Propiedades, aparición y usos
El potasio es un metal blando y blanco con un brillo plateado, tiene un punto de fusión bajo y es un buen conductor del calor y la electricidad. El potasio da un color lavanda a la llama y su vapor es verde. Es el séptimo elemento más abundante en la corteza terrestre, constituyendo el 2,6% de su masa.
Se estima que el contenido de potasio del Mar Muerto es de aproximadamente 1,7% de cloruro de potasio, y muchas otras masas de agua salada son ricas en potasio. Los líquidos residuales de ciertas salinas pueden contener hasta 40 gramos por litro de cloruro de potasio y se utilizan como fuente de potasio.
Cuatro fragmentos de metal de potasio.
La mayor parte del potasio está presente en las rocas ígneas, en las pizarras y en los sedimentos, en minerales como la moscovita y el feldespato ortoclasa, que son insolubles en agua; esto hace que el potasio sea difícil de obtener. Como resultado, la mayoría de los compuestos comerciales de potasio (a menudo llamados vagamente potasa) se obtienen por electrólisis a partir de compuestos de potasio solubles, como la carnallita (KMgCl3∙6H2O), la silvita (cloruro de potasio, KCl), la polihalita (K2Ca2Mg4∙2H2O) y la langbeinita (K2Mg23), que se encuentran en antiguos lechos lacustres y fondos marinos.
El potasio se produce por reducción de sodio del cloruro de potasio fundido, KCl, a 870 °C (1.600 °F). El KCl fundido se introduce continuamente en una columna de destilación empaquetada mientras el vapor de sodio asciende por la columna. Mediante la condensación del potasio, más volátil, en la parte superior de la torre de destilación, se fuerza la reacción Na + KCl → K + NaCl hacia la derecha. Los esfuerzos por idear un esquema para la producción electrolítica comercial de potasio han sido infructuosos porque hay pocos aditivos de sal que puedan reducir el punto de fusión del cloruro de potasio a temperaturas en las que la electrólisis sea eficiente.
Hay poca demanda comercial de potasio metálico en sí, y la mayor parte se convierte por combustión directa en aire seco en superóxido de potasio, KO2, que se utiliza en equipos respiratorios porque libera oxígeno y elimina el dióxido de carbono y el vapor de agua. (El superóxido de potasio es un sólido amarillo formado por iones K+y O2-. También puede formarse por oxidación de la amalgama de potasio con aire seco u oxígeno). El metal también se utiliza como aleación con el sodio como medio de transferencia de calor metálico líquido. El potasio reacciona muy vigorosamente con el agua, liberando hidrógeno (que se enciende) y formando una solución de hidróxido de potasio, KOH.
La aleación de sodio y potasio (NaK) se utiliza de forma limitada como refrigerante para la transferencia de calor en algunos reactores nucleares rápidos y de forma experimental en centrales eléctricas de turbina de gas. La aleación también se utiliza como catalizador o agente reductor en la síntesis orgánica.
Además de las aleaciones de potasio con litio y sodio, se conocen aleaciones con otros metales alcalinos. La miscibilidad completa existe en los sistemas binarios potasio-rubidio y potasio-cesio. Este último sistema forma una aleación que se funde aproximadamente a -38 °C (-36 °F). La modificación del sistema mediante la adición de sodio da lugar a un eutéctico ternario que se funde a aproximadamente -78 °C (-108 °F). La composición de esta aleación es de 3% de sodio, 24% de potasio y 73% de cesio. El potasio es esencialmente inmiscible con todos los metales alcalinotérreos, así como con el zinc, el aluminio y el cadmio.
El potasio (como K+) es necesario para todas las plantas y animales. Las plantas lo necesitan para la fotosíntesis, la regulación de la ósmosis y el crecimiento, y la activación de enzimas. Todos los animales tienen un nivel de potasio bien mantenido y una relación potasio-sodio relativamente fija. El potasio es el principal catión inorgánico dentro de la célula viva, y el sodio es el catión más abundante en los fluidos extracelulares. En los animales superiores, los complejantes selectivos para el Na+ y el K+ actúan en las membranas celulares para proporcionar un «transporte activo». Este transporte activo transmite los impulsos electroquímicos en las fibras nerviosas y musculares y en el equilibrio de la actividad de ingesta de nutrientes y eliminación de residuos de las células. La falta o el exceso de potasio en el cuerpo es fatal; sin embargo, el potasio en el suelo asegura la presencia de este elemento indispensable en los alimentos.
El contenido de potasio en las plantas varía considerablemente, aunque normalmente se encuentra en el rango de 0,5-2 por ciento del peso seco. En los seres humanos, la proporción de potasio entre la célula y el plasma es de aproximadamente 27:1. El contenido de potasio del tejido muscular es de aproximadamente el 0,3%, mientras que el del suero sanguíneo es de aproximadamente el 0,01-0,02%. El requerimiento dietético para el crecimiento normal es de aproximadamente 3,3 gramos (0,12 onzas) de potasio por día, pero la ingestión de más de 20 gramos (0,7 onzas) de potasio produce efectos fisiológicos distintos. El exceso de potasio se excreta por la orina y puede perderse una cantidad significativa durante la sudoración.
El potasio natural consta de tres isótopos: el potasio-39 (93,26 por ciento), el potasio-41 (6,73 por ciento) y el potasio-40 radiactivo (alrededor del 0,01 por ciento); también se han preparado varios isótopos artificiales. El potasio-39 es normalmente unas 13,5 veces más abundante que el potasio-41. La radiactividad natural del potasio se debe a la radiación beta del isótopo potasio-40 (109 años de vida media). La desintegración del potasio-40 se utiliza en los cálculos de la edad geológica (véase la datación por potasio-argón). El potasio pierde fácilmente el único electrón 4s, por lo que normalmente tiene un estado de oxidación de +1 en sus compuestos, aunque también se pueden hacer compuestos que contengan el anión, K-.