Potassi

El potassi és un element químic de la taula periòdica el símbol del qual és K (del neollatí kalium) i el nombre atòmic del qual és 19. És un metall alcalí, blanc-argentat i tou. Té un baix punt de fusió i és bon conductor tèrmic i de l'electricitat.

És abundant en la naturalesa, per exemple a l'aigua de mar (que conté un 0,04% de potassi en massa) o en minerals diversos, com l'ortosa. S'oxida ràpidament en l'aire, és molt reactiu, especialment en aigua, i s'assembla químicament al sodi. És un element químic essencial per a la vida. Té un rol fonamental en la propagació dels impulsos nerviosos. La principal aplicació industrial del potassi és el seu ús en la fabricació d'adobs. Altres usos aprofiten l'elevada solubilitat aquosa dels compostos de potassi per exemple per a la fabricació de sabons.

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 i crema amb flama violeta. Presenta un color argentat en les superfícies exposades a l'aire, ja que s'oxida amb rapidesa, cosa que 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 de potassi i el nitrat de potassi 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 de potassi 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, anomenats telòmers, estabilitzant-ne l'estructura. Així mateix, l'ió hexahidratat, igual que el corresponent ió de magnesi, estabilitza l'estructura de l'ADN i de l'ARN compensant la càrrega negativa dels grups fosfat.

La bomba de sodi és un mecanisme pel qual s'aconsegueixen 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 de l'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.

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

Història 
El potassi, el nom en català del qual ve del neollatí científic potassium, i aquest del neerlandès pottasche, cendra de pot —nom amb què el va batejar Humphry Davy en descobrir-lo el 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 aparèixer 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 la seua 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 rau en el fet que va confirmar la hipòtesi d'Antoine L. Lavoisier: si l'hidròxid de sodi (NaOH) i l'hidròxid de potassi (KOH) reaccionaven amb els àcids de la mateixa manera que els òxids de plom i argent era perquè estaven formats de la combinació d'un metall amb l'oxigen; extrem que es va confirmar en 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 en robar-los l'oxigen; d'aquesta manera van poder aïllar-se el silici, el bor i l'alumini.

Abundància i obtenció 
El potassi constitueix de l'orde del 2,4% en pes de l'escorça terrestre, cosa que en fa el setè element més abundant. Donada la seva insolubilitat és molt difícil obtenir el metall pur a partir dels seus minerals. Tot i això, en antics llits marins i de llacs existeixen grans dipòsits de minerals de potassi (carnal·lita, 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 900 m 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 menor que la de sodi, quedant minvat el rendiment econòmic de l'operació.

Gay-Lussac i Louis J. Thénard van utilitzar el 1808 un mètode consistent a fondre la potassa i fer-la travessar ferro escalfat al blanc per a obtenir el potassi, mètode que es va emprar fins a 1823, any en què Brunner va obtenir 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 podia ser millorat utilitzant carbonat de calci en la mescla. A 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 

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, sinó 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 perquè els sacs de compostos de potassi comercial puguin 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

Bibliografia 
 Diccionario Enciclopédico hispanoamericano, Tom XVI, Barcelona, Montaner i Simón Editors, 1895.

Enllaços externs 

 Enciclopèdia Lliure  .
 Los Alamos National Laboratory – Potassi  .
 webelements.com – Potassi .
 environmentalchemistry.com – Potassi .