Potasio

El potasio es un elemento químico con el símbolo K (del neolatín kalium) y el número atómico 19. El potasio es un metal blanco plateado que es lo suficientemente suave como para cortarlo con un cuchillo con poca fuerza.El potasio metálico reacciona rápidamente con el oxígeno atmosférico para formar peróxido de potasio blanco escamoso en solo unos segundos de exposición. Primero se aisló de la potasa, las cenizas de las plantas, de donde deriva su nombre. En la tabla periódica, el potasio es uno de los metales alcalinos, todos los cuales tienen un solo electrón de valencia en la capa externa de electrones, que se elimina fácilmente para crear un ion con carga positiva, un catión que se combina con aniones para formar sales.. El potasio en la naturaleza se encuentra solo en sales iónicas. El potasio elemental reacciona vigorosamente con el agua, generando suficiente calor para encender el hidrógeno emitido en la reacción y ardiendo con una llama de color lila. Se encuentra disuelto en agua de mar (que es 0,04% de potasio en peso), y ocurre en muchos minerales como la ortoclasa, un componente común de los granitos y otras rocas ígneas.

El potasio es químicamente muy similar al sodio, el elemento anterior en el grupo 1 de la tabla periódica. Tienen una primera energía de ionización similar, lo que permite que cada átomo ceda su único electrón externo. Se sospechó en 1702 que eran elementos distintos que se combinaban con los mismos aniones para formar sales similares, y se comprobó en 1807 mediante electrólisis. El potasio natural se compone de tres isótopos, de los cualesK es radiactivo. Trazas deK se encuentran en todo el potasio, y es el radioisótopo más común en el cuerpo humano.

Los iones de potasio son vitales para el funcionamiento de todas las células vivas. La transferencia de iones de potasio a través de las membranas de las células nerviosas es necesaria para la transmisión nerviosa normal; La deficiencia y el exceso de potasio pueden provocar numerosos signos y síntomas, incluido un ritmo cardíaco anormal y diversas anomalías electrocardiográficas. Las frutas y verduras frescas son buenas fuentes dietéticas de potasio. El cuerpo responde a la entrada de potasio en la dieta, lo que eleva los niveles séricos de potasio, con un cambio de potasio desde el exterior hacia el interior de las células y un aumento en la excreción de potasio por los riñones.

La mayoría de las aplicaciones industriales del potasio aprovechan la alta solubilidad en agua de los compuestos de potasio, como los jabones de potasio. La producción intensiva de cultivos agota rápidamente el potasio del suelo, y esto se puede remediar con fertilizantes agrícolas que contienen potasio, lo que representa el 95 % de la producción química mundial de potasio.

Etimología

El nombre en inglés del elemento potasio proviene de la palabra potasa, que se refiere a un método antiguo para extraer varias sales de potasio: colocar en una olla la ceniza de madera quemada u hojas de árboles, agregar agua, calentar y evaporar la solución. Cuando Humphry Davy aisló por primera vez el elemento puro mediante electrólisis en 1807, lo llamó potasio, que derivó de la palabra potasa.

El símbolo K proviene de kali, a su vez de la palabra raíz alkali, que a su vez proviene del árabe: القَلْيَه al-qalyah 'cenizas de plantas'. En 1797, el químico alemán Martin Klaproth descubrió la "potasa" en los minerales leucita y lepidolita, y se dio cuenta de que la "potasa" no era un producto del crecimiento de las plantas, sino que en realidad contenía un nuevo elemento, al que propuso llamar kali. En 1807, Humphry Davy produjo el elemento mediante electrólisis: en 1809, Ludwig Wilhelm Gilbert propuso el nombre Kalium para el "potasio" de Davy. En 1814, el químico sueco Berzelius abogó por el nombre kalium para el potasio,k _

Los países de habla inglesa y francesa adoptaron el nombre Potasio de Davy y Gay-Lussac/Thénard, mientras que los países germánicos adoptaron el nombre Kalium de Gilbert/Klaproth. El "Libro de Oro" de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada ha designado el símbolo químico oficial como K.

Propiedades

Físico

El potasio es el segundo metal menos denso después del litio. Es un sólido blando con un punto de fusión bajo y se puede cortar fácilmente con un cuchillo. El potasio recién cortado tiene una apariencia plateada, pero comienza a deslustrarse hacia el gris inmediatamente después de la exposición al aire. En una prueba de llama, el potasio y sus compuestos emiten un color lila con una longitud de onda de emisión máxima de 766,5 nanómetros.

Los átomos neutros de potasio tienen 19 electrones, uno más que la configuración del gas noble argón. Debido a su baja energía de primera ionización de 418,8 kJ/mol, es mucho más probable que el átomo de potasio pierda el último electrón y adquiera una carga positiva, aunque el alcalide K tiene carga negativa.Los iones no son imposibles. Por el contrario, la segunda energía de ionización es muy alta (3052 kJ/mol).

