácilmente un electrón y se oxida en el catión monopositivo, K +. Este proceso requiere tan poca energía que el potasio es fácilmente oxidado por el oxígeno atmosférico. En contraste, la segunda energía de ionización es muy alta (3.052 kJ / mol), debido a la eliminación de dos electrones rompe el gas noble configuración electrónica estable. El potasio, por tanto, no forma fácilmente compuestos con el estado de oxidación de 2 (o superior).
El potasio es el segundo menos denso metal después de litio . Es un sólido blando que tiene un punto de fusión bajo y se puede cortar fácilmente con un cuchillo. Corte recientemente el potasio es plateado en apariencia, pero que comienza a empañar hacia gris inmediatamente después de haber sido expuesto al aire. En un prueba de la llama, potasio y sus compuestos emiten un color lila con una longitud de onda de emisión máxima de 766,5 nm (ver película a continuación ).
Químico
El potasio es un metal muy activo, que reacciona violentamente con el oxígeno y el agua en el aire. Con oxígeno, se convierte en peróxido de potasio y con agua hidróxido de potasio. La reacción de potasio con agua es peligroso debido a su carácter exotérmica violenta y la producción de hidrógeno gas. El hidrógeno reacciona de nuevo con el oxígeno atmosférico, produciendo agua, que reacciona con el potasio restante. Esta reacción requiere sólo trazas de agua; Debido a esto, potasio y su aleación líquida con el sodio - NaK - son potentes desecantes que se pueden utilizar para secar los disolventes antes de la destilación.
Debido a la sensibilidad de potasio al agua y al aire, las reacciones sólo son posibles en atmósfera inerte, tal como argón gas usando técnicas al aire libre. El potasio no reacciona con la mayoría de los hidrocarburos, tales como aceite mineral o queroseno. Se disuelve fácilmente en el líquido de amoniaco , hasta 480 g por 1000 g de amoniaco a 0 ° C. Dependiendo de la concentración, las soluciones de amoníaco son de color azul a amarillo, y su conductividad eléctrica es similar a la de los metales líquidos. En una solución pura, potasio reacciona lentamente con el amoníaco para formar KNH 2, pero esta reacción se acelera por minuto cantidades de sales de metales de transición. Se puede reducir la sales al metal; de potasio se utiliza a menudo como reductor en la preparación de metales finamente divididos partir de sus sales por la Método Rieke. Por ejemplo, la preparación de Rieke de magnesio potasio emplea como reductor:
- MgCl 2 + 2 K → Mg + 2 KCl
Compuestos
El único estado de oxidación común para el potasio es 1. El potasio metal es un potente agente reductor que se oxida fácilmente a la monopositivo catión , K +. Una vez oxidado, es muy estable y difícil de reducir de nuevo a metal.
El hidróxido de potasio reacciona fácilmente con el dióxido de carbono para producir carbonato de potasio, y se utiliza para eliminar las trazas de gas del aire. En general, los compuestos de potasio tienen una excelente solubilidad en agua, debido a la alta energía de hidratación del ion K +. El ion de potasio es incoloro en agua y es muy difícil de precipitar; posibles métodos de precipitación incluyen reacciones con tetrafenilborato de sodio, ácido hexacloroplatínico, y cobaltinitrite de sodio.
El potasio oxida más rápido que la mayoría de los metales y formas óxidos con bonos de oxígeno-oxígeno, al igual que todos los metales alcalinos excepto litio. Tres especies se forman durante la reacción: óxido de potasio, peróxido de potasio, y superóxido de potasio, que contiene tres iones a base de oxígeno diferentes: óxido (O 2-), peróxido (O 2-
2), y superóxido (O -
2). Las dos últimas especies, especialmente la superóxido, son raros y se forman sólo en reacción con muy metales electropositivos; estas especies contienen enlaces de oxígeno-oxígeno. Todos los compuestos binarios de potasio-oxígeno se sabe que reaccionan violentamente con agua, formando hidróxido de potasio. Este compuesto es un muy álcali fuerte, y 1,21 kg de que puede disolver tanto como un litro de agua.
