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El potasio es un metal blanco ligeramente azulado, de cuerpo blando. Adquiere un color plateado cuando se corta. Este cuerpo químico es muy solicitado en la elaboración de fertilizantes, productos químicos y particularmente vidrios. El potasio está contenido en muchos minerales. También es esencial para la vida, ya que es un componente importante de las células vivas.
Según la tabla periódica, el potasio está inscrito en la categoría del primer grupo. Lleva el símbolo K y posee 24 isótopos. Además de estos isótopos, el potasio también posee 4 isómeros nucleares. Estos átomos se distinguen por sus diferentes estados energéticos, aunque tienen el mismo núcleo. El número de masa de la totalidad de estos átomos está comprendido entre 32 y 55.
Este elemento químico de número atómico 19 se altera fácilmente y no puede subsistir en su estado natural. Solo tres de los isótopos del potasio lo representan en su estado natural:
El 40K opera una transmutación parcial en 40Ca (89,28 %) mediante el emisor β−. También puede transformarse en 40Ar (10,72 %) con el emisor γ. Estos dos cuerpos químicos están a menudo comprimidos en las rocas potásicas. Su datación es posible mediante espectrometría de masas. El método de datación potasio-argón se aplica principalmente a los pares 40K – 40Ar. Con propiedades químicas cercanas al sodio, el potasio comparte las mismas características de los metales alcalinos. El producto entra fácilmente en reacción cuando se expone al oxígeno. En contacto con el agua, tiende a explotar.
El compuesto “potasa” del potasio ha sido explotado desde la Antigüedad. No fue hasta 1807 que el célebre químico británico Humphry Davy descubrió por primera vez este metal aún desconocido para todos. Procedió por electrólisis de hidróxido de potasio en vía seca fundida para llegar al descubrimiento de este cuerpo simple.
Este físico y químico inglés vivió entre 1778 y 1829. El descubrimiento de varios elementos químicos le corresponde por derecho. También desarrolló la lámpara de seguridad destinada a los mineros. Esta invención le permitió ganar el gran premio del Instituto de Francia en 1807.
Etimológicamente, el símbolo K viene del latín Kalium, un derivado de la palabra árabe al-qalyah que significa ceniza de salicornia: una planta muy rica en potasio.
En cuanto a la palabra potasio, encuentra sus orígenes en el neolatín “Potassa” y del alemán “Pot” y “aschen”. Este último designa la asociación de dos términos que invocan la olla y las cenizas, un guiño al método de preparación de la potasa.
El elemento dispone de un peso atómico de 39,098 3 ± 0,000 1 u1, con una estructura electrónica fundamental 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 con una densidad de 0,89 g·cm-31. En su estado ordinario, se presenta como sólido. Su dureza es de 0,4 y su energía de fusión alcanza los 2,334 kJ·mol-1 mientras que su energía de vaporización es de 79,87 kJ·mol-1. Su volumen molar se presenta a 45,94×10-6 m 3·mol-1. Su punto de fusión comienza a 63,5 °C, mientras que su punto de ebullición es de 759 °C a una presión estándar o 757,643 °C a una presión de 1 atm. Su calor específico se propone en 757 J·kg-1·K-1. Su conductividad eléctrica está definida por 13,9×106 S·m-1 y su conductividad térmica en 102,4 W·m-1·K-1.
El potasio es un elemento electropositivo. Cede fácilmente su electrón de valencia 4s 1 por enlaces iónicos. Con la técnica de coordinación, constituye minerales u otros compuestos con cuerpos no metálicos. Por eso se encuentra generalmente en diferentes minerales, en cuerpos rocosos, ligado a otros elementos… Los isótopos artificiales del potasio se presentan en número de masas 32, 38, 42 a 55. Con una vida media de 1,248 × 109 años, el 40K es radiactivo. Este elemento ocupa también un papel importante en el organismo humano.
Como el elemento posee un cuerpo blando fácilmente maleable, se corta con un simple cuchillo. Entra en oxidación al contacto con el aire. Para asegurar su transferencia, el producto se conserva en aceite. Muy reactivo bajo el agua, genera dihidrógeno inflamable. Esta sustancia emana de la desintegración del agua al contacto con el K y se inflama fácilmente. Explota si se expone al oxígeno o a una fuente de calor.
