Potassi

Potassi
19K
Argó ← Potassi → Calci Na ↑ K ↓ Rb Taula periòdica
Aparença
Gris platejat Perles de potassi en oli de parafina. La perla gran mesura 0,5 cm. A sota, les línies espectrals del potassi
Propietats generals
Nom, símbol, nombre	Potassi, K, 19
Categoria d'elements	Metalls alcalins
Grup, període, bloc	1, 4, s
Pes atòmic estàndard	39,0983(1)
Configuració electrònica	[Ar] 4s1 2, 8, 8, 1
Propietats físiques
Fase	Sòlid
Densitat (prop de la t. a.)	0,862 g·cm−3
Densitat del líquid en el p. f.	0,828 g·cm−3
Punt de fusió	336,53 K, 63,38 °C
Punt d'ebullició	1.032 K, 759 °C
Punt triple	336,35 K (63 °C),  kPa
Entalpia de fusió	2,33 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització	76,9 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar	29,6 J·mol−1·K−1
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació	1 (òxid bàsic fort)
Electronegativitat	0,82 (escala de Pauling)
Energies d'ionització (més)	1a: 418,8 kJ·mol−1
	2a: 3.052 kJ·mol−1
	3a: 4.420 kJ·mol−1
Radi atòmic	227 pm
Radi covalent	203±12 pm
Radi de Van der Waals	275 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina	Cúbica centrada en la cara
Ordenació magnètica	Paramagnetic
Resistivitat elèctrica	(20 °C) 72 nΩ·m
Conductivitat tèrmica	102,5 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica	(25 °C) 83,3 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima)	(20 °C) 2.000 m·s−1
Mòdul d'elasticitat	3,53 GPa
Mòdul de cisallament	1,3 GPa
Mòdul de compressibilitat	3,1 GPa
Duresa de Mohs	0,4
Duresa de Brinell	0,363 MPa
Nombre CAS	7440-09-7
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del potassi
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD 39K 93,26% 39K és estable amb 20 neutrons 40K 0,012% 1,248(3)×109 a β− 1,311 40Ca ε 1,505 40Ar β+ 1,505 40Ar 41K 6,73% 41K és estable amb 22 neutrons

El potassi és un element químic de la taula periòdica el símbol del qual és K (kalium) i el nombre atòmic del qual és 19. És un metall alcalí, blanc-platejat que abunda en la naturalesa, en els elements relacionats amb l'aigua salada i altres minerals. S'oxida rapidament en l'aire, és molt reactiu, especialment en aigua, i s'assembla químicament al sodi. És un element químic essencial per a la vida.

Característiques principals

És el segon metall més lleuger; és un sòlid tou que es talla amb facilitat amb un ganivet, té un punt de fusió molt baix, crema amb flama violeta i presenta un color platejat en les superfícies no exposades a l'aire ja que si no s'oxida amb rapidesa, la qual cosa obliga a emmagatzemar-lo recobert d'oli.

De la mateixa manera que altres metalls alcalins reacciona violentament amb l'aigua desprenent hidrogen, i fins i tot pot inflamar-se espontàniament en presència d'aigua.

Aplicacions

• El potassi metall s'usa en cèl·lules fotoelèctriques.
• El clorur i el nitrat s'empren com fertilitzants.
• El peròxid de potassi s'usa en aparells de respiració autònoms de bombers i miners.
• El nitrat s'usa en la fabricació de pólvora i el cromat i dicromat en pirotècnia.
• El carbonat potàssic s'empra en la fabricació de vidres.
• L'aliatge NaK, un aliatge de sodi i potassi, és un material emprat per a la transferència de calor.
• El clorur de potassi s'utilitza per a provocar una aturada cardíaca en les execucions amb injecció letal.

Altres sals de potassi importants són el bromur, cianur, potassi, iodur, i el sulfat.

Paper biològic

El catió K⁺ està present en els extrems dels cromosomes, anomenants telòmers, estabilitzant-ne l'estructura. Així mateix, l'ió hexahidratat, igual que el corresponent ió de magnesi, estabilitza l'estructura del ADN i del ARN compensant la càrrega negativa dels grups fosfat.

La bomba de sodi és un mecanisme pel qual s'aconseguixen les concentracions requerides d'ions K⁺ i Na⁺ dins i fora de la cèl·lula —concentracions d'ions K⁺ més altes dins de la cèl·lula que en l'exterior— per a possibilitar la transmissió del impuls nerviós.

El descens del nivell de potassi a la sang provoca hipopotassèmia. Les hortalisses (remolatxa,coliflor) i fruites (especialment les de pinyol com l'albercoc, cirera, pruna, bresquilla, etc.) són aliments rics en potassi.

És un element essencial, també per al creixement de les plantes. És un dels tres que consumeixen en major quantitat, ja que l'ió potassi intervé en la fotosintesi, part important de la fisiologia dels vegetals.

Història

El potassi, del llatí científic potassium, i aquest del neerlandés pottasche, cendra de pot, nom amb què el va batejar Humphry Davy al descobrir-lo al 1807 va ser el primer element metàl·lic aïllat per electròlisi, de l'hidròxid de potassi (KOH), compost del nom llatí del qual, Kalium, prové el símbol químic del potassi K.