Estructura de superóxido de potasio sólido (KO 2).
En solución acuosa
Compuestos de potasio son típicamente altamente iónica y por lo tanto la mayoría de ellos son solubles en agua. Las principales especies en el agua son los complejos acuo [K (H 2 O) n] + donde n = 6 y 7. Algunas de las pocas sales que son poco solubles incluyen tetrafenilborato de potasio, hexacloroplatinato de potasio, y cobaltinitrite potasio.
Isótopos
Hay 24 conocidos isótopos de potasio, tres de los cuales se producen naturalmente: 39 K (93,3%), 40 K (0,0117%), y 41 K (6,7%). Naturalmente que ocurre 40 K tiene una vida media de 1.250 × 10 9 años. Se desintegra a estable 40 Ar por captura de electrones o emisión de positrones (11,2%) o a estable 40 Ca por desintegración beta (88,8%). La decadencia de 40 K a 40 Ar permite un método comúnmente utilizado para la datación de rocas. El convencional Método de datación K-Ar depende de la suposición de que las rocas no contenían argón en el momento de la formación y que todo el argón radiogénico posterior (es decir, 40 Ar) fue retenida cuantitativamente. Minerales son de fecha mediante la medición de la concentración de potasio y la cantidad de 40 Ar radiogénico que ha acumulado. Los minerales que son los más adecuados para la datación incluyen biotita, moscovita, metamórficas hornblenda, y volcánica feldespato ; muestras de roca total de flujos volcánicos y poco profundas instrusives también se pueden fechar si no se modifican. Fuera de las citas, los isótopos de potasio se han utilizado como trazadores en estudios de la intemperie y para estudios de ciclo de nutrientes porque el potasio es un macronutriente necesaria para la vida .
40 K se produce en potasio natural (y por lo tanto en algunos sustitutos de la sal comercial) en cantidad suficiente que las grandes bolsas de esos sustitutos pueden ser utilizados como una fuente radiactiva para demostraciones en clase. En animales sanos y personas, 40 K representa la mayor fuente de radiactividad, mayor incluso que 14 C. En un cuerpo humano de 70 kg de masa, a unos 4.400 núcleos de 40 K desintegración por segundo. La actividad de potasio natural es 31 Bq / g.
Creación y ocurrencia
El potasio se forma en el universo por nucleosíntesis de átomos más ligeros. La forma estable de potasio se crea en supernovas a través de la explosiva oxígeno quema de proceso.
Elemental de potasio no se produce en la naturaleza, ya que reacciona violentamente con el agua (ver sección Precauciones a continuación). Como diversos compuestos, potasio constituye aproximadamente 2,6% del peso de la corteza terrestre y es el séptimo elemento más abundante, similar en abundancia para sódico a aproximadamente 1,8% de la corteza. En el agua de mar, de potasio a 0,39 g / L (0,039% p / v) es mucho menos abundante que la de sodio a 10,8 g / L (1,08% p / v).
Ortoclasa (feldespato potásico) es un mineral de roca de formación común. Granito , por ejemplo, contiene un 5% de potasio, que es muy superior al promedio en la corteza terrestre. Silvita (KCl), carnalita (KCl · MgCl2 · 6 (H 2 O)), kainita (MgSO4 · KCl · 3H 2 O) y langbeinita (MgSO4 · K 2 SO 4)) se encuentran los minerales en gran evaporita depósitos en todo el mundo. Los depósitos a menudo muestran capas empezando por el menos soluble en la parte inferior y el más soluble en la parte superior. Los depósitos de salitre ( nitrato de potasio ) se forman por la descomposición de materia orgánica en contacto con la atmósfera, sobre todo en las cuevas; debido a la buena solubilidad en agua de salitre la formación de depósitos de mayor tamaño requiere condiciones ambientales especiales.