Químico

El potasio reacciona con los componentes de oxígeno, agua y dióxido de carbono en el aire. Con oxígeno forma peróxido de potasio. Con agua, el potasio forma hidróxido de potasio. La reacción del potasio con el agua puede ser violentamente exotérmica, especialmente porque el hidrógeno gaseoso coproducido puede encenderse. Debido a esto, el potasio y la aleación líquida de sodio y potasio (NaK) son potentes desecantes, aunque ya no se usan como tales.

Compuestos

Tres óxidos de potasio están bien estudiados: óxido de potasio (K ₂ O), peróxido de potasio (K ₂ O ₂) y superóxido de potasio (KO ₂). Los compuestos binarios de potasio-oxígeno reaccionan con el agua formando hidróxido de potasio.

El hidróxido de potasio (KOH) es una base fuerte. Ilustrando su carácter hidrofílico, se pueden disolver hasta 1,21 kg de KOH en un solo litro de agua. Rara vez se encuentra KOH anhidro. El KOH reacciona fácilmente con el dióxido de carbono para producir carbonato de potasio y, en principio, podría usarse para eliminar las trazas del gas del aire. Al igual que el hidróxido de sodio estrechamente relacionado, el hidróxido de potasio reacciona con las grasas para producir jabones.

En general, los compuestos de potasio son iónicos y, debido a la alta energía de hidratación del Kion, tienen una excelente solubilidad en agua. Las principales especies en disolución acuosa son los complejos acuosos [K(H₂O)_norte]donde n = 6 y 7. El heptafluorotantalato de potasio es un intermediario en la purificación de tantalio del contaminante persistente de niobio.

Los compuestos organopotásicos ilustran compuestos no iónicos de potasio. Presentan enlaces K---C covalentes altamente polares. Los ejemplos incluyen bencil potasio. El potasio se intercala en el grafito para dar una variedad de compuestos, incluido el KC8.

Isótopos

Hay 25 isótopos conocidos de potasio, tres de los cuales ocurren naturalmente:K (93,3%),K (0,0117 %), yK (6,7%). De forma naturalK tiene una vida media de 1.250 × 10 años. Se descompone a estableAr por captura de electrones o emisión de positrones (11.2%) o estableCa por desintegración beta (88,8%). La decadencia deK aAr es la base de un método común para datar rocas. El método convencional 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 subsiguiente (Ar) se retuvo cuantitativamente. Los minerales se fechan midiendo la concentración de potasio y la cantidad de radiogénicos.Ar que se ha acumulado. Los minerales más adecuados para la datación incluyen biotita, moscovita, hornblenda metamórfica y feldespato volcánico; Las muestras de rocas enteras de flujos volcánicos e intrusivos poco profundos también se pueden fechar si no están alteradas. Aparte de la datación, los isótopos de potasio se han utilizado como marcadores en estudios de meteorización y para estudios de ciclo de nutrientes porque el potasio es un macronutriente necesario para la vida.

El K se encuentra en el potasio natural (y, por lo tanto, en algunos sustitutos comerciales de la sal) en cantidad suficiente para que se puedan usar bolsas grandes de esos sustitutos como fuente radiactiva para demostraciones en el aula.K es el radioisótopo con mayor abundancia en el cuerpo. En animales y personas sanas,K representa la mayor fuente de radiactividad, mayor incluso quec _ En un cuerpo humano de 70 kg de masa, unos 4.400 núcleos deK decae por segundo. La actividad del potasio natural es de 31 Bq/g.

Formación y distribución cósmica

El potasio se forma en las supernovas por nucleosíntesis a partir de átomos más ligeros. El potasio se crea principalmente en las supernovas de tipo II a través de un proceso explosivo de combustión de oxígeno. El K también se forma en la nucleosíntesis del proceso s y en el proceso de combustión del neón.

El potasio es el vigésimo elemento más abundante en el sistema solar y el decimoséptimo elemento más abundante por peso en la Tierra. Constituye alrededor del 2,6% del peso de la corteza terrestre y es el séptimo elemento más abundante en la corteza. La concentración de potasio en el agua de mar es de 0,39 g/L (0,039 p/v%), aproximadamente una vigésimo séptima parte de la concentración de sodio.

