بوتاسيوم

البُوتَاسْيُومهوعنصر كيميائيرمزهK(من اللاتينيةkaliumعبر العربيةالقَلْيَة)وعدده الذرّي19. ينتمي العنصر فيالجدول الدوريإلى مجموعةالفلزّات القلوية، إذ هو ثالث عناصر المجموعة الأولى، كما يقع ضمنعناصر الدورة الرابعة. البوتاسيوم فلزٌّ لونه أبيض فضّي، وهو طري بالشكل الكافي بحيث يمكن قطعه بسكّين.يتفاعل البوتاسيوم بسرعة معالأكسجينالموجود في الهواء الجوّي لتتشكّل عليه طبقة رقيقة منبيروكسيد البوتاسيومالأبيض بعد ثوانٍ من التعرّض. عُزِلَ هذا العنصر الكيميائي لأوّل مرّة منالبوتاس، وهو رماد يُستخرَج من بعض النباتات مثلأشنان القلي، وكان يسمّى بالعربيةالقَلْيَة.
يحوي البوتاسيوم علىإلكترون تكافؤوحيد فيالغلاف الإلكترونيالخارجي، والذي يمكن أن يتخلّى عنه بسهولة مشكلّاًأيون موجب؛ لذلك فالبوتاسيوم نشيط كيميائياً، ويشكّل العديد منالأملاح؛ وبسبب النشاط الكيميائي الكبير فلا يوجد هذا العنصر في الطبيعة بشكلهالعنصري الحرّالطبيعي، إنّما فقط على شكل أملاح، فهو يوجد منحلّاً فيماء البحربنسبة مقدارها 0.04% وزناً.كما يدخل البوتاسيوم في تركيب العديد من المعادن مثلالأورثوكلاز، وهو مكوّن شائعللغرانيتوعددٍ منالصخور الناريةالأخرى.
يشبه البوتاسيوم في خواصّه الكيميائية عنصرالصوديومالذي يسبقه في مجموعة الفلزّات القلوية بشكل كبير، وذلك من حيثطاقة التأيّنونمط التفاعلات الكيميائية. فالبوتاسيوم العنصري يتفاعل على سبيل المثال بشكلٍ عنيف معالماءأيضاً مولّداً كمّية كافية من الحرارة لإشعال غازالهيدروجينالناتج عن التفاعل، ومحترقاًبلهبٍليلكي. هناك ثلاثةنظائرطبيعية للبوتاسيوم، منهاالنظيرK(بوتاسيوم-40)المشعّ، وبما أنّ البوتاسيوم يوجد طبيعياً في جسم الإنسان، لذلك فإنّ هناك كمّية من الإشعاع الطبيعي في الجسم ناتجة عن هذا العنصر.
يعدّ البوتاسيوم ذا أهمّية حيوية لجسم الإنسان على كافّة مستويات الخلايا في الجسم، فهو إلى جانب الصوديوم فيمضخّة الصوديوم والبوتاسيوم، والتي تساعد في الحفاظ على جهد الراحة ونقل الإشارة وتنظيم أداء الخلية بشكل طبيعي.يؤدّي اختلال المستويات الطبيعية للبوتاسيوم في الجسم، سواءً في العوز (النقص) أو الفرط، إلى حدوث عوارض مرضية متعدّدة، تتضمّن على سبيل المثال الاختلال فينَظْم ضربات القلب. توجد هناك العديد من المصادر الغذائية الطبيعية الحاوية على البوتاسيوم مثل الخضار والفواكه الطازجة.
للبوتاسيوم العديد من التطبيقات الصناعية، من بينها دخوله في صناعةالمنظّفاتوالأسمدة.
عُرفَالبوتاسمنذ القدم، وهو رمادٌ يستخرَج من بعض النباتات مثلأشنان القلي، وكان يسمّى في المنطقة العربية بعدّة أسماء منهاالقَلْيَة. إلّا أنّه لم يكن يعتقَد على الأغلب أنّها مادة مختلفة عن باقي أملاح معادن الصوديوم، إذ كان يُتعامَل على أنها مادة ملحية مثل باقي الأملاح.
كانغيورغ إرنست شتالمن أوائل من حصل على براهين تجريبية دفعته للاقتراح بوجود اختلاف جوهري بين أملاح الصوديوم والبوتاسيوم سنة 1702؛ثمّ تمكّنهنري لويس دوهاميل دو مونسومن البرهنة على وجود ذلك الاختلاف سنة 1736.لم يُعرَف التركيب الكيميائي الدقيق لمركّبات البوتاسيوم والصوديوم، كما لم تُعرَف الحالة العنصرية لكليهما أيضاً، لذلك لم يُدرجْهُماأنطوان لافوازييهفي قائمة العناصر الكيميائية التي نشرها سنة 1789.لفترةٍ طويلة، كان التطبيق الوحيد ذو الأهمّية للبوتاس ينحصر في إنتاج الزجاج وفي عمليات القَصْر (التبييض) وفي صناعة الصابون، وكذلك في تحضيرالبارودعلى هيئة نترات البوتاسيوم.
عَزَلهمفري ديفيفلزّ البوتاسيوم لأوّل مرّة سنة 1807 من مصهور البوتاس الكاوي (هيدروكسيد البوتاسيوم) بعمليّةتحليل كهربائيباستخدامعمود فلطائي، والذي كان حديث الاختراع حينئذٍ. يعدّ البوتاسيوم بذلك أوّل الفلزّات المعزولة بعملية تحليل كهربائي.في فترةٍ لاحقةٍ من ذات السنة تمكّن ديفي من عزل عنصر الصوديوم بنفس الأسلوبـ وذلك من الصودا الكاوية، ممّا برهن بشكل قطعي عملي أنّ الفلزّين متمايزَين عن بعضهما.أطلقَ ديفي على العنصر المُكتَشف حديثاً اسمبوتاسيوم، وذلك اشتقاقاً من لفظ البوتاس؛في حين أنّ الاسم اللاتيني للعنصر هوكاليوم Kalium، وتعود جذور تلك التسمية إلى الكلمة العربية «القَلْيَه» (رماد الأشنان)، والتي لها صلة مع كلمةقلوي. بناءً على الاسم اللاتيني مُنِحَ العنصرالرمزَK. كان للكيميائي الألمانيمارتن كلابروتدوراً في ذلك، إذ اكتشف سنة 1797 وجود البوتاس في معدَنَيالليوسيتوالليبيدوليت، ثم تابع أبحاثه ليعلن اكتشاف عنصر جديد، واقترح إطلاق اسم «كالي kali» عليه.في سنة 1809 اقترحلودفيج فيلهلم غيلبرتعلى ديفي أن يسمّي العنصر الذي اكتشقه باسمكاليوم؛ثم قاميونس ياكوب بيرسيليوسسنة 1814 باعتماد التسمية الأخيرة عند تصنيفه للعناصر، وكان من أعطى ذلك العنصر الرمزَ الكيميائي K.لا تزال تسمية «كاليوم» مستخدَمة في الدول الناطقة باللغة الألمانية.