Historia
Ni sales de potasio ni potasio elementales (como entidades separadas de otras sales) eran conocidos en romanos veces, y el nombre latino del elemento no es Latín clásico, sino más bien neo-latina. El nombre kalium América fue tomado de la palabra " alcalino ", que a su vez proviene de árabe : al-القليه qalyah ". cenizas vegetales" El término Inglés de sonido similar álcali es de esta misma raíz (potasio en Árabe estándar moderno es بوتاسيوم būtāsyūm).
El nombre de Inglés para el elemento potasio viene de la palabra " potasa ", en referencia al método por el cual se obtuvo la potasa -. lixiviar la ceniza de madera o de hojas de árboles quemados y evaporación de la solución en una olla de potasa es principalmente una mezcla de sales de potasio, porque las plantas tienen poco o ningún contenido de sodio, y el resto de gran contenido mineral de la planta consta de sales de calcio de relativamente baja solubilidad en agua. Mientras potasa se ha utilizado desde la antigüedad, no se entendía la mayor parte de su historia que es una sustancia fundamentalmente diferente de sales minerales de sodio. Georg Ernst Stahl obtuvo evidencia experimental que lo llevó a sugerir la diferencia fundamental de sales de sodio y potasio en 1702, y Henri Louis Duhamel du Monceau fue capaz de demostrar esta diferencia en 1736. La composición química exacta de compuestos de potasio y sodio, y la condición de elemento químico de potasio y sodio, no se sabía entonces, y por lo tanto Antoine Lavoisier no incluía el álcali en su lista de elementos químicos en 1789.
El potasio metal fue aislado por primera vez en 1807 en Inglaterra por Sir Humphry Davy , quien lo derivó a partir de potasa cáustica (KOH), por el uso de la electrólisis de la sal fundida con el recién descubierto pila voltaica. El potasio fue el primer metal que fue aislado por electrólisis. Más tarde en el mismo año, Davy informó de extracción del metal de sodio a partir de un derivado de mineral ( sosa cáustica , NaOH, o lejía) en lugar de una sal de la planta, por una técnica similar, demostrando que los elementos, y por lo tanto las sales, son diferentes. Aunque la producción de potasio y sodio metálico debería haber demostrado que ambos son elementos, nos tomó un tiempo antes de que este punto de vista fue aceptado universalmente.
Durante mucho tiempo las únicas aplicaciones importantes para la potasa eran la producción de vidrio, lejía y jabón. Jabones de potasio a partir de grasas animales y aceites vegetales fueron especialmente apreciadas, ya que tienden a ser más solubles en agua y de textura más suave, y eran conocidos como suave jabones. El descubrimiento por Justus Liebig en 1840 que el potasio es un elemento necesario para las plantas y que la mayoría de los tipos de suelo carecen de potasio causado un fuerte aumento de la demanda de sales de potasio. Madera-ceniza de abetos se utilizó inicialmente como una fuente de sal de potasio como fertilizante, pero, con el descubrimiento en 1868 de los depósitos minerales que contienen cloruro de potasio cerca Staßfurt, Alemania, la producción de fertilizantes que contengan potasio comenzó a una escala industrial. Otros depósitos de potasa fueron descubiertos, y por la década de 1960 Canadá se convirtió en el productor dominante.
La producción comercial
Las sales de potasio tales como carnalita, langbeinita, polyhalite, y forma silvita extensos depósitos en el antiguo lago y fondos marinos, por lo que la extracción de sales de potasio en estos ambientes comercialmente viables. La principal fuente de potasio - potasa - se extrae en Canadá , Rusia , Bielorrusia , Alemania , Israel , Estados Unidos , Jordania , y otros lugares de todo el mundo. Los depósitos primera minadas se encuentran cerca Staßfurt, Alemania, pero los depósitos van desde Gran Bretaña a Alemania a Polonia. Ellos se encuentran en el Zechstein y fueron depositados en el Oriente a finales del Pérmico . Los depósitos más grandes jamás encontrados mentira 1.000 metros (3.000 pies) por debajo de la superficie de la provincia canadiense de Saskatchewan. Los depósitos se encuentran en el Elk Point Group produce en el Devónico Medio . Saskatchewan, donde varios grandes minas han operado desde la década de 1960, fue pionero en el uso de la congelación de las arenas húmedas (la formación Blairmore) con el fin de impulsar los ejes de mina a través de ellos. La principal empresa de minería de potasa en Saskatchewan es la Potash Corporation of Saskatchewan. El agua del Mar Muerto es utilizado por Israel y Jordania como fuente de potasio, mientras que la concentración en los océanos normales es demasiado bajo para la producción comercial a precios corrientes.