Potasa

La potasa es principalmente una mezcla de sales de potasio porque las plantas tienen poco o ningún contenido de sodio, y el resto del contenido mineral principal de una planta consiste en sales de calcio de solubilidad relativamente baja en agua. Si bien la potasa se ha utilizado desde la antigüedad, no se entendía su composición. Georg Ernst Stahl obtuvo evidencia experimental que lo llevó a sugerir la diferencia fundamental de las sales de sodio y potasio en 1702, y Henri Louis Duhamel du Monceau pudo probar esta diferencia en 1736. La composición química exacta de los compuestos de potasio y sodio, y el estado como elemento químico del potasio y el sodio, no se conocía entonces, por lo que Antoine Lavoisier no incluyó el álcali en su lista de elementos químicos en 1789.Durante mucho tiempo, las únicas aplicaciones significativas de la potasa fueron la producción de vidrio, lejía, jabón y pólvora como nitrato de potasio. Los jabones de potasio de grasas animales y aceites vegetales fueron especialmente apreciados porque tienden a ser más solubles en agua y de textura más suave, por lo que se conocen como jabones suaves. El descubrimiento de Justus Liebig en 1840 de que el potasio es un elemento necesario para las plantas y que la mayoría de los tipos de suelo carecen de potasio provocó un fuerte aumento en la demanda de sales de potasio. La ceniza de madera de los abetos se usó inicialmente como fuente de sal de potasio para fertilizantes, pero, con el descubrimiento en 1868 de depósitos minerales que contenían cloruro de potasio cerca de Staßfurt, Alemania, la producción de fertilizantes que contenían potasio comenzó a escala industrial.Se descubrieron otros depósitos de potasa y, en la década de 1960, Canadá se convirtió en el productor dominante.

Metal

El potasio metálico fue aislado por primera vez en 1807 por Humphry Davy, quien lo derivó por electrólisis de KOH fundido con la pila voltaica recién descubierta. El potasio fue el primer metal que se aisló por electrólisis. Posteriormente, en el mismo año, Davy informó sobre la extracción del sodio metálico de un derivado mineral (sosa cáustica, NaOH o lejía) en lugar de una sal vegetal, mediante una técnica similar, lo que demuestra 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, pasó algún tiempo antes de que esta opinión fuera universalmente aceptada.

Debido a la sensibilidad del potasio al agua y al aire, normalmente se emplean técnicas sin aire para manipular el elemento. No reacciona frente al nitrógeno y los hidrocarburos saturados como el aceite mineral o el queroseno. Se disuelve fácilmente en amoníaco líquido, hasta 480 g por 1000 g de amoníaco 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. El potasio reacciona lentamente con el amoníaco para formar KNH₂, pero esta reacción se acelera con cantidades diminutas de sales de metales de transición. Debido a que puede reducir las sales al metal, el potasio se usa a menudo como reductor en la preparación de metales finamente divididos a partir de sus sales por el método de Rieke. Ilustrativa es la preparación de magnesio:MgCl₂+ 2 K → Mg + 2 KCl

Geología

El potasio elemental no se encuentra en la naturaleza debido a su alta reactividad. Reacciona violentamente con el agua (consulte la sección Precauciones a continuación) y también reacciona con el oxígeno. La ortoclasa (feldespato de potasio) es un mineral formador de rocas común. El granito, por ejemplo, contiene un 5 % de potasio, muy por encima de la media de la corteza terrestre. Silvita (KCl), carnalita (KCl·MgCl₂·6(H₂O)), kainita (MgSO₄·KCl·3H₂O) y langbeinita (MgSO₄·K₂ASI QUE₄) son los minerales que se encuentran en grandes depósitos de evaporitas en todo el mundo. Los depósitos a menudo muestran capas que comienzan con la menos soluble en el fondo y la más soluble en la parte superior. Los depósitos de nitro (nitrato de potasio) se forman por descomposición de materia orgánica en contacto con la atmósfera, principalmente en cuevas; Debido a la buena solubilidad en agua del nitro, la formación de depósitos más grandes requiere condiciones ambientales especiales.

Rol biológico

El potasio es el octavo o noveno elemento más común en masa (0,2%) en el cuerpo humano, por lo que un adulto de 60 kg contiene un total de unos 120 g de potasio. El cuerpo tiene tanto potasio como azufre y cloro, y solo el calcio y el fósforo son más abundantes (con la excepción de los omnipresentes elementos CHON). Los iones de potasio están presentes en una amplia variedad de proteínas y enzimas.

Función bioquímica

Los niveles de potasio influyen en múltiples procesos fisiológicos, incluidos

• potencial de reposo de la membrana celular y la propagación de potenciales de acción en el tejido neuronal, muscular y cardíaco. Debido a las propiedades electrostáticas y químicas, Klos iones son más grandes que el NaLos iones, y los canales iónicos y las bombas en las membranas celulares pueden diferenciar entre los dos iones, bombeando activamente o pasando pasivamente uno de los dos iones mientras bloquean el otro.
• secreción y acción hormonal
• tono vascular
• control de la presión arterial sistémica
• motilidad gastrointestinal
• homeostasis ácido-base
• metabolismo de la glucosa y la insulina
• acción mineralocorticoide
• capacidad de concentración renal
• equilibrio de líquidos y electrolitos

Homeostasis

La homeostasis del potasio denota el mantenimiento del contenido corporal total de potasio, el nivel de potasio en plasma y la proporción de las concentraciones de potasio intracelular y extracelular dentro de límites estrechos, frente a la ingesta pulsátil (comidas), la excreción renal obligatoria y los cambios entre intracelular y extracelular. compartimentos

Niveles plasmáticos

El potasio plasmático normalmente se mantiene entre 3,5 y 5,5 milimoles (mmol) [o miliequivalentes (mEq)] por litro mediante múltiples mecanismos. Los niveles fuera de este rango están asociados con una tasa creciente de muerte por múltiples causas, y algunas enfermedades cardíacas, renales y pulmonares progresan más rápidamente si los niveles séricos de potasio no se mantienen dentro del rango normal.