La aleación NaK que une sodio y potasio es muy solicitada en muchos campos. En el universo de la electrónica, este conjunto seduce debido a su propiedad de transferencia de calor. El elemento obtenido facilita los intercambios térmicos. Se necesita 78 % de potasio y 22 % de sodio. Esta aleación entra en fusión a -12,6 °C y en ebullición a 785 °C.
El potasio se presenta como un sistema cristalino de formato cúbico simple, con un coeficiente de dilatación a 25 °C = 83 × 10−6 K−1. Las múltiples ecuaciones siguientes permiten definir algunas de sus características:
la viscosidad dinámica del líquido: μ = – 0,000 000 013 350 779 ⋅ t3 + 0,000 014 391 07 ⋅ t2 – 0,005 149 607 1 ⋅ t + 0,8329122; con μ en mkg/(m⋅s) y t en °C.
El ion K+ es un ion cargado positivamente (~140 pm). Conocido bajo la fórmula K+, se trata de iones monoatómicos positivos: la forma más usual del potasio, presente en la naturaleza.
La precipitación en estado fluido de este catión radical parece compleja. Lo mismo ocurre con el perclorato de potasio KClO4; el elemento se disuelve poco en agua (7 g/L a 0 °C, 20 g/L a 25 °C). La sustancia tiende a combinarse con óxido o con otras moléculas. Esta fase hace posible la solubilización de una parte de sus sales en soluciones orgánicas.
El contenido de potasio es de 2,6 p. 100, muy cercano al del sodio. A este efecto, la sustancia está igualmente presente y abundante en la corteza terrestre. Representa el 2,58 % de su peso total. El clarke de este elemento químico es entonces muy elevado. Integra los siete cuerpos presentes en abundancia en la tierra. Este producto se altera simplemente y no puede existir en estado natural. Se presenta más bien combinado en minerales y en rocas poco solubles. Para citar algunos ejemplos:
Estos minerales ricos en potasio se concentran en los antiguos lagos. Otros provienen de la evaporación de los mares, especialmente la silvina o silvita KCI y la silvinita que representa la combinación de potasio y de sodio en proporciones variables. También está la sal doble: encarnada por la carnalita MgCl2, KCl, 6H2O. En general, las industrias privilegian más bien la extracción del potasio por yacimientos marinos, debido a la abundancia de esta sustancia en el océano. Muchos países se especializan en la explotación económica de esta materia, especialmente: Alsacia, Alemania, California, Nuevo México, Bielorrusia, Utah. Por otra parte, también existe el yacimiento fósil. Éste se enfoca en la extracción de “la potasa”: uno de los compuestos del potasio, desde las galerías subterráneas y las minas. Los minerales obtenidos a partir de este procedimiento aún están impuros. Para obtener sales, los especialistas utilizan la técnica de cristalización fraccionada o la de flotación. Estos procesos resultan eficaces para reducir todas las impurezas y separar la potasa de sus combinaciones de esquistos o de arcilla o de sulfatos de calcio.
Siendo uno de los metales más reductores, el potasio se obtiene a partir de la reducción de cloruro de potasio KCI en estado acuoso. Este procedimiento se basa en un sistema de destilación que hace uso de la vaporización del sodio a 870 °C.
Este elemento químico está presente en numerosas combinaciones. Su aleación con el sodio también es apreciada por su valor como transportador de calor. El NaK es un excelente conductor térmico. Así, se utiliza en diversos campos: automoción, electrónica…
El potasio metálico actúa como un potente reactivo. El elemento tiene un lugar importante en la industria farmacológica, debido a su alta propiedad reductora.
El potasio juega un papel importante en la fertilización del suelo. Por eso el producto se utiliza como fertilizante en la agricultura. Cuando se presenta en forma compuesta, asegura el crecimiento de los vegetales. Además, el potasio también tiene un lugar en el funcionamiento de las células animales.
Las composiciones a base de potasio son numerosas, por citar solo:
Este elemento químico se presenta también en forma de las siguientes sales: bromuro de potasio, yoduro de potasio, fosfato de potasio, sulfato de potasio, bisulfito de potasio.