Varios métodos se aplican para separar las sales de potasio de los presentes compuestos de sodio y magnesio. El método más utilizado es precipitar algunos compuestos que dependen de la diferencia de solubilidad de las sales a diferentes temperaturas. Separación electrostática de la mezcla de la sal de tierra también se utiliza en algunas minas. Los residuos de sodio y magnesio resultante se almacena ya sea subterráneo o amontonados en escombreras. La mayoría de los minerales potasio de extracción mineral terminan como cloruro de potasio después del procesamiento. La industria minera se refiere al cloruro de potasio, ya sea como potasa, cloruro de potasio, o simplemente MOP.
Potasio metálico puro puede ser aislado por electrólisis de su hidróxido en un proceso que ha cambiado poco desde Davy . Aunque el proceso de electrólisis fue desarrollado y utilizado en escala industrial en la década de 1920 el método térmico de sodio por reacción con cloruro de potasio en una reacción de equilibrio químico se convirtió en el método dominante en la década de 1950. La producción de aleaciones de potasio de sodio es posible cambiando el tiempo de reacción y la cantidad de sodio utilizado en la reacción. El proceso Griesheimer empleando la reacción de fluoruro de potasio con carburo de calcio también se utiliza para producir potasio.
- Na + KCl → NaCl + K (método térmica)
- 2 KF + CaC 2 → 2K + CaF2 + 2 C (proceso Griesheimer)
Reactivo grado costo potasio metálico alrededor de $ 10.00 / libras ($ 22 / kg ) en el año 2010 cuando se compran en cantidades tonelada. Baja de metal pureza es considerablemente más barato. El mercado es volátil debido a la dificultad de la almacenamiento a largo plazo del metal. Debe almacenarse en un lugar seco atmósfera de gas inerte o anhidro aceite mineral para evitar la formación de una capa superficial de superóxido de potasio. Este superóxido es un sensible a la presión explosivo que la voluntad detonar cuando se rasca. La explosión resultante suele empezar un fuego que es difícil de extinguir.
Papel biológico
Función bioquímica
El potasio es el elemento más común octavo o noveno en masa (0,2%) en el cuerpo humano, de modo que un adulto de 60 kg contiene un total de aproximadamente 120 g de potasio. La cuerpo tiene aproximadamente la misma cantidad de potasio como el azufre y cloro, y sólo los minerales importante de calcio y el fósforo son más abundantes.
Potasio cationes son importantes en neurona ( cerebro y la función del nervio), y en la influencia equilibrio osmótico entre las células y el fluido intersticial, con su distribución mediada en todos los animales (pero no en todas las plantas) por la llamada Na + / K + -ATPasa de la bomba. Este bomba de iones utiliza ATP para bombear tres iones de sodio fuera de la célula y dos iones de potasio en la célula, creando así un gradiente electroquímico de la membrana celular. Además, el altamente selectivo los canales iónicos de potasio (que son tetrámeros) son cruciales para el hiperpolarización, por ejemplo, en las neuronas, después de un potencial de acción se dispara. El canal de ión potasio, más recientemente resuelto es KirBac3.1, lo que da un total de cinco canales de iones de potasio (KcsA, KirBac1.1, KirBac3.1, KvAP, y MthK) con una estructura determinada. Los cinco son de especies de procariotas.