كان لاكتشافيوستوس فون ليبيغسنة 1840 أنّ البوتاسيوم مهمٌ حيوياً للنباتات،دوراً في زيادة الطلب على أملاح البوتاسيوم. أدّى اكتشاف خامات طبيعية من المعادن الحاوية علىكلوريد البوتاسيومسنة 1868 بالقرب منشتاسفورتفي ألمانيا إلى زيادة إنتاج الأسمدة الحاوية على البوتاسيوم، وذلك على نطاق صناعي.
يتشكّل البوتاسيوم فيالمستعرات العظمىمن عمليةالتخليق النوويمن الذرّات والعناصر الأخفّ، وخاصّة داخل المستعر الأعظم من النمط الثاني (II) عن طريقعملية حرق الأكسجين المتفجّرة.يتشكّلالنظيرKأيضاً بواسطةعملية التقاط النيوترون البطيئةوكذلك منعملية احتراق النيون.
يحتلّ البوتاسيوم المرتبة العشرين من حيث وفرة العناصر الكيميائية فيالمجموعة الشمسية، والمرتبة السابعة عشرة من حيث وفرة العناصر وزناً في كوكب الأرض. يشكّل البوتاسيوم حوالي 2.6% وزناً منالقشرة الأرضية، وهو بذلك يحتلّ المرتبة السابعة من حيث وفرة العناصر في تلك الطبقة.يبلغ تركيز البوتاسيوم فيماء البحرمقدار 0.39 غ/ل،وهو أقلّ بحوالي 27 مرّة من تركيز الصوديوم.
لا يوجد البوتاسيوم على شكله العنصري في الطبيعة بسبب نشاطه الكيميائي الكبير، فهو يتفاعل مع أكسجين الهواء ومع الماء؛يعدّ معدنالأرثوكلاز(فلسبار البوتاسيوم) من المعادن الشائعة المكوّنة للصخور. يحويالغرانيتعلى سبيل المثال 5% من البوتاسيوم؛ كما يدخل البوتاسيوم في تركيب عددٍ آخر من المعادن مثلالسيلفيتKClوالكارناليتKCl·MgCl2·6H2OوالكاينيتMgSO4·KCl·3H2OواللانغباينيتMgSO4·K2SO4، وهي معادن توجد فيالمتبخّراتالكبيرة المترسّبة في كافّة أنحاء العالم، وتتميّز بأن مؤلّفة من طبقات متباينة في الانحلالية، إذ تكون أقلّها انحلاليةً متوضّعة في الأسفل والأكثر انحلاليةً في الأعلى.تتشكّل ترسّبات النتر (نترات البوتاسيوم) من تفكّكالمواد العضوية، خاصّة في الكهوف، وتحت شروط خاصة.
إن وجود أملاح البوتاسيوم مثلالكارناليت،اللانغباينيت،البوليهاليتوالسلفيتمنالمتبخّراتالمترسّبةفي قعور البحيرات القديمةوقيعان البحار، يجعل استخراجها من هذه البيئات مجدٍ تجارياً. يُنقّب عن المصدر الرئيسي للبوتاسيوم (بوتاس) في جنوب بلاد الشام وفيكنداوروسياوكازاخستانوالولايات المتحدة، بالإضافة إلى مناطق أخرى في أنحاء العالم.كانت الطبقات الرسوبية التي تمّ التنقيب عنها فيشتاسفورتبألمانيا أولى الاكتشافات على هذا الصعيد؛ إلّا أنّ هذه الطبقات تمتدّ منبريطانيا العظمىعبر ألمانيا إلى بولندا، وتتواجد في الزيخشتين وترسّبت في أواسط وأواخرالعصر البرمي. تتواجد هذه الطبقات الرسوبية أيضاً كندا فيالحوض الرسوبي«إلك بوينت غروب» وترسّبت في منتصفالعصر الديفوني؛ إلّا أنّ أكبر الطبقات الرسوبية إطلاقا التي عثر عليها تقع بحوالي 1000 متر تحت سطح مقاطعةساسكاتشوانالكندية؛ وتعد شركة البوتاس لساسكاتشوان (بوتاس كورب)، والتي تُعرف الآن باسم نيوترين، الشركةَ الرئيسية المنقبة عن البوتاس في ساسكاتشوان.يُستخدم الماء فيالبحر الميتبواسطة الأردن وإسرائيل مصدراً للبوتاس، في حين أنّ التركيز في المحيطات العادية منخفض كثيراً للإنتاج التجاري حسب الأسعار الحالية.
تُستخدَم العديد من الطرق في فصل أملاح البوتاسيوم عن المكوّنات التي تحتويالصوديوموالمغنيزيوم؛ وأكثرُ هذه الطرق استخداماً هي الترسيب التجزيئي باستخدام اختلافاتقابلية ذوبانالأملاح في درجات حرارة مختلفة. يُستخدم الفصل الكهروستاتيكي لخليط الملح كذلك في بعض المناجم، أمّا بقايا الصوديوم والمغنيزيوم الناتجَين فهي إمّا أن تُخزّن تحت الأرض أو فوقها على شكلكومة ركامية. ينتهي مآل معظم أملاح البوتاسيوم المنقب عنها بعد المعالجة على شكل ملحكلوريد البوتاسيوم. على نطاق الصناعات المعدنية يشار إلى كلوريد البوتاسيوم إما بالبوتاس أو موريات (كلوريد) البوتاس أو بالاختصار MOP.