Una comida promedio de 40 a 50 mmol presenta al cuerpo más potasio del que está presente en todo el plasma (20 a 25 mmol). Sin embargo, este aumento hace que el potasio plasmático aumente solo un 10% como máximo como resultado de la eliminación rápida y eficiente por mecanismos tanto renales como extrarrenales.

La hipopotasemia, una deficiencia de potasio en el plasma, puede ser fatal si es grave. Las causas comunes son el aumento de las pérdidas gastrointestinales (vómitos, diarrea) y el aumento de las pérdidas renales (diuresis). Los síntomas de deficiencia incluyen debilidad muscular, íleo paralítico, anomalías en el ECG, respuesta refleja disminuida; y en casos severos, parálisis respiratoria, alcalosis y arritmia cardíaca.

Mecanismos de control

El contenido de potasio en el plasma está estrictamente controlado por cuatro mecanismos básicos, que tienen varios nombres y clasificaciones. Los cuatro son 1) un sistema reactivo de retroalimentación negativa, 2) un sistema reactivo de retroalimentación, 3) un sistema predictivo o circadiano y 4) un sistema de transporte interno o de membrana celular. En conjunto, los tres primeros a veces se denominan "sistema externo de homeostasis del potasio"; y los dos primeros, el "sistema de homeostasis del potasio reactivo".

• El sistema de retroalimentación negativa reactiva se refiere al sistema que induce la secreción renal de potasio en respuesta a un aumento en el potasio plasmático (ingesta de potasio, desplazamiento fuera de las células o infusión intravenosa).
• El sistema de alimentación hacia adelante reactivo se refiere a un sistema que no se comprende del todo y que induce la secreción renal de potasio en respuesta a la ingestión de potasio antes de cualquier aumento del potasio plasmático. Esto probablemente lo inician los receptores de potasio de las células intestinales que detectan el potasio ingerido y desencadenan señales vagales aferentes a la glándula pituitaria.
• El sistema predictivo o circadiano aumenta la secreción renal de potasio durante las horas de las comidas (p. ej., durante el día para los seres humanos, durante la noche para los roedores), independientemente de la presencia, cantidad o ausencia de ingesta de potasio. Está mediado por un oscilador circadiano en el núcleo supraquiasmático del cerebro (reloj central), que hace que el riñón (reloj periférico) secrete potasio de esta manera rítmica circadiana.
• El sistema de transporte de iones mueve el potasio a través de la membrana celular mediante dos mecanismos. Uno es activo y bombea sodio fuera y potasio dentro de la célula. El otro es pasivo y permite que el potasio se escape de la célula. Los cationes de potasio y sodio influyen en la distribución de fluidos entre los compartimentos intracelular y extracelular por fuerzas osmóticas. El movimiento de potasio y sodio a través de la membrana celular está mediado por la bomba Na+/K+-ATPasa.Esta bomba de iones usa ATP para bombear tres iones de sodio fuera de la célula y dos iones de potasio dentro de la célula, creando un gradiente electroquímico y una fuerza electromotriz a través de la membrana celular. Los canales de iones de potasio altamente selectivos (que son tetrámeros) son cruciales para la hiperpolarización dentro de las neuronas después de que se activa un potencial de acción, por citar un ejemplo. El canal de iones de potasio descubierto más recientemente es KirBac3.1, lo que hace 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 procarióticas.

Filtración, reabsorción y excreción renal

El manejo renal del potasio está estrechamente relacionado con el manejo del sodio. El potasio es el catión principal (ion positivo) dentro de las células animales [150 mmol/L, (4,8 g)], mientras que el sodio es el catión principal del líquido extracelular [150 mmol/L, (3,345 g)]. En los riñones, cada día se filtran unos 180 litros de plasma a través de los glomérulos hacia los túbulos renales. Este filtrado implica unos 600 g de sodio y 33 g de potasio. Dado que es probable que la dieta reemplace de 1 a 10 g de sodio y de 1 a 4 g de potasio, el filtrado renal debe reabsorber de manera eficiente el resto del plasma.