El potasio puede ser detectado por sabor, ya que provoca tres de los cinco tipos de sensaciones de sabor, de acuerdo a la concentración. Las soluciones diluidas de iones de potasio sabor dulce, lo que permite concentraciones moderadas de leche y zumos, mientras que las concentraciones más altas se vuelven cada vez más amarga / alcalino, y finalmente también salada al gusto. La amargura combinado y salinidad de soluciones de alto contenido de potasio hace que la administración de suplementos de potasio a dosis altas por bebidas líquidas un desafío palatabilidad.
Polarización de membrana
El potasio también es importante en la prevención la contracción muscular y el envío de todos los impulsos nerviosos en animales a través de los potenciales de acción . Por la naturaleza de su electrostática y las propiedades químicas, iones K + son más grandes que los iones de Na +, y canales iónicos y bombas en las membranas celulares puede distinguir entre los dos tipos de iones, bombeando activamente o permitir que uno de los dos iones para pasar pasivamente, mientras el bloqueo de la otra.
La falta de potasio en los fluidos corporales puede causar una condición potencialmente fatal conocida como hipopotasemia, típicamente como resultado de vómitos, diarrea , y / o aumento de la diuresis. Los síntomas de deficiencia incluyen debilidad muscular, íleo paralítico, alteraciones del ECG, disminución de la respuesta refleja y en casos graves de parálisis respiratoria, alcalosis y arritmia cardiaca.
La filtración y la excreción
El potasio es un elemento esencial macromineral en la nutrición humana; es el principal catión (ion positivo) dentro de las células animales, y es por lo tanto importante en el mantenimiento de fluidos y el equilibrio de electrolitos en el cuerpo. de sodio hace que la mayor parte de los cationes de plasma de la sangre en una rango de referencia de alrededor de 145 mmol / L (3,345 g) (1 mmol / L = 1mEq / L), y potasio constituye la mayor parte de la cationes de fluidos celulares a aproximadamente 150 mmol / L (4,8 g). El plasma se filtra a través de la glomérulo de los riñones en cantidades enormes, unos 180 litros por día. De este modo 602 g de sodio y 33 g de potasio se filtran cada día. Todos menos el 1-10 g de sodio y el 1-4 g de probabilidades de estar en la dieta de potasio debe ser reabsorbidos. De sodio debe ser reabsorbido de manera tal como para mantener el volumen de sangre exactamente a la derecha y la presión osmótica correcta; de potasio debe ser reabsorbido de manera tal como para mantener la concentración sérica lo más cerca posible a 4,8 mmol / L (alrededor de 0,190 g / L). Bombas de sodio en los riñones deben trabajar siempre para conservar el sodio. El potasio veces debe conservarse también, pero, como la cantidad de potasio en el plasma sanguíneo es muy pequeño y la piscina de potasio en las células es de unos treinta veces más grande, la situación no es tan crítica para el potasio. Ya que el potasio se mueve pasivamente en flujo en contra de sodio en respuesta a una aparente (pero no real) Donnan equilibrio, la orina no puede hundirse por debajo de la concentración de potasio en el suero excepto a veces mediante la excreción activamente agua al final del tratamiento. El potasio es segregada en dos ocasiones y se reabsorbe tres veces antes de que la orina alcanza los túbulos colectores. En ese punto, por lo general tiene aproximadamente la misma concentración de potasio como plasma. Al final del tratamiento, el potasio se secreta una vez más si los niveles séricos son demasiado altos.
Si el potasio se elimina de la dieta, no quedaría una excreción renal obligatoria mínima de alrededor de 200 mg por día cuando el suero disminuye a 3,0 a 3,5 mmol / L en aproximadamente una semana, y nunca se puede cortar por completo, lo que resulta en hipopotasemia e incluso la muerte.
