Cloruro de potasio

El cloruro de potasio (KCl, o sal de potasio) es una sal de haluro metálico compuesta de potasio y cloro. Es inodoro y tiene una apariencia de cristal vítreo blanco o incoloro. El sólido se disuelve fácilmente en agua y sus soluciones tienen un sabor a sal. El cloruro de potasio se puede obtener de antiguos depósitos de lagos secos. El KCl se utiliza como fertilizante, en medicina, en aplicaciones científicas, ablandadores de agua domésticos (como sustituto de la sal de cloruro de sodio) y en el procesamiento de alimentos, donde puede conocerse como aditivo número E E508.

Ocurre naturalmente como el mineral silvita y en combinación con cloruro de sodio como silvinita.

Usos

Abono

La mayor parte del cloruro de potasio que se produce se usa para hacer fertilizante, llamado potasa, ya que el crecimiento de muchas plantas está limitado por la disponibilidad de potasio. El cloruro de potasio que se vende como fertilizante se conoce como muriato de potasa. La gran mayoría de los fertilizantes de potasa en todo el mundo se venden como muriato de potasa.

Cloruro de potasio, compacto, grado de fertilizante.

Uso médico

El potasio es vital en el cuerpo humano, y el cloruro de potasio por vía oral es el medio común para tratar el nivel bajo de potasio en la sangre, aunque también se puede administrar por vía intravenosa. Está en la Lista de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud. La sobredosis provoca hiperpotasemia que puede interrumpir la señalización celular hasta el punto de que el corazón se detenga, de manera reversible en el caso de algunas cirugías a corazón abierto.

Uso culinario

Se puede usar como sustituto de la sal en los alimentos, pero debido a su sabor débil, amargo y sin sal, a menudo se mezcla con sal de mesa común (cloruro de sodio) para mejorar el sabor y formar sal baja en sodio. La adición de 1 ppm de taumatina reduce considerablemente este amargor. También se informan quejas de amargura o sabor químico o metálico con el cloruro de potasio utilizado en los alimentos.

Industrial

Como materia prima química, se utiliza para la fabricación de hidróxido de potasio y potasio metálico. También se usa en medicina, inyecciones letales, aplicaciones científicas, procesamiento de alimentos, jabones y como sustituto de la sal de mesa sin sodio para las personas preocupadas por los efectos del sodio en la salud.

Se utiliza como complemento en la alimentación animal para aumentar el nivel de potasio en el pienso. Como beneficio adicional, se sabe que aumenta la producción de leche.

A veces se usa en solución como fluido de terminación en operaciones de petróleo y gas natural, además de ser una alternativa al cloruro de sodio en las unidades domésticas de ablandamiento de agua.

Los fabricantes de vidrio utilizan potasa granular como fundente, lo que reduce la temperatura a la que se funde la mezcla. Debido a que la potasa imparte una excelente claridad al vidrio, se usa comúnmente en anteojos, cristalería, televisores y monitores de computadora.

El KCl es útil como fuente de radiación beta para la calibración de equipos de monitorización de la radiación, porque el potasio natural contiene un 0,0118 % del isótopo ⁴⁰K. Un kilogramo de KCl produce 16350 becquereles de radiación, que consta de 89,28% beta y 10,72% gamma, con 1,46083 MeV. Para utilizar materiales disponibles en el mercado, es necesario cristalizarlos secuencialmente, utilizando temperatura controlada, para extraer KCl, que es objeto de investigación en curso. También emite un nivel relativamente bajo de rayos gamma de 511 keV a partir de la aniquilación de positrones, que se puede utilizar para calibrar escáneres médicos.

El cloruro de potasio se usa en algunos productos descongelantes diseñados para ser más seguros para las mascotas y las plantas, aunque estos tienen una calidad de fusión inferior al cloruro de calcio [temperatura mínima utilizable 12 °F (−11 °C) frente a −25 ° F (−32 °C)]. También se utiliza en varias marcas de agua embotellada.

El cloruro de potasio se usó una vez como agente extintor de incendios y en extintores de incendios portátiles y con ruedas. Conocido como químico seco Super-K, era más efectivo que los químicos secos a base de bicarbonato de sodio y era compatible con la espuma de proteína. Este agente cayó en desgracia con la introducción del químico seco de bicarbonato de potasio (Purple-K) a fines de la década de 1960, que era mucho menos corrosivo y más efectivo. Está clasificado para fuegos B y C.

Junto con el cloruro de sodio y el cloruro de litio, el cloruro de potasio se utiliza como fundente para la soldadura de aluminio con gas.

El cloruro de potasio también es un cristal óptico con un amplio rango de transmisión de 210 nm a 20 µm. Si bien son baratos, los cristales de KCl son higroscópicos. Esto limita su aplicación a entornos protegidos o usos a corto plazo, como la creación de prototipos. Expuesta al aire libre, la óptica de KCl se "pudrerá". Mientras que los componentes de KCl se usaban anteriormente para la óptica infrarroja, se han reemplazado por completo por cristales mucho más resistentes, como el seleniuro de zinc.

El cloruro de potasio se utiliza como escotóforo con la designación P10 en CRT de trazo oscuro, p. en el Skiatrón.