Las verduras, las frutas, el pan, la leche, la carne, las patatas y las avellanas contienen potasio. Este nutriente tiene un lugar importante en el sistema hídrico del organismo. Esencial para la alimentación del hombre, su formato catión K+ constituye el ion intracelular que opera en el corazón de la anatomía humana. Este vector de concentración asegura el intercambio iónico que tiene lugar en las células. Las bombas localizadas en las membranas celulares mantienen las funcionalidades de este gradiente. La bomba sodio-potasio garantiza el potencial de reposo negativo que necesitan las células vivas. El nivel de potasio en el organismo impacta directamente en las funciones nerviosas del hombre.
Además, la presencia en dosis elevada de K+ plasmático en la sangre pone en peligro la salud del individuo. Cuando los riñones no logran filtrar correctamente el potasio presente en el organismo, la acumulación de esta sustancia crea una irregularidad de los latidos del corazón. Es necesario entonces que el nivel de potasio en el organismo se mantenga en los rangos precisos siguientes: de 3,5 a 5,5 mmol·l-1.
La hipopotasemia o la hiperpotasemia son susceptibles de conducir a la muerte. Para evitar estos riesgos, conviene adoptar una alimentación equilibrada y variada. El objetivo es mantener un nivel medio de potasio en el cuerpo humano.
Las investigaciones ponen de relieve la importancia de una dieta rica en potasio a fin de restringir los eventuales problemas de hipertensión. Efectivamente, según la EFSA, hay que privilegiar un consumo diario de 3 500 g de potasio. Según la NAM, esta cifra asciende a 4 500 g de K.
He aquí la dosificación de potasio en cada alimento: el cacao en polvo no azucarado contiene 1524 mg/100 g. Para los guisantes secos, 100 g contienen 930 mg. 100 g de lentejas contienen 837 mg de K+. En la ciruela pasa, la sustancia se propone en 732 mg/100 g, en las almendras 732 mg/100 g, en los dátiles 656 mg/100 g, en las castañas 600 mg/100 g, en el rábano negro 554 mg/100 g, en el aguacate 485 mg/100 g, en la espinaca 466 mg/100 g. El potasio está presente a más de 300 mg en 100 g de productos como el plátano, los tubérculos, la patata, la zanahoria, el melón y el pimiento. No desciende a menos de 200 g en 100 g de: kiwi, tomate, calabaza, jugo de naranja.
El potasio bruto puede ser muy peligroso para el ser humano. Si el producto entra en contacto directo con la piel o los ojos, los riesgos de daños permanentes son posibles. El potasio produce quemaduras intensas en las partes afectadas.
En caso de inhalación, la sustancia causa una inflamación a nivel de los ojos, la nariz y la boca. Llega al pulmón y provoca estornudos. También genera dolores a nivel de la garganta y se manifiesta también por la tos. En caso de exposición elevada, conduce a un estado crítico que se revela por la acumulación de líquido en el pulmón. Este disfuncionamiento del organismo es fatal.
En efecto, presente a más de 25 mg/kg en la masa corporal del ser humano, el potasio envenena el organismo. Es el riñón el que filtra permanentemente esta sustancia y elimina el exceso. En la medida en que el riñón funciona mal, la acumulación de potasio en el organismo puede volverse peligrosa. Esto explica por qué las personas afectadas por insuficiencia renal grave sufren a menudo de hiperpotasemia. El órgano ya no asegura correctamente sus funciones de excreción. Para revertir esta situación, la hiperpotasemia se trata con la alcalinización de la sangre. Este enfoque consiste en inyectar perfusión de bicarbonato en el cuerpo. Como último recurso, queda la hemodiálisis. Lo esencial es estar atento a las señales de advertencia como:
Este elemento químico es muy reactivo. Manifiesta una reacción violenta al contacto con el agua, más peligrosa que la del sodio expuesto al agua. El potasio oxidado es igualmente temible. Este producto no soporta el choque y corre el riesgo de explotar.
Por consiguiente, el potasio metálico está aislado de toda fuente de líquido y de humedad. La atmósfera oxidante constituye igualmente un potente catalizador para el K. Así, la sustancia debe ser conservada en aceite. Su inmersión en grasa permite prevenir cualquier incidente. Siendo un producto sensible, su utilización en medio escolar y universitario se opera con gran vigilancia. El potasio es presentado en forma de oliva y encerrado en una ampolla. Así, se vuelve simple disociarlo del sodio.
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