El potasio se mueve pasivamente a través de poros en la membrana celular. Cuando los iones se mueven a través de bombas hay una puerta en las bombas a cada lado de la membrana celular y sólo una puerta puede ser abierta a la vez. Como resultado, aproximadamente 100 iones son forzados a través por segundo. Los poros tienen una sola puerta, y hay sólo un tipo de ion pueden transmitir a través de, en 10 millones a 100 millones iones por segundo. Los poros requieren calcio para abrir aunque se piensa que el calcio funciona a la inversa mediante el bloqueo de al menos uno de los poros. Los grupos carbonilo en el interior del poro en los aminoácidos imitan la hidratación de agua que tiene lugar en solución de agua por la naturaleza de las cargas electrostáticas en cuatro grupos carbonilo en el interior del poro.
En la dieta
El consumo adecuado
Una ingesta de potasio suficiente para sustentar la vida en general puede ser garantizada por el consumo de una variedad de alimentos. Casos claros de deficiencia de potasio (como se define por los síntomas, signos y un nivel en sangre inferior a lo normal del elemento) son poco frecuentes en los individuos sanos. Los alimentos ricos en potasio incluyen perejil , secos albaricoques , leche en polvo, de chocolate , varios frutos secos (especialmente almendras y pistachos), patatas , brotes de bambú, plátanos , aguacates , frijoles de soya y salvado , aunque también está presente en cantidades suficientes en la mayoría de las frutas, verduras, carne y pescado.
Ingesta óptima
Los estudios epidemiológicos y estudios en animales sometidos a la hipertensión indican que las dietas ricas en potasio pueden reducir el riesgo de hipertensión y, posiblemente, accidente cerebrovascular (por un mecanismo independiente de la presión arterial ), y una deficiencia de potasio combinado con una inadecuada tiamina ingesta ha producido la enfermedad cardíaca en ratas . Existe cierto debate en cuanto a la cantidad óptima de potasio en la dieta. Por ejemplo, las directrices del 2004 Instituto de Medicina especificar una DRI de 4.000 mg de potasio (100 mEq), aunque la mayoría de los estadounidenses consumen sólo la mitad de esa cantidad por día, lo que los haría formalmente deficiente en cuanto a esta recomendación en particular. Del mismo modo, en la Unión Europea , en particular en Alemania y Italia , la ingesta de potasio insuficiente es algo común. Investigadores italianos informaron en un 2011 meta-análisis que una ingesta de 1,64 g más elevada diaria de potasio se asoció con un riesgo 21% menor de accidente cerebrovascular.
El suplemento medicamentoso y la enfermedad
Los suplementos de potasio en la medicina son los más ampliamente utilizados en conjunto con diuréticos del asa y tiazidas, clases de diuréticos que liberar el cuerpo de sodio y agua, pero tienen el efecto secundario de que también provoca la pérdida de potasio en la orina. Una variedad de suplementos médicos y no médicos están disponibles. Las sales de potasio tales como cloruro de potasio se pueden disolver en agua, pero el / sabor amargo salado de altas concentraciones de iones de potasio hacen suplementos líquidos de alta concentración de sabor agradable difíciles de formular. Dosis suplementarias médicas típicas varían de 10 mmol (400 mg, aproximadamente igual a una taza de leche o 6 US fl oz (180 ml). De jugo de naranja) a 20 mmol (800 mg) por dosis. Las sales de potasio también están disponibles en tabletas o cápsulas, que para fines terapéuticos se formulan para permitir potasio para lixiviar lentamente de una matriz, como muy altas concentraciones de iones de potasio (lo que podría ocurrir al lado de un sólido comprimido de cloruro de potasio) puede matar el tejido , y causar lesiones a la mucosa gástrica o intestinal. Por esta razón, las píldoras de suplementos de potasio sin receta están limitados por la ley en los EE.UU. a sólo 99 mg de potasio.
Las personas que sufren de los riñones enfermedades pueden sufrir efectos adversos para la salud el consumo de grandes cantidades de potasio en la dieta. Los pacientes con insuficiencia renal terminal sometidos a terapia por diálisis renal debe observar estrictos límites de la dieta sobre el consumo de potasio, como la excreción de potasio control de los riñones, y la acumulación de concentraciones de potasio en sangre ( hiperpotasemia) puede desencadenar arritmia cardiaca fatal.
Aplicaciones
Fertilizante
Los iones de potasio son un componente esencial de la planta de la nutrición y se encuentran en la mayoría de los suelos tipos. Se utilizan como fertilizantes en la agricultura , horticultura, y cultivo hidropónico en la forma de cloruro (KCl), sulfato (K 2 SO 4), o nitrato (KNO 3). Los fertilizantes agrícolas consumen el 95% de la producción mundial de química de potasio, y aproximadamente el 90% de esta potasio se suministran como KCl. El contenido de potasio de la mayoría de las plantas van desde 0,5% a 2% del peso de cosecha de cultivos, convencionalmente expresada como cantidad de K 2 O. Alto Moderno agricultura rendimiento depende de fertilizantes para reemplazar la pérdida de potasio en la cosecha. La mayoría de los fertilizantes agrícolas contienen cloruro de potasio, mientras que el sulfato de potasio se utiliza para los cultivos o cultivos sensibles al cloruro necesitan mayor contenido de azufre. El sulfato se produce principalmente por la descomposición de los minerales complejos kainita (MgSO4 · KCl · 3H 2 O) y langbeinita (MgSO4 · K 2 SO 4). Sólo muy pocos fertilizantes contienen nitrato de potasio. En 2005, aproximadamente el 93% de la producción mundial de potasio fue consumido por la industria de fertilizantes.
Comida
El catión potasio es un nutriente necesario para la vida humana y la salud. El cloruro de potasio se utiliza como un sustituto de la sal de mesa por aquellos que buscan reducir el consumo de sodio a fin de controlar la hipertensión . La Listas del USDA pasta de tomate, jugo de naranja, hojas de remolacha , judías blancas, patatas , plátanos y muchas otras buenas fuentes dietéticas de potasio, clasificados en orden descendente de acuerdo con el contenido de potasio.
Tartrato de sodio y potasio (KNAC 4 H 4 O 6, Rochelle sal) es el principal constituyente de levadura en polvo; también se utiliza en el plateado de espejos. Bromato de potasio (KBrO 3) es un oxidante fuerte (E924), que se utiliza para mejorar la fuerza de la masa y aumentar la altura. Bisulfito de potasio (KHSO 3) se utiliza como conservante de alimentos, por ejemplo en el vino y la cerveza -Realización (pero no en las carnes). También se utiliza para textiles de blanqueo y paja, y en el curtido de cueros.
Industrial
Productos químicos de potasio principales son hidróxido de potasio, carbonato de potasio, sulfato de potasio y cloruro de potasio. Megatones de estos compuestos se producen anualmente.
El hidróxido de potasio KOH es una base fuerte, que se utiliza en la industria para neutralizar fuertes y débiles ácidos , para controlar pH y para la fabricación de potasio sales . También se utiliza para saponificar grasas y los aceites, en limpiadores industriales, y en reacciones de hidrólisis, por ejemplo de ésteres.
El nitrato de potasio (KNO 3) o salitre se obtiene de fuentes naturales, tales como guano y evaporitas o fabricados a través de la Proceso Haber; es el oxidante en pólvora ( polvo negro ) y un importante fertilizante agrícola. Cianuro de potasio (KCN) se utiliza industrialmente para disolver el cobre y metales preciosos, en particular, de plata y de oro , formando complejos. Sus aplicaciones incluyen minería de oro, galvanoplastia, y electroformación de estos metales ; también se utiliza en síntesis orgánica para hacer nitrilos. Carbonato de potasio (K 2 CO 3 o potasa) se utiliza en la fabricación de vidrio, jabón, tubos de televisión en color, lámparas fluorescentes, colorantes textiles y de pigmentos. El permanganato de potasio (KMnO4) es un oxidante, la sustancia de blanqueo y la purificación y se utiliza para la producción de sacarina. El clorato de potasio (KClO 3) se añade a partidos y explosivos. El bromuro de potasio (KBr) se utilizó anteriormente como un sedante y en fotografía.