يمكن أن يُستخلَص البوتاسيوم النقي عبرالتحليل الكهربائيلهيدروكسيده في عملية لم تتغيّر إلّا قليلاً منذ أوّل استخدام لها بواسطةهمفري ديفيسنة 1807. رغم أنّ عملية التحليل الكهربائي طُوِّرت واستُخدِمت على نطاق صناعي منذ العقد 1920، إلّا أنّ الطريقة الحرارية عبر مفاعلة الصوديوم مع كلوريد البوتاسيوم في عملية توازن كيميائي أصبحت الطريقة السائدة في خمسينات القرن العشرين؛ حيث يتمّ إنتاجسبيكة صوديوم-بوتاسيومعبر تغيير وقت التفاعل وكمّية الصوديوم المستخدم في التفاعل. كما كانت تستخدم عملية غريسهايمر أيضاً لإنتاج البوتاسيوم، والتي تتضمن تفاعلفلوريد البوتاسيوممعكربيد الكالسيوم.
يبلغ ثمن معدن (فلز) البوتاسيوم بدرجةكاشفحوالي 22 دولار أمريكي للكيلوغرام سنة 2010 (سعر الجملة)؛ في حين أنّ درجات النقاوة الأقل منه أرخص بشكل معتبر. يتميّز سوق البوتاسيوم بتقلّبه، لأن التخزين طويل المدى لهذا الفلزّ صعب، إذ يجب تخزينه في جوٍّ تحتغاز خاملوجافّ أو فيزيت معدنيلامائيلمنع تكوّن طبقة سطحية منفوق أكسيد البوتاسيوم، وهي ذات خواص متفجّرة وحسّاسة للضغط وتنفجر عند خدشها؛ كما أنّ الانفجار الناتج يُحدث حريقاً يصعُب إطفاؤه عادةً.
يوجد هناك خمسٌ وعشرونَنظيراًمعروفاً للبوتاسيوم، ثلاثةٌ منها متوفّرة طبيعياً وهي بوتاسيوم-39K بنسبة 93.3%، وبوتاسيوم-40K بنسبة 0.0117% وبوتاسيوم-41K بنسبة 6.7%. يعدّ نظير البوتاسيوم-40 منالنظائر المشعّة، ويبلغعمر النصفله مقدار 1.250×10سنة، وهو يضمحلّ إمّا إلىنظير الآرغونArالمستقرّعبر عمليةالتقاط إلكترونأوانبعاث البوزيترون(11.2%) أو إلىنظير الكالسيومCa المستقرّ عبر عمليةاضمحلال بيتا(88.8%).
يستفاد من الاضمحلال الإشعاعي لنظير البوتاسيوم-40 في عمليةتأريخ بنظائر بوتاسيوم-آرغونK-Ar، وذلك لتقدير عمر العيّنات الصخرية. وتعتمد الطريقة على افتراض أنّ الصخور لم تكن حاوية على أيّ آرغون عند نشوئها، وأنّ كلّ الآرغون الموجود لهأصل إشعاعيمن نظير البوتاسيوم؛ وعند قياس نسبة الآرغون إلى نسبة البوتاسيوم يمكن تقدير عمر الصخور. تعدّ معادنالبيوتيتوالمسكوفيتوالهورنبلندوالفلسبارمن أمثلة أنواع الصخور التي يمكن تقدير عمرها بهذه الطريقة؛ بالإضافة إلى العيّناتالصخرية الكاملةالبركانيةوالناريةفي بعض الأحيان.في تطبيقاتٍ أخرى يُستفاد من نظائر البوتاسيوم فيالوسم الإشعاعيفي دراساتالتجويةودورة المغذيات، خاصّةً أنّ البوتاسيوم منالمغذّيات الصغرىلعددٍ كبيرٍ من الكائنات الحيّة.من حيث الترتيب، يعدّ نظير البوتاسيوم-40 مثلاً أكبرَ مصدرٍ للإشعاع الطبيعي عند البشر والحيوانات، وذلك بشكل أكبر منالكربون-14C. في جسم إنسان كتلته 70 كغ فإنّ هناك حوالي 4400نواةٍمنK تتضمحلّ كلّ ثانية.يبلغ النشاط الإشعاعي للبوتاسيوم الطبيعي مقدار 31بيكريللكلّ غرام.
يوجد البوتاسيوم في الشروط القياسية من الضغط ودرجة الحرارةبالطور الصلبوذلك على شكل فلزّ له لون فضّي-رمادي، ولهنقطة انصهارمنخفضة نسبياً (63.5 °س). يعدّ البوتاسيوم ثاني أقلّ الفلزّاتكثافةًبعدالليثيوم؛ وهو طري، بحيث يمكن قطعه بالسكين عند تطبيق ضغط خفيف نسبياً. عند التعرّض للهواء يفقد البوتاسيوملمعانهويميل إلى تشكيل لون رمادي.يعطياختبار اللهبللبوتاسيوم ومركّباتهلوناً ليليكياً، وتكون ذروةالانبعاثفيه ذاتطول موجةمقدارها 766.5نانومتر.
وُجدَ باستخدام أسلوبالمحاكاة بالحاسوبأنّه يمكن لفلزّ البوتاسيوم أن يكون فيالحالة الصلبةوالحالة السائلةفي الوقت نفسه عند تطبيقضغوطمرتفعة للغاية.
لذرّة البوتاسيوم المعتدلة 19 إلكتروناً، ويكونالتوزيع الإلكترونيعلى الشكل Ar] 4s]، والذي يشير إلى أنالأغلفة الإلكترونيةالداخلية مماثلة للتوزيع الإلكتروني المستقرّللغاز النبيلالمجاور، وهو عنصرالآرغون؛ كما يشير أيضاً إلى وجودإلكترونوحيد في الغلاف الإلكتروني الخارجي (غلاف التكافؤ). بسبب تلك العوامل المذكورة، وبالإضافة إلى أنّطاقة التأيّنالأولى منخفضة نسبياً (مقدارها 418.8 كيلوجول/مول)، لذلك فإنّ ذرّة البوتاسيوم تميل في أغلب الأحيان إلى فقدان الإلكترون الخارجي وتشكيلأيون موجبأحادي الشحنة. يمكن لذرّة البوتاسيوم ضمن شروط خاصة أن تكتسب إلكتروناً وتشكّل أيوناتقلويدسالبة الشحنةK (تعرف باسمكاليدأوبوتاسيد).بالمقابل، فإنّ طاقة التأيّن الثانية مرتفعة جدّاً (3052 كيلوجول/مول)، لأنّ إزالة إلكترونَين من الغلاف الإلكتروني للبوتاسيوم يزعزع الاستقرار في الغلاف الإلكتروني الثالث الداخلي الذي يؤمّنه مبدأقاعدة الثمانيات، والموافق للتشكيل الإلكتروني لغاز الآرغون النبيل.بالتالي يعدّ البوتاسيوم عنصراًأحادي التكافؤ، ولا يميل إلى تشكيل مركّبات ذاتحالة أكسدةأعلى من +1.