Toxicidad

Las cantidades típicas de cloruro de potasio que se encuentran en la dieta parecen ser generalmente seguras. Sin embargo, en grandes cantidades, el cloruro de potasio es tóxico. La LD50 del cloruro de potasio ingerido por vía oral es de aproximadamente 2,5 g/kg, o 190 gramos (6,7 oz) para una masa corporal de 75 kilogramos (165 lb). En comparación, la DL50 del cloruro de sodio (sal de mesa) es de 3,75 g/kg.

Por vía intravenosa, la DL50 del cloruro de potasio es mucho menor, entre 57,2 mg/kg y 66,7 mg/kg; esto se encuentra dividiendo la concentración letal de iones de potasio positivos (alrededor de 30 a 35 mg/kg) por la proporción en masa de iones de potasio en cloruro de potasio (alrededor de 0,52445 mg K⁺/mg KCl).

Propiedades químicas

Solubilidad

El KCl es soluble en una variedad de solventes polares.

Las soluciones de KCl son estándares comunes, por ejemplo, para la calibración de la conductividad eléctrica de soluciones (iónicas), ya que las soluciones de KCl son estables, lo que permite mediciones reproducibles. En solución acuosa, esencialmente se ioniza por completo en K⁺ y Cl⁻ iones.

Redox y la conversión a potasio metal

Aunque el potasio es más electropositivo que el sodio, el KCl se puede reducir al metal por reacción con sodio metálico a 850 °C porque el potasio más volátil se puede eliminar por destilación (consulte el principio de Le Chatelier):

<math alttext="{displaystyle {ce {KCl_{(l)}{}+ Na_{(l)} NaCl_{(l)}{}+ K_{(g)}}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">KCl()l)+Na()l)↽ ↽ − − − − ⇀ ⇀ NaCl()l)+K()g){fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif}} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft}}} {fnMicrosoft Principi}}}}}}} Na_{(l)}cantado= título NaCl_{(l)}{}+ K_{(g)}}}}<img alt="{displaystyle {ce {KCl_{(l)}{}+ Na_{(l)} NaCl_{(l)}{}+ K_{(g)}}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/62afc4bd1702c194e282cffef164e47f53be7ce5" style="vertical-align: -1.505ex; width:32.647ex; height:3.843ex;"/>

Este método es el método principal para producir potasio metálico. La electrólisis (usada para el sodio) falla debido a la alta solubilidad del potasio en el KCl fundido.

Propiedades físicas

"¡Raise banana yields using Israeli potassium chloride!", an ad above a highway in a banana-growing district of Hekou County, Yunnan, China

En condiciones ambientales, la estructura cristalina del cloruro de potasio es como la del NaCl. Adopta una estructura cúbica centrada en las caras conocida como fase B1 con una constante de red de aproximadamente 6,3 Å. Los cristales se escinden fácilmente en tres direcciones. Se adoptan otras fases polimórficas e hidratadas a altas presiones.

Algunas otras propiedades son

• Rango de transmisión: 210 nm a 20 μm
• Transmisión = 92% a 450 nm y sube linealmente al 94% a 16 μm
• Índice refractivo = 1.456 a 10 μm
• Pérdida de reflexión = 6,8% a 10 μm (dos superficies)
• dN/dT (eficiente de expansión)= −33.2×10⁻⁶/°C
• dL/dT (gradiente índice refractivo)= 40×10⁻⁶/°C
• Conductividad térmica = 0,036 W/(cm·K)
• umbral de daños (Newman y Novak): 4 GW/cm² 2 J/cm² (0,5 o 1 ns de pulso); 4.2 J/cm² (1.7 ns pulso Kovalev y Faizullov)

Al igual que con otros compuestos que contienen potasio, el KCl en forma de polvo da una llama lila.

Producción

Sylvite

Sylvinite

El cloruro de potasio se extrae de los minerales silvita, carnalita y potasa. También se extrae del agua salada y puede fabricarse por cristalización a partir de solución, flotación o separación electrostática de minerales adecuados. Es un subproducto de la producción de ácido nítrico a partir de nitrato de potasio y ácido clorhídrico.

La gran mayoría del cloruro de potasio se produce como potasa de grado agrícola e industrial en Saskatchewan, Canadá, así como en Rusia y Bielorrusia. Solo Saskatchewan representó más del 25 % de la producción mundial de potasa en 2017.

Métodos de laboratorio

El cloruro de potasio está disponible a bajo costo y rara vez se prepara intencionalmente en el laboratorio. Puede generarse tratando el hidróxido de potasio (u otras bases de potasio) con ácido clorhídrico:

KCl + H2O}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">KOH+HClrestablecimiento restablecimiento KCl+H2O{displaystyle {ce {KOH + HCl] KCl + H2O}} KCl + H2O}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3b2a3bc416e107273eedabb8647b57929fb2ede9" style="vertical-align: -1.005ex; width:28.943ex; height:2.843ex;"/>

Esta conversión es una reacción de neutralización ácido-base. A continuación, la sal resultante se puede purificar mediante recristalización. Otro método sería permitir que el potasio se queme en presencia de cloro gaseoso, también una reacción muy exotérmica:

2 KCl}}}" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">2K+Cl2restablecimiento restablecimiento 2KCl{displaystyle {ce {2 K + Cl2] 2 KCl}}} 2 KCl}}}" aria-hidden="true" class="mwe-math-fallback-image-inline" src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/782e7aaf98dd933d29e68115cf9f31bb482fcfd7" style="vertical-align: -1.005ex; width:20.356ex; height:2.843ex;"/>