Cromato de potasio (K 2 CrO 4) se utiliza en tintas, colorantes, manchas (color amarillento de color rojo brillante); en explosivos y fuegos artificiales; en el curtido de cuero, en papel volar y de seguridad coincide, pero todos estos usos se deben a las propiedades de contención de iones cromato en lugar de los iones de potasio.
Usos de nicho
Compuestos de potasio son tan penetrante que miles de usos pequeños están en su lugar. La superóxido KO 2 es un sólido naranja que actúa como una fuente portátil de oxígeno y un absorbente de dióxido de carbono. Es ampliamente utilizado en sistemas de respiración en las minas, submarinos y naves espaciales, ya que toma menos volumen que el oxígeno gaseoso.
- 4 KO 2 + 2 CO 2 → 2 K 2 CO 3 + 3 O 2
Cobaltinitrite potasio K 3 [Co (NO 2) 6] se utiliza como pigmento del artista bajo el nombre de Aureolin o cobalto amarillo.
Usos de laboratorio
Una aleación de sodio y potasio, NaK es un líquido utilizado como un medio de transferencia de calor y una desecante para producir disolventes secos y al aire libre. También se puede utilizar en destilación reactiva. La aleación ternaria de 12% de Na, 47% K y 41% Cs tiene el punto de fusión más baja de -78 ° C de cualquier compuesto metálico.
Potasio metálico se utiliza en varios tipos de magnetómetros.
Precauciones
El potasio reacciona muy violentamente con la producción de agua hidróxido de potasio (KOH) y de hidrógeno gas.
- 2 K (s) + 2 H 2 O (l) → 2 KOH (aq) + H 2 ↑ (g)
Esta reacción es exotérmica y libera calor suficiente para encender el hidrógeno resultante. Es a su vez puede explotar en presencia de oxígeno. El hidróxido de potasio es un fuerte álcali que causa quemaduras en la piel. De potasio finamente dividido se inflama en el aire a temperatura ambiente. El metal grueso se inflama en el aire si se calienta. Debido a que su densidad es 0,89 g / cm 3, ardor de potasio flota en el agua que lo expone al oxígeno atmosférico. Muchos agentes de extinción de incendios común, incluyendo el agua, o bien son ineficaces o hacer un fuego de potasio peor. El nitrógeno , argón , cloruro de sodio (sal de mesa), carbonato de sodio (carbonato de sodio) y el dióxido de silicio (arena) son eficaces si están secos. Algunos Clase D extintores de polvo seco diseñados para incendios de metales también son eficaces. Estos agentes privan al fuego de oxígeno y enfriar el metal potasio.
El potasio reacciona violentamente con halógenos y detonará en presencia de bromo . También reacciona explosivamente con ácido sulfúrico . Durante la combustión de potasio forma peróxidos y superóxidos. Estos peróxidos pueden reaccionar violentamente con compuestos orgánicos tales como aceites. Ambos peróxidos y superóxidos pueden reaccionar explosivamente con potasio metálico.
Debido a que el potasio reacciona con el vapor de agua presente en el aire, que normalmente se almacena bajo aceite mineral anhidro o queroseno. A diferencia de litio y sodio, sin embargo, potasio no debe ser almacenado bajo aceite durante más de 6 meses, a menos que en una (libre de oxígeno) atmósfera inerte o bajo vacío. Después de un almacenamiento prolongado en el aire peróxidos sensibles a choque peligrosas pueden formar en el metal y debajo de la tapa del recipiente, y pueden detonar después de la apertura.
Debido a la naturaleza altamente reactiva de potasio metálico, que debe manejarse con sumo cuidado, con la piel completa y protección para los ojos y, preferiblemente, una barrera resistente a la explosión entre el usuario y el metal. La ingestión de grandes cantidades de compuestos de potasio puede provocar hiperpotasemia influenciando fuertemente el sistema cardiovascular. El cloruro de potasio se utiliza en el Estados Unidos para las ejecuciones a través de inyección letal.