El sodio se reabsorbe para mantener el volumen extracelular, la presión osmótica y la concentración sérica de sodio dentro de límites estrechos. El potasio se reabsorbe para mantener la concentración sérica de potasio dentro de límites estrechos. Las bombas de sodio en los túbulos renales funcionan para reabsorber el sodio. El potasio debe conservarse, pero debido a que la cantidad de potasio en el plasma sanguíneo es muy pequeña y la reserva de potasio en las células es unas 30 veces mayor, la situación no es tan crítica para el potasio. Dado que el potasio se mueve pasivamente en contracorriente al sodio en respuesta a un aparente (pero no real) equilibrio de Donnan,la orina nunca puede descender por debajo de la concentración de potasio en el suero, excepto a veces excretando agua activamente al final del procesamiento. El potasio se excreta dos veces y se reabsorbe tres veces antes de que la orina llegue a los túbulos colectores. En ese momento, la orina suele tener aproximadamente la misma concentración de potasio que el plasma. Al final del procesamiento, se secreta potasio una vez más si los niveles séricos son demasiado altos.

Sin ingesta de potasio, se excreta en alrededor de 200 mg por día hasta que, en aproximadamente una semana, el potasio en el suero disminuye a un nivel levemente deficiente de 3,0 a 3,5 mmol/L. Si todavía se retiene el potasio, la concentración continúa cayendo hasta que una deficiencia severa causa la muerte.

El potasio se mueve pasivamente a través de los poros de la membrana celular. Cuando los iones se mueven a través de los transportadores de iones (bombas), hay una puerta en las bombas a ambos lados de la membrana celular y solo se puede abrir una puerta a la vez. Como resultado, se fuerzan aproximadamente 100 iones por segundo. El canal de iones tiene solo una puerta, y solo un tipo de ion puede fluir a través de 10 millones a 100 millones de iones por segundo. Se requiere calcio para abrir los poros, aunque el calcio puede funcionar a la inversa al bloquear al menos uno de los poros. Los grupos carbonilo dentro del poro en los aminoácidos imitan la hidratación del agua que tiene lugar en la solución de agua por la naturaleza de las cargas electrostáticas en cuatro grupos carbonilo dentro del poro.

Nutrición

Recomendaciones dietéticas

La Academia Nacional de Medicina de EE. UU. (NAM), en nombre de EE. UU. y Canadá, establece los requisitos promedio estimados (EAR) y las raciones dietéticas recomendadas (RDA) o las ingestas adecuadas (AI) para cuando no hay suficiente información para establecer EAR. y RDA. En conjunto, las EAR, RDA, AI y UL se denominan ingestas dietéticas de referencia.

Tanto para hombres como para mujeres menores de 9 años, los IA para el potasio son: 400 mg de potasio para bebés de 0 a 6 meses, 860 mg de potasio para bebés de 7 a 12 meses, 2000 mg de potasio para niños de 1 a 3 años y 2300 mg de potasio para niños de 4 a 8 años.

Para hombres de 9 años de edad y mayores, las IA para el potasio son: 2500 mg de potasio para hombres de 9 a 13 años, 3000 mg de potasio para hombres de 14 a 18 años y 3400 mg para hombres que 19 años de edad y mayores.

Para las mujeres de 9 años de edad en adelante, las IA para el potasio son: 2300 mg de potasio para mujeres de 9 a 18 años y 2600 mg de potasio para mujeres de 19 años de edad en adelante.

Para las mujeres embarazadas y lactantes, las IA para el potasio son: 2600 mg de potasio para mujeres embarazadas de 14 a 18 años, 2900 mg para mujeres embarazadas de 19 años de edad y mayores; además, 2500 mg de potasio para mujeres lactantes de 14 a 18 años y 2800 mg para mujeres lactantes mayores de 19 años. En cuanto a la seguridad, la NAM también establece niveles máximos de ingesta tolerable (UL) para vitaminas y minerales, pero para el potasio la evidencia fue insuficiente, por lo que no se estableció un UL.

A partir de 2004, la mayoría de los adultos estadounidenses consumen menos de 3000 mg.

Asimismo, en la Unión Europea, en particular en Alemania e Italia, la ingesta insuficiente de potasio es algo común. El Servicio Nacional de Salud Británico recomienda una ingesta similar, diciendo que los adultos necesitan 3500 mg por día y que cantidades excesivas pueden causar problemas de salud como dolor de estómago y diarrea.

Previamente, la Ingesta Adecuada para adultos se fijó en 4.700 mg por día. En 2019, las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina revisaron la IA para el potasio a 2600 mg/día para mujeres de 19 años o más y 3400 mg/día para hombres de 19 años o más.

Fuentes de comida

El potasio está presente en todas las frutas, verduras, carnes y pescados. Los alimentos con altas concentraciones de potasio incluyen el ñame, el perejil, los albaricoques secos, la leche, el chocolate, todas las nueces (especialmente las almendras y los pistachos), las papas, los brotes de bambú, los plátanos, los aguacates, el agua de coco, la soya y el salvado.