يصنّف عنصر البوتاسيوم كيميائياً ضمن مجموعةالفلزّات القلويةالنشيطة كيميائياً، فهو يتفاعل بعنفٍ معأكسجينالهواء مشكّلاًبيروكسيد البوتاسيوم؛ وبشكل مماثل مع الأكسجين في الماء، إذ يتفاعل أيضاً بعنف وبشكلناشر للحرارةمشكّلاًهيدروكسيد البوتاسيومبالإضافة إلى غازالهيدروجين. يمكن للبوتاسيوم أن يتفاعل حتى بوجود آثار ضئيلة من الماء، لذلك يستخدم هووسبيكة صوديوم-بوتاسيومالسائلة NaK ضمنالمجفّفاتالقويّةللمذيبات العضويةقبل عمليةالتقطير.بسبب الحساسية الكبيرة للبوتاسيوم تجاه الماء والهواء، فإنّ التفاعلات مع العناصر الأخرى ممكنة فقط تحت ظروف خاملة مثل العمل تحت غاز الآرغون. لا يتفاعل البوتاسيوم مع أغلبهيدروكروناتمثل الزيوت المعدنية أوالكيروسين. ينحلّ البوتاسيوم فوراً فيالأمونياوبشكلٍ جيّدٍ جدّاً (حتّى 480 غرام لكلّ 1000 غرام من الأمونيا عند 0° س)؛ ويتفاوت لون المحلول حسبالتركيزمن الأزرق إلى الأصفر، وتمتلك تلك المحاليلموصلية كهربائيةمرتفعة نسبياً. ففي محلولٍ نقيٍّ يتفاعل البوتاسيوم ببطءٍ مع الأمونيا ليشكّلأميد البوتاسيومKNH2، ويمكن تحفيز هذا التفاعل بوجود آثار من أملاحفلز انتقالي.
يعدّ البوتاسيوم منالمختزلاتالقويّة (يوجد البوتاسيوم أسفلقائمة الجهود القياسية)، وهو قادرٌ علىاختزالعددٍ منالأملاحإلى فلزّاتها الموافقة.
تعدّ حالة الأكسدة +1 الأكثر شيوعاً فيمركّبات البوتاسيوم الكيميائية، حيث أنّ كاتيونات البوتاسيومK مستقرّة ويصعب جدّاً اختزالها إلى البوتاسيوم العنصري.
يتأكسدالبوتاسيوم بسرعة أكبر من باقي الفلزّات، وغالباً ما يشكّلأكاسيداًمتعدّدة كما هو الحال مع باقي الفلزّات القلوية ما عدا الليثيوم. هناك ثلاثة أكاسيد معروفة للبوتاسيوم، وهيأكسيد البوتاسيومK2Oوبيروكسيد البوتاسيومK2O2وفوق أكسيد البوتاسيومKO2.يتشكّل بيروكسيد وفوق أكسيد (سوبر أكسيد) البوتاسيوم ضمن شروط خاصّة، وهي تحوي في تركيبها على رابطة أكسجين-أكسجين. تتفاعل أكاسيد البوتاسيوم بعنفٍ في الماء مشكّلةًًهيدروكسيد البوتاسيومKOH.
يعدّ هيدروكسيد البوتاسيوم منالقلويّاتالقويّة، وهوينحلّبشكل كبير جدّاً في الماء، حيث ينحلّ منه حتى 1.21 كغ لكلّ ليتر من الماء.يتفاعل KOH معثنائي أكسيد الكربونفوراً ليعطيكربونات البوتاسيومK2CO3، وهو يستخدم لإزالة الآثار من غاز CO2في الجوّ.
على العموم تتّسم مركّبات البوتاسيوم بأنّهاأيونية، وبسببطاقة الإماهةالمرتفعة لأيوناتK فإنّ لمركّبات البوتاسيومانحلاليةممتازة في الماء. إنّالأنواع الكيميائيةالرئيسية للبوتاسيوم في محاليله المائية هي المعقّدات المُمَيَّهَةK(H2O)]n]، حيث يمكن لـِ n أن تكون 6 أو 7.
أيون البوتاسيوم عديم اللون في محاليله المائية، ومن الصعب جدّاًترسيبه. من الطرق الممكنة لترسيب البوتاسيوم التفاعل مثلاً معرباعي فينيل بورات الصوديوموحمض كلورو البلاتينيكوكوبالتي نتريت الصوديوموذلك إلىرباعي فينيل بورات البوتاسيوموسداسي كلوروبلاتينات البوتاسيوموكوبالتي نتريت البوتاسيوم، على الترتيب.
يمكن الكشف عن أيونات البوتاسيوم باستخدامكوبالتي نتريت الصوديومفي وجودحمض الخليك.
K3Co(NO2)6(كوبالتي نتريت البوتاسيوم) هو راسب بلّوري أصفر، ولا يمكن القيام بهذا التفاعل في محلول قاعدي لأنّ Co(OH)3سيترسّب عوضاً عن كوبالتي نتريت البوتاسيوم. كما لا يمكن القيام بهذا التفاعل كذلك في وجودحمض معدنيلأنّ H3Co(NO2)6سيتكوّن. توجد طريقة أخرى للكشف عنKبمعالجة ملح البوتاسيومبرباعي فينيل بورات الصوديوم.