El mateix Davy feia el següent relat del seu descobriment davant de la Royal Society of London el 19 de novembre de 1807: «Vaig col·locar un petit fragment de potassa sobre un disc aïllat de platí que comunicava amb el costat negatiu d'una bateria elèctrica de 250 plaques de coure i zinc en plena activitat. Un fil de platí que comunicava amb el costat positiu fou posat en contacte amb la cara superior de la potassa. Tot l'aparell funcionava a l'aire lliure. En aquestes circumstàncies es va manifestar una activitat molt viva; la potassa va començar a fondre's en els seus dos punts d'electrització. Va haver-hi en la cara superior (positiva) una viva efervescència, determinada pel despreniment d'un fluid elàstic; en la cara inferior (negativa) no es desprenia cap fluid elàstic, però van aparéixer petits glòbuls de viva brillantor metàl·lica completament semblants als glòbuls de mercuri. Alguns d'aquests glòbuls, a mesura que es formaven, cremaven amb explosió i flama brillant; altres perdien a poc a poc el seu brillantor i es cobrien finalment d'una crosta blanca. Aquests glòbuls formaven la substància que jo buscava; era un principi combustible particular, era la base de la potassa: el potassi.»

La importància del descobriment radica en què va confirmar la hipòtesi d'Antoine L. Lavoisier que si la sosa càustica (NaOH) i la potassa càustica (KOH) reaccionaven amb els àcids de la mateixa manera que els òxids de plom i plata era perquè estaven formats de la combinació d'un metall amb l'oxigen, extrem que es va confirmar a l'aïllar el potassi i tan sols una setmana després el sodi per electròlisi de la sosa. A més, l'obtenció del potassi va permetre el descobriment d'altres elements, ja que donada la seva gran reactivitat és capaç de descompondre òxids al robar-los l'oxigen; d'aquesta manera van poder aïllar-se el silici, el bor i l'alumini.

Abundància i obtenció

El potassi constitueïx de l'orde del 2,4% en pes de l'escorça terrestre sent el setè més abundant. Donada la seva insolubilitat és molt difícil obtindre el metall pur a partir dels seus minerals. Així i tot, en antics llits marins i de llacs existixen gans dipòsits de minerals de potassi (carnalita, langbeinita, polihalita i silvita) en els que l'extracció del metall i les seves sals és econòmicament viable.

La principal mena de Potassi és la potassa que s'extrau a Califòrnia, Alemanya, Nou Mèxic, Utah i altres llocs. A Saskatchewan hi ha grans dipòsits de potassa a 900m de profunditat, que en el futur poden convertir-se en fonts importants de potassi i sals de potassi.

Els oceans també poden ser proveïdors de potassi, però en un volum qualsevol d'aigua salada, la quantitat de potassi present és molt de menor que la de sodi, disminuint el rendiment econòmic de l'operació.

Gay-Lussac i Louis J. Thénard van utilitzar al 1808 un mètode consistent a fondre la potassa i fer-la travessar ferro escalfat al blanc per a obtindre el potassi, mètode que es va emprar fins a 1823, any en què Brunner va obtindre el metall escalfant a alta temperatura una mescla de carbonat potàssic i carbó. Ambdós mètodes tenien un rendiment molt deficient, fins que Sainte-Claire Deville va descobrir que el mètode de Brunner millorava utilitzant en la mescla carbonat càlcic. En l'actualitat el metall s'obté per electròlisi del seu hidròxid en un procés que ha patit tan sols petites modificacions des de l'època de Davy.

Isòtops

Potassi en feldespat

Es coneixen disset isòtops de potassi, tres d'ells naturals K-39 (93,3%), K-40 (0,01%) i K-41 (6,7%); el K-40, amb un període de semidesintegració d'1,25E9 anys, decau a Ar-40 (11,2%) i Ca-40 (88,8%).

La desintegració del K-40 en Ar-40 s'empra com a mètode per a la datació de roques. El mètode K-Ar convencional es basa en la hipòtesi que les roques no contenien argó quan es van formar i que el format no va escapar d'elles si no que va ser retingut de manera que el present prové completament i exclusivament de la desintegració del potassi original. El mesurament de la quantitat de potassi i Ar-40 i aplicació d'aquest procediment de datació és adequat per a determinar l'edat de minerals com el feldespat volcànic, moscovita, biotita i hornblenda i en general les mostres de roques volcàniques i intrusives que no han patit alteració.

Més enllà de la datació, els isòtops de potassi s'han utilitzat molt en estudis del clima, així com en estudis sobre el cicle dels nutrients per ser un macronutrient requerit per a la vida.

L'isòtop K-40 està present en el calci natural en quantitat suficient com perquè els sacs de compostos de potassi comercial puguen emprar-se en les demostracions escolars com a font radioactiva.

Precaucions

El potassi sòlid reacciona violentament amb l'aigua, més fins i tot que el sodi, per la qual cosa s'ha de conservar immers en un líquid apropiat com oli o querosè.

Referències

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Potassi

• Enciclopèdia Lliure (castellà)
• Los Alamos National Laboratory – Potassi (anglès)
• webelements.com – Potassi (anglès)
• environmentalchemistry.com – Potassi (anglès)

Bibliografia

• Diccionario Enciclopedico hispanoamericano, Tom XVI, Barcelona, Montaner i Simón Editors, 1895.