El USDA enumera la pasta de tomate, el jugo de naranja, las hojas de remolacha, los frijoles blancos, las papas, los plátanos, los plátanos, los albaricoques y muchas otras fuentes dietéticas de potasio, clasificadas en orden descendente según el contenido de potasio. El potasio de un día está en 5 plátanos u 11 bananas.

Ingesta deficiente

Las dietas bajas en potasio pueden provocar hipertensión e hipopotasemia.

Suplementación

Los suplementos de potasio se usan más ampliamente junto con diuréticos que bloquean la reabsorción de sodio y agua aguas arriba del túbulo distal (tiazidas y diuréticos de asa), porque esto promueve una mayor secreción de potasio en el túbulo distal, con el consiguiente aumento de la excreción de potasio. Hay disponible una variedad de suplementos recetados y de venta libre. El cloruro de potasio se puede disolver en agua, pero el sabor salado/amargo hace que los suplementos líquidos sean desagradables al paladar. Las dosis típicas oscilan entre 10 mmol (400 mg) y 20 mmol (800 mg). El potasio también está disponible en tabletas o cápsulas, que están formuladas para permitir que el potasio se filtre lentamente de una matriz, ya que las concentraciones muy altas de iones de potasio que se encuentran junto a una tableta sólida pueden dañar la mucosa gástrica o intestinal. Por esta razón, las píldoras de potasio sin receta están limitadas por ley en los EE. UU. a un máximo de 99 mg de potasio.

Dado que los riñones son el sitio de excreción de potasio, las personas con insuficiencia renal corren el riesgo de hiperpotasemia si no se restringen el potasio y los suplementos dietéticos. Cuanto más severa es la deficiencia, más severa es la restricción necesaria para evitar la hiperpotasemia.

Un metanálisis concluyó que un aumento de 1640 mg en la ingesta diaria de potasio se asoció con un 21 % menos de riesgo de accidente cerebrovascular. El cloruro de potasio y el bicarbonato de potasio pueden ser útiles para controlar la hipertensión leve. En 2017, el potasio ocupó el puesto 37 entre los medicamentos recetados con más frecuencia en los Estados Unidos, con más de 19 millones de recetas.

Detección por papilas gustativas

El potasio se puede detectar por el gusto porque desencadena tres de los cinco tipos de sensaciones gustativas, según la concentración. Las soluciones diluidas de iones de potasio tienen un sabor dulce, lo que permite concentraciones moderadas en la leche y los jugos, mientras que las concentraciones más altas se vuelven cada vez más amargas/alcalinas y, finalmente, también saladas al gusto. La combinación de amargor y salinidad de las soluciones con alto contenido de potasio hace que la suplementación con altas dosis de potasio mediante bebidas líquidas sea un desafío para la palatabilidad.

Producción comercial

Minería

Las sales de potasio como carnalita, langbeinita, polihalita y silvita forman grandes depósitos de evaporita en fondos de lagos y fondos marinos antiguos, lo que hace que la extracción de sales de potasio en estos ambientes sea comercialmente viable. La principal fuente de potasio, la potasa, se extrae en Canadá, Rusia, Bielorrusia, Kazajstán, Alemania, Israel, Estados Unidos, Jordania y otros lugares del mundo.Los primeros depósitos extraídos se ubicaron cerca de Staßfurt, Alemania, pero los depósitos se extienden desde Gran Bretaña sobre Alemania hasta Polonia. Están ubicados en Zechstein y fueron depositados en el Pérmico medio a tardío. Los depósitos más grandes jamás encontrados se encuentran a 1.000 metros (3.300 pies) por debajo de la superficie de la provincia canadiense de Saskatchewan. Los depósitos están ubicados en Elk Point Group producidos en el Devónico Medio. Saskatchewan, donde han operado varias minas grandes desde la década de 1960, fue pionera en la técnica de congelación de arenas húmedas (la formación Blairmore) para impulsar pozos de mina a través de ellas. La principal empresa minera de potasa en Saskatchewan hasta su fusión fue Potash Corporation of Saskatchewan, ahora Nutrien.Israel y Jordania utilizan el agua del Mar Muerto como fuente de potasa, mientras que la concentración en los océanos normales es demasiado baja para la producción comercial a los precios actuales.

Extracción química

Se utilizan varios métodos para separar las sales de potasio de los compuestos de sodio y magnesio. El método más utilizado es la precipitación fraccionada utilizando las diferencias de solubilidad de las sales. La separación electrostática de la mezcla de sal molida también se usa en algunas minas. Los desechos de sodio y magnesio resultantes se almacenan bajo tierra o se acumulan en montones de escoria. La mayor parte del mineral de potasio extraído termina como cloruro de potasio después del procesamiento. La industria de los minerales se refiere al cloruro de potasio como potasa, muriato de potasa o simplemente MOP.