البوتاسيوم هو العنصر الثامن أو التاسع الأكثر شيوعاً فيالجسم البشريحسب الكتلة (0.2%)، وهذا يعني أنّ شخصاً بالغاً يزن 60 كغ يحتوي على حوالي 120 غ من البوتاسيوم.يحتوي الجسم على كمّيات متساوية تقريباً من البوتاسيوموالكبريتوالكلور، ولا يفوقه شيوعاً سوىالكالسيوموالفوسفور(مع استثناء العناصر الأكثر شيوعاًCHON).تتواجد أيونات البوتاسيوم في مجموعة واسعة ومتنوعة منالبروتيناتوالإنزيمات.
تؤثّر مستويات البوتاسيوم على العديد من الوظائف الفيسيولوجية بما في ذلك:
يشيراستتبابالبوتاسيوم إلى الحفاظ على محتوى الجسم الكامل من البوتاسيوم بما في ذلك مستوى البوتاسيوم فيالبلازما، ونسبة تراكيز البوتاسيوم داخل الخلوية وخارج الخلوية في حدود ضيّقة، وذلك عند تناول الوجبات، والإفراز الخلوي الإجباري، والانتقالات بين الأحياز داخل الخلوية وخارج الخلوية.
يجب أن يبقى تركيز البوتاسيوم في البلازما عادةً بين 2.5 و5 ميلي مول (أو ميليمكافئ) لكل لتر وذلك عبر عدة آليات. قد يصاحب المستويات التي تزيد عن هذا النطاق زيادةً في معدّل الوفاة لأسباب متنوعة؛وقد تتطور بعض أمراض القلب والكلى والرئتين بشكل أسرع إذا لم يُحافظ على مستويات البوتاسيوم فيمصل الدمفي النطاق العادي. توفّر وجبة متوسطة ذات محتوى 40-50 ميلي مول من البوتاسيوم للجسم قدراً يفوق القدر المتواجد منه في جميع البلازما (20-25 ميلي مول)، إلّا أنّ هذه الوجبة لا تزيد من تركيز البوتاسيوم في البلازما سوى بـ10% وذلك عبر الطرح الفوري والفعّال له بواسطة الآليات الكلوية.
نقص بوتاسيوم الدمهو اعتلال في بوتاسيوم البلازما ويمكن أن يكون قاتلاً إذا كان شديداً. تتفاوت الأسباب الشائعة لحدوثه بين فقدان البوتاسيوم عبر طرحالسبيل الهضمي(تقيؤ، أوإسهال) أو عبر الطرح الكلوي (البوال).تشمل أعراض الاعتلال وَهَنًا في العضلات،والتغلّف المعوي، واضطرابات فيتخطيط كهربائية القلب، وانخفاض استجابة ردّة الفعل؛ وفي الحالات الحادّة: شلل تنفسي،وقلاءواضطراب النظم القلبي.
تتحكم أربع آليات أساسية بضبط مستوى البوتاسيوم في البلازما، لها أسماء وتصنيفات متعددة، وهي: 1) نظام تغذية راجعة سالبة تفاعلي، 2) نظام تغذية أمامية تفاعلي، 3) نظام تنبُّؤي أويوماوي، 4) نظام نقل غشائي خلوي أو داخلي. تسمّى الآليات الثلاث الأولى إجمالاً، في بعض الأحيان، «نظام استتباب البوتاسيوم الخارجي»،وتسمّى الآليتان الأولَيَتان «نظام استتباب البوتاسيوم التفاعلي».
التعامل الكلوي مع البوتاسيوم ذو صلةٍ وثيقةٍ بالتعامل مع الصوديوم. فالبوتاسيوم هو كاتيون (أيون موجب) مهمّ داخل الخلايا الحيوانية [150 ميلي مول/ل (4.8 غ)]، في حين أنّ الصوديوم كاتيون مهمّ في السائل خارج الخلوي [150 ميلي مول/ل (3.345 غ)]. تتم تصفية حوالي 180 لتر من البلازما في الكليتين عبرالكبيبةوإلىالنبيبات الكلويةكلّ يوم.ويتواجد في هذه التصفية حوالي 600غ من الصوديوم و33غ من البوتاسيوم. بما أنّ حوالي 1-10غ من الصوديوم و 1-4غ من البوتاسيوم فقط يمكن لها أن تُستبدَل بأيونات متحصّل عليها من الوجبات، فيجب أن تعيد التصفية الكلوية امتصاص الباقي بكفاءة من البلازما.
يعاد امتصاص الصوديوم للحفاظ على الحجم خارج الخلوي، والضغط الأسموزي، وتركيز الصوديوم في مصل الدم ضمن حدود ضيّقة؛ ويعاد امتصاص البوتاسيوم للحفاظ على تركيزه في مصل الدم في حدود ضيّقة كذلك.تعمل مضخّات الصوديوم في الأنيببات الكلوية على إعادة امتصاص الصوديوم. بالمقابل، يحب الحفاظ على البوتاسيوم لأنّ كمّيته في بلازما الدم صغيرة جدّاً، ويقدّر مجموع كمّية البوتاسيوم في الخلايا بضعف كمّيتها في الدمّ بحوالي 30 مرّة تقريباً، وهذه الحالة ليست حرجة بالنسبة للبوتاسيوم، لأن انتقال البوتاسيوم يكون هامداًعلى عكس تدفّق الصوديوم استجابةًلتوازن دونانظاهري (لكن ليس حقيقي)،فلا يمكن لتركيز البوتاسيوم في البول أبداً أن ينخفض تحت تركيزه في مصل البلازما، باستثناء بعض الحالات التي يتم فيها طرح الماء بنشاط في نهاية العملية. يُطرح البوتاسيوم مرّتين ويعاد امتصاصه ثلاث مرّات قبل أن يصل البول إلىالأنيببات الجامعة.في تلك المرحلة، عادةً ما يكون للبول نفس تركيز البوتاسيوم في البلازما. في نهاية العملية يتم طرح البوتاسيوم مرة إضافية أخرى إن كانت مستوياته في البلازما عالية جداً.
عند عدم تناول البوتاسيوم، يتمّ طرح حوالي 200 مغ يومياً -لمدّة أسبوع تقريباً- حتى ينخفض تركيز البوتاسيوم في البلازما إلى مستوى عوزٍ خفيف يقدّر بـ 3.0-3.5 ميلي مول/لتر.إن استمرّ انعدام تناول البوتاسيوم، يستمرّ انخفاض تركيزه حتّى يصل درجة العوز الحادّ الذي يسبّب الوفاة في النهاية.
ينتقل البوتاسيوم بشكل هامد عبر المسامات في الغشاء الخلوي. حين تنتقل الأيونات عبرناقلات الأيون(المضخّات) توجد بوابة في هذه المضخات على كلا جانبي الغشاء الخلوي، ولا يمكن أن تنفتح سوى بوابة واحدة كلّ مرة. نتيجةً لذلك، ينتقل حوالي 100 أيون كلّ ثانية.للقنوات الأيونيةبوابة واحدة، ولا يمكن سوى لنوع واحد من الأيونات التدفق عبرها بمعدّل 10 ملايين إلى 100 مليون أيون في الثانية.إنّالكالسيوممطلوب لفتح المسامات،رغم أنه يمكن أن يعمل بشكل معاكس في إغلاق مسام واحد على الأقل.تحاكي مجموعات كربونيل الأحماض الأمينية داخل المسام حلمأة الماء التي تحدث في محلول الماءعبر طبيعة الشحنات الكهروستاتيكية الموجودة على أربع مجموعات كربونيل داخل المسام.
تحدّدالأكاديمية الوطنية للطبالخاصّة بالولايات المتحدة، بالنيابة عن كلّ من الولايات المتّحدة وكندا، متوسّط الاحتياجات المقدّرة (EARs) والمقنّنات الغذائية الموصى بها (RDAs) أو التناولات الكافية (AIs) حين لا تكون هنالك معلومات كافية لتحديد متوسّط الاحتياجات والمسموحات الموصى بها. يُشار إجمالاً إلى متوسّط الاحتياجات والمسموحات الموصى بها والتناولات الكافية ومعدّلات التناول القصوى (ULs)بالكمّية الغذائية المرجعية.
للذكور والإناث الأقل من 9 سنين، تبلغ التناولات الكافية من البوتاسيوم مقدار: 400 مغ للرضع من عمر 0-6 أشهر؛ 680 مغ للرضع من عمر 7-12 شهر؛ 2000 مغ للأطفال من عمر 1-3 سنين؛ و2300 مغ للأطفال من عمر 4-8 سنين.
للذكور البالغين 9 سنين فما فوق، تبلغ التناولات الكافية من البوتاسيوم مقدار: 2500 مغ للأطفال من عمر 9-13 سنة؛ 3000 مغ للمراهقين من عمر 14-18 سنة؛ و3400 للذين أعمارهم من 19 سنة أو أكبر.
للإناث البالغات 9 سنين فما فوق، تبلغ التناولات الكافية من البوتاسيوم مقدار: 2300 مغ للفتيات من عمر 9-18 سنة؛ 2600 مغ للنساء البالغات أعمارهن 19 سنة أو أكبر.
للنساء الحوامل والمرضعات، تبلغ التناولات الكافية من البوتاسيوم مقدار: 2600 مغ للنساء الحوامل من عمر 14-18 سنة؛ و2900 مغ للحوامل اللاتي أعمارهن 19 سنة أو أكبر؛ أمّا بالنسبة للمرضعات فـ2500 ملغ للمرضعات من عمر 14-18 سنة؛ و2800 مغ للمرضعات اللاتي أعمارهن 19 سنة أو أكبر. بالنسبة للسلامة، تحدّد الأكاديمية الوطنية للطبّ كذلك معدلات التناول الأقصى المقبولة (ULs) للفيتامينات والمعادن، إلا أنّه بالنسبة للبوتاسيوم لم تكن الدلائل كافية، لذلك لم يتمّ تحديد معدّل تناول أقصى له.
معظم الأمركيين لا يتناولون سوى نصف الكمية يومياً؛ونفس الأمر فيالاتحاد الأوروبي، وبشكل خاصّ فيألمانياوإيطاليا، حيث عدم تناول الكفاية من البوتاسيوم أمر شائع نسبياً.توصيهيئة الخدمات الصحّية الوطنيةالخاصّة بالمملكة المتحدة بتناول كمّيات مماثلة، وتقول أنّ البالغين يحتاجون 3500 مغ يومياً، وأنّ الكمّيات الفائضة قد تسبّب مشاكل صحية مثل آلام المعدة والإسهال.
يتوفّر البوتاسيوم في جميع الفواكه والخضار واللحم والسمك. من الأطعمة التي تحتوي على تراكيز عالية من البوتاسيوم كل من:اليام،البقدونسوكذلكالمشمشالمجفّف،والحليبوالشوكولاتة، وجميعالمكسرات(وبشكل خاصاللوزوالفستق)،والبطاطس،وبتيلات الخيزران،والموز،والأفوكادو،وماء جوز الهند،وفول الصوياوالنخالة.تدرجوزارة الزراعةالخاصّة بالولايات المتحدة الأطعمة التالية أيضاً:معجون الطماطم،وعصير البرتقال،والشمندر الأحمر،والفاصوليا،والبطاطس،وموز الجنة،الموز،والمشمشوعدّة مصادر غذائية أخرى للبوتاسيوم، مرتّبةً تنازلياً تبعاً لمحتواها من الكالسيوم. إنّ المقدار اليومي الكافي من البوتاسيوم يمكن تحصيله من 5 حبّات موز الجنة أو 11 حبّة موز.
إنّ الحمية الغذائية التي فيها كمّية منخفضة من البوتاسيوم قد تسبّبارتفاع ضغط الدمونقص بوتاسيوم الدم.
يوضّح الجدول التالي كمّيات البوتاسيوم في الأطعمة الغنية به بالميلي غرام لكل 100 غ:
عادةً ما تُستخدم مكمّلات البوتاسيوم مقترنةً معمدرّات البولالتي تمنع إعادة امتصاص الصوديوم والماء عكس اتجاهه منالأنيبيب البعيد(مثلالثيازيدومدرات البول العروية)، لأن ذلك يعزّز زيادة طرح الأنيبيب البعيد للبوتاسيوم، والذي تكون نتيجته زيادةٌ في طرح البوتاسيوم. تتوفّر مجموعة متنوّعة من مكمّلات البوتاسيوم، منها التي تستلزم وصفات طبية ومنها التي لا تستلزم ذلك. يمكن أن يُذابكلوريد البوتاسيومفي الماء، لكنّ المذاق المالح/ المرّ يجعل المكمّلات السائلة غير مستساغة. يتراوح مجال الجرعات الاعتيادي بين 10 ميلي مول (400 ملغ) إلى 20 ميلي مول (800 ملغ). البوتاسيوم متوفّر كذلك على شكلأقراصأوكبسولاتوالتي أُنشِئت كي تسمح للبوتاسيوم أن يترشّح ببطء خارج المطرس، لأن التراكيز العالية من أيونات البوتاسيوم التي تظهر مجاورة لقرص صلب يمكن أن تضرّ وتجرحالغشاء المخاطيللمعدة أو الأمعاء.