El potasio metálico puro se puede aislar mediante electrólisis de su hidróxido en un proceso que ha cambiado poco desde que Humphry Davy lo utilizó por primera vez en 1807. Aunque el proceso de electrólisis se desarrolló y utilizó a escala industrial en la década de 1920, el método térmico mediante la reacción de sodio 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 sodio y potasio se logra cambiando el tiempo de reacción y la cantidad de sodio utilizada en la reacción. El proceso de Griesheimer que emplea la reacción de fluoruro de potasio con carburo de calcio también se usó para producir potasio.Na + KCl → NaCl + K (método térmico) 2 KF + CaC₂→ 2K + CaF₂+ 2 C (proceso de Griesheimer)

El potasio metálico de grado reactivo cuesta alrededor de $10,00/libra ($22/kg) en 2010 cuando se compra por tonelada. El metal de menor pureza es considerablemente más barato. El mercado es volátil porque el almacenamiento a largo plazo del metal es difícil. Debe almacenarse en una atmósfera seca de gas inerte o aceite mineral anhidro para evitar la formación de una capa superficial de superóxido de potasio, un explosivo sensible a la presión que detona cuando se raya. La explosión resultante a menudo inicia un incendio difícil de extinguir.

Identificación de cationes

El potasio ahora se cuantifica mediante técnicas de ionización, pero en un momento se cuantificaba mediante análisis gravimétrico.

Los reactivos utilizados para precipitar las sales de potasio incluyen tetrafenilborato de sodio, ácido hexacloroplatínico y cobaltinitrito de sodio en respectivamente tetrafenilborato de potasio, hexacloroplatinato de potasio y cobaltinitrito de potasio. La reacción con cobaltinitrito de sodio es ilustrativa:3K + Na ₃ [Co(NO ₂) ₆ ] → K ₃ [Co(NO ₂) ₆ ] + 3Na

El cobaltinitrito de potasio se obtiene como un sólido amarillo.

Usos comerciales

Fertilizante

Los iones de potasio son un componente esencial de la nutrición de las plantas y se encuentran en la mayoría de los tipos de suelo. Se utilizan como fertilizante en agricultura, horticultura y cultivo hidropónico en forma de cloruro (KCl), sulfato (K₂ASI QUE₄) o nitrato (KNO₃), que representa la 'K' en 'NPK'. Los fertilizantes agrícolas consumen el 95 % de la producción química mundial de potasio, y alrededor del 90 % de este potasio se suministra como KCl. El contenido de potasio de la mayoría de las plantas oscila entre el 0,5 % y el 2 % del peso cosechado de los cultivos, expresado convencionalmente como cantidad de K₂O. La agricultura moderna de alto rendimiento depende de los fertilizantes para reemplazar el potasio que se pierde en la cosecha. La mayoría de los fertilizantes agrícolas contienen cloruro de potasio, mientras que el sulfato de potasio se usa para cultivos sensibles al cloruro o cultivos que necesitan un mayor contenido de azufre. El sulfato se produce principalmente por descomposición de los minerales complejos kainita (MgSO₄·KCl·3H₂O) y langbeinita (MgSO₄·K₂ASI QUE₄). Solo unos pocos fertilizantes contienen nitrato de potasio. En 2005, alrededor del 93% de la producción mundial de potasio fue consumida por la industria de fertilizantes. Además, el potasio puede desempeñar un papel clave en el ciclo de nutrientes al controlar la composición de la cama.

Uso medico

Citrato de potasio

El citrato de potasio se usa para tratar una condición de cálculos renales llamada acidosis tubular renal.

Cloruro de potasio

El potasio, en forma de cloruro de potasio, se usa como medicamento para tratar y prevenir niveles bajos de potasio en la sangre. El nivel bajo de potasio en la sangre puede ocurrir debido a vómitos, diarrea o ciertos medicamentos. Se administra mediante una inyección lenta en una vena o por vía oral.

Aditivos alimentarios

Tartrato de potasio y sodio (KNaC₄H₄O₆, sal Rochelle) es un constituyente principal de algunas variedades de levadura en polvo; también se utiliza en el plateado de espejos. Bromato de potasio (KBrO₃) es un oxidante fuerte (E924), que se utiliza para mejorar la resistencia y la altura de la masa. Bisulfito de potasio (KHSO₃) se utiliza como conservante de alimentos, por ejemplo, en la elaboración de vino y cerveza (pero no en carnes). También se utiliza para blanquear tejidos y paja, y en el curtido de pieles.

Industrial

Los principales productos químicos del potasio son el hidróxido de potasio, el carbonato de potasio, el sulfato de potasio y el cloruro de potasio. Anualmente se producen megatones de estos compuestos.

El hidróxido de potasio KOH es una base fuerte, que se utiliza en la industria para neutralizar ácidos fuertes y débiles, para controlar el pH y para fabricar sales de potasio. También se utiliza para saponificar grasas y aceites, en limpiadores industriales y en reacciones de hidrólisis, por ejemplo de ésteres.

Nitrato de potasio (KNO₃) o el salitre se obtiene de fuentes naturales como el guano y las evaporitas o se fabrica mediante el proceso Haber; es el oxidante de la pólvora (pólvora negra) y un importante fertilizante agrícola. El cianuro de potasio (KCN) se utiliza industrialmente para disolver cobre y metales preciosos, en particular plata y oro, formando complejos. Sus aplicaciones incluyen minería de oro, galvanoplastia y electroformado de estos metales; también se usa en síntesis orgánica para hacer nitrilos. Carbonato de potasio (K₂CO₃o potasa) se utiliza en la fabricación de vidrio, jabón, tubos de televisión en color, lámparas fluorescentes, tintes y pigmentos textiles. Permanganato de potasio (KMnO₄) es una sustancia oxidante, blanqueadora y purificadora y se utiliza para la producción de sacarina. Clorato de potasio (KClO₃) se añade a fósforos y explosivos. El bromuro de potasio (KBr) se usaba anteriormente como sedante y en fotografía.

Mientras que el cromato de potasio (K₂CRO₄) se utiliza en la fabricación de una serie de diferentes productos comerciales como tintas, tintes, tintes para madera (al reaccionar con el ácido tánico de la madera), explosivos, fuegos artificiales, papel matamoscas y cerillas de seguridad, así como en el curtido de cuero, todos estos usos se deben a la química del ion cromato más que a la del ion potasio.

Usos de nicho

Hay miles de usos de varios compuestos de potasio. Un ejemplo es el superóxido de potasio, KO₂, un sólido naranja que actúa como fuente portátil de oxígeno y absorbente de dióxido de carbono. Es ampliamente utilizado en sistemas de respiración en minas, submarinos y naves espaciales ya que ocupa menos volumen que el oxígeno gaseoso.4 KO ₂+ 2CO2 → 2K _{_2}CO₃+ 3O ₂

Otro ejemplo es el cobaltinitrito de potasio, K₃[Co(NO₂)₆], que se utiliza como pigmento de artista bajo el nombre de Aureolin o Cobalt Yellow.

Los isótopos estables de potasio pueden enfriarse con láser y usarse para investigar problemas tecnológicos y fundamentales en la física cuántica. Los dos isótopos bosónicos poseen resonancias de Feshbach convenientes para permitir estudios que requieren interacciones sintonizables, mientras que K es uno de los dos únicos fermiones estables entre los metales alcalinos.

Usos de laboratorio

Una aleación de sodio y potasio, NaK es un líquido que se utiliza como medio de transferencia de calor y desecante para producir disolventes secos y sin aire. También se puede utilizar en destilación reactiva. La aleación ternaria de 12% Na, 47% K y 41% Cs tiene el punto de fusión más bajo de -78 °C de cualquier compuesto metálico.

El potasio metálico se utiliza en varios tipos de magnetómetros.

Precauciones

El potasio metálico puede reaccionar violentamente con el agua produciendo hidróxido de potasio (KOH) e hidrógeno gaseoso.2 K (s) + 2 H ₂ O (l) → 2 KOH (aq) + H₂↑ (G)

Esta reacción es exotérmica y libera suficiente calor para encender el hidrógeno resultante en presencia de oxígeno. El potasio en polvo fino se enciende en el aire a temperatura ambiente. El metal a granel se enciende en el aire si se calienta. Debido a que su densidad es de 0,89 g/cm, el potasio quemado flota en el agua y lo expone al oxígeno atmosférico. Muchos agentes comunes de extinción de incendios, incluida el agua, son ineficaces o empeoran un incendio de potasio. El nitrógeno, el argón, el cloruro de sodio (sal de mesa), el carbonato de sodio (ceniza de soda) y el dióxido de silicio (arena) son efectivos si están secos. Algunos extintores de polvo seco Clase D diseñados para incendios de metales también son efectivos. Estos agentes privan al fuego de oxígeno y enfrían el potasio metálico.

Durante el almacenamiento, el potasio forma peróxidos y superóxidos. Estos peróxidos pueden reaccionar violentamente con compuestos orgánicos como los aceites. Tanto los peróxidos como los superóxidos pueden reaccionar de forma explosiva con el potasio metálico.

Debido a que el potasio reacciona con el vapor de agua en el aire, generalmente se almacena bajo aceite mineral anhidro o queroseno. Sin embargo, a diferencia del litio y el sodio, el potasio no debe almacenarse bajo aceite durante más de seis meses, a menos que se encuentre en una atmósfera inerte (sin oxígeno) o al vacío. Después de un almacenamiento prolongado en el aire, se pueden formar peróxidos peligrosos sensibles a los golpes en el metal y debajo de la tapa del recipiente, y pueden detonar al abrirse.

La ingestión de grandes cantidades de compuestos de potasio puede provocar hiperpotasemia, lo que influye fuertemente en el sistema cardiovascular. El cloruro de potasio se usa en los Estados Unidos para las ejecuciones por inyección letal.