لأن الكليتين هما موقع طرح البوتاسيوم، فالأفراد الذين يعانون من اختلال وظائف الكلى عرضة لخطر الإصابةبفرط بوتاسيوم الدمإن لم يتم تنظيم وتحديد تناول البوتاسيوم عبر الوجبات والمكمّلات. خَلُصَتحليل تلويإلى أنّه يصاحب الزيادةً في تناول البوتاسيوم اليومي بقدر 1640 ملغ انخفاض بنسبة 21% في خطر التعرضلسكتة.لذلك فإنّه يمكن أن يكون كلوريد البوتاسيوموبيكربونات البوتاسيوممفيدين للتحكّم فيارتفاع ضغط الدمالخفيف.في سنة 2016، جاء البوتاسيوم في المرتبة 33 في قائمة الأدوية الموصوفة في الولايات المتحدة بحوالي 22 مليون وصفة.
يمكن التعرّف على البوتاسيوم بالتذوّق لأنه يُحدِث ثلاثةً من خمسة أنواع من أحاسيس التذوق، وذلك حسب التركيز. لمحاليل أيونات البوتاسيوم المخففة مذاق حلو، وهذا يسمح بوضع تراكيز متوسطة منه في الحليب والعصائر؛ أمّا التراكيز العالية فتتزايد مرارتها/قلويتهابتزايد التركيز، وتصبح في النهاية مالحة المذاق. تجعل توليفة المرارة والملوحة التي تمتاز بها محاليل البوتاسيوم عالية التركيز مكملاته السائلة ذات مذاق غير مستساغ.
أيونات البوتاسيوم مكوّنٌ أساسيٌّ في غذاءالنبات، وتوجد في معظم أنواعالتربة.وتُستخدم سماداً فيالزراعة،والبستنة،والزراعة في الماءعلى شكلكلوريد(KCl)،كبريتاتK2SO4،نتراتKNO3، وهي تمثل حصة البوتاسيوم "K" في المحتوى «NPK» (نسبةً إلى عناصر النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم)، الذي يعرض على ملصقات السماد. تستهلك الأسمدة الزراعية 95% من الإنتاج الكيميائي العالمي للبوتاسيوم، وحوالي 90% من هذا البوتاسيوم يُوفَّر على شكل كلوريد البوتاسيوم.يتراوح محتوى البوتاسيوم في النبات بين 0.5% إلى 2% من وزن المحاصيل المحصودة ومتعارف على الرمز له بكميةK2O. تعتمد الزراعة الحديثة وفيرةالغلةعلى الأسمدة لاستبدال البوتاسيوم الضائع في الحصاد. معظم الأسمدة الزراعية تحتوي على كلوريد البوتاسيوم، في حين أنّ كبريتات البوتاسيوم تُستخدم لتسميد المحاصيل الحساسة للكلوريد أو المحاصيل التي تحتاج إلى كمّية كبيرة من الكبريتات. تُنتج الكبريتات في معظم الحالات بتفكيك المعدنيينكاينيتMgSO4·KCl·3H2OولانجباينيتMgSO4·K2SO4. هناك أسمدة معدودة فقط تحتوي على نترات البوتاسيوم.كان حوالي 93% من الإنتاج العالمي للبوتاسيوم في 2005 قد استُهلك في صناعة الأسمدة. فضلاً عن ذلك، يمكن للبوتاسيوم أن يلعب دورا مفتاحيا فيدورة المغذياتعبر التحكّم في المخلّفات النباتية.
يستخدم البوتاسيوم على شكل كلوريد البوتاسيوم دواءاً لعلاج ومنعنقص بوتاسيوم الدم،الذي يمكن أن يحدث نتيجةالتقيؤأوالإسهالأو بعض الأدوية المعينة.يُعطى البوتاسيوم عبرحقن بطيء داخل الوريدأو عبر الفم.
طرطرات الصوديوم والبوتاسيومKNaC4H4O6هي المكوّن الرئيسيلذرور الخبز، وتُستخدم كذلك في تفضيض المرايا.برومات البوتاسيومKBrO3مؤكسد قوي (E924)، ويُستخدم لتحسين قوةعجينة الخبزوطولالأرز. يُستخدمبيكبريتيت البوتاسيومKHSO3حافظاً للأطعمة، وعلى سبيل المثال في صناعةالنبيذوالجعة(لكن ليس في اللحوم)، ويُستخدم كذلك فيتبييضالمنسوجات، وفي دباغة الجلود.
أشهر مركّبات البوتاسيوم الكيميائية هي:هيدروكسيد البوتاسيوم،كربونات البوتاسيوم،كبريتات البوتاسيوموكلوريد البوتاسيوم، وتُنتَج ملايين الأطنان من هذه المركّبات سنوياً.
هيدروكسيد البوتاسيوم KOH قاعدة قوية تُستخدم في الصناعة لتعديلالأحماضالقوية والضعيفة، وللتحكّم فيpHالوسط وتصنيع أملاح البوتاسيوم. تُستخدم كذلك فيتصبينالدهونوالزيوت، المنظفات الصناعية، وفي تفاعلاتالحلمأةكتلك الخاصّةبالأسترات.يُتحصَّل علىنترات البوتاسيومKNO3(أو ملح البارود) من مصادرٍ طبيعيةٍ مثلذرق الطائروالمتبخرات؛ أو من مصادر صناعيةٍ عبرعملية هابر-بوش، وهو المؤكسد فيالبارودالأسود وسمادٌ زراعيٌ مهمّ. يُستخدمسيانيد البوتاسيومKCN في إذابةالنحاسوالمعادن الثمينة وبشكل خاصالفضةوالذهبعبر تشكيل معقّدات؛ وتطبيقاته تشمل استخدامه فيتعدين الذهب،الطلي الكهربائيوالتشكيلبالترسيب الكهربائي لهذهالمعادن؛ كما يُستخدم في الاصطناع العضوي لتكوينالنتريل. يُستخدمكربونات البوتاسيومK2CO3في صناعة الزجاج والصابون وأنابيب التلفاز الملونةوالمصابيح الفلوريةوفي أصبغة الأنسجةوالمساحيق الملونة.بيرمنغنات البوتاسيومKMnO4هي مادّة مؤكسدة،مبيِّضة، منقّية وتُستخدم لإنتاجالسكارين. يُضافكلورات البوتاسيومKClO3إلىأعواد الكبريتوالمتفجرات.بروميد البوتاسيومKBr وكان يُستخدم سابقاً في التخدير وفيالتصوير الفوتوغرافي.
كرومات البوتاسيومK2CrO4ويُستخدم فيالحبر،والأصبغة، واللطخات (لون أحمر ناصع مصفر نوعا ما)، في المتفجراتوالألعاب النارية، وفي دباغة الجلود، وفيورق الذبابوأعواد ثقاب الأمان،لكن كل هذه الاستخدامات هي بفضل كيميائية أيونالكروماتبدل أيون البوتاسيوم.
توجد الآلاف من الاستخدامات لمختلف مركّبات البوتاسيوم. أحد الأمثلة هوفوق أكسيد البوتاسيومKO2، وهي مادّة برتقالية صلبة تعمل مصدراً محمولاً للأكسجين وممتصلثنائي أكسيد الكربون. يُستخدم بشكل واسع في أنظمة التهوية في المناجم والغواصات والمركبات الفضائية لأنّه يشغل حجماً أقلّ من الأكسجين الغازي.
مثالٌ آخر هوكوبالتي نتريت البوتاسيومK3[Co(NO2)6]والذي يُستخدمخضاباًتحت اسم أوريولين أو أصفر الكوبالت.
يمكن لنظائر البوتاسيوم المستقرّة أنتبرّد بالليزركي تستخدم لسبر مشاكل أساسية وتكنولوجية فيميكانيكا الكم؛ إذ يملك النظيرانالبوزونيانرنين فشباخمناسبٍ للقيام بدراسات تتطلّب تآثرات قابلة للتوليف، في حين أن النظيرK هو أحدفرموينيناثنين فقط مستقرّين من بينالفلزّات القلوية.
سبيكة الصوديوم والبوتاسيومNaK هي مائع يُستخدم وسطاً ناقلاً للحرارةومجفّفاًلإنتاج مذيبات جافة خالية من الهواء. يمكن أن يُستخدم كذلك فيالتقطير التفاعلي.السبيكة الثلاثية 12% صوديوم، 47% بوتاسيوم و41%سيزيوملها أخفض نقطة انصهار من أي سبيكة آخرى وهي -78 درجة مئوية.
يُستخدم البوتاسيوم الفلزّي في العديد من أنواعمقاييس المغناطيسية.
يتفاعل فلز البوتاسيوم بشدّة مع الماء منتجاً هيدروكسيد البوتاسيوم KOH وغاز الهيدروجين.
هذا التفاعلناشرٌ للحرارةويُطلق حرارة كافية لإشعال الهيدروجين الناتج عند تواجد الأكسجين. يميل البوتاسيوم إلى الانفجار عند التلامس مع الماء ومن دون وجود الأكسجين، ويسمّى ذلك الانفجاربانفجار كولوموالذي يمكن أن يرش المشاهدين بهيدروكسيد البوتاسيوم، وهوقلويقويّ يدمّر الأنسجة الحيّة ويسبّب حروقاً جلدية. يلتهب البوتاسيوم المبشور بلطف فيدرجة حرارة الغرفة. يطفو الكالسيوم المحترق على الماء بسبب كثافته المنخفضة (0.89 غ/سم)، ممّا يُعرّضه لأكسجين الجو. ينبغي استخدام عوامل إخماد الحرائق خاصة لإطقاء حرائق البوتاسيوم، لأن العديد منها، بما في ذلك الماء، غير فعّالة أو تزيد الأمر سوءاً. يستخدم لذلك الغرض كل منالنيتروجين،والأرغون، أو المساحيق الصلبة مثلكلوريد الصوديوم(ملح المائدة)، أوكربونات الصوديوم(رماد الصودا) أوثنائي أكسيد السيليكون(الرمل)، وهي فعّالة إن كانت جافّة. بعض مساحيق الإطفاء الجافّة من الصنف D المصمّمة لحرائق الفلزّات فعّالة كذلك، حيث تحرِم هذه العوامل الحريق من الأكسجين وتقوم بتبريد فلزّ البوتاسيوم.
يتفاعل البوتاسيوم بشدّة معالهالوجيناتوينفجر عند تواجدالبروم، ويتفاعل بالانفجار كذلك معحمض الكبريتيك. أثناء الاحتراق،  يشكّل البوتاسيومالبيروكسيداتوفوق الأكسيدات. يمكن أن تتفاعل هذه البيروكسيدات بشدّة مع المركّبات العضوية مثل الزيوت. يمكن أن تتفاعل كلّ من البيروكسيدات وفوق الأكاسيد انفجاريا مع البوتاسيوم الفلزّي.
عادةً ما يُخزَّن البوتاسيوم تحتزيت معدنيلامائيأوالكيروسين، لأنّه يتفاعل مع بخار الماء في الجو. على العكس من الليثيوم والصوديوم، فلا يجب أن يُخزّن البوتاسيوم تحت الزيت لمدّة تفوق ستّة أشهر، إلّا إذا كان في جوٍّ خالٍ من الأكسجين أو فيفراغ. إذ يمكن بعد التخزين المطوّل وبتماسٍ مع أكسجين الهواء في الجوّ أن تتشكّل البيروكسيدات الخطيرة الحساسة للصدمات على الفلز وتحت غطاء الحاوية، ويمكنها الانفجار عند فتحها.
بسبب النشاط الكيميائي الكبير لفلزّ البوتاسيوم فيجب أن يتم التعامل معه بحذرٍ شديد، مع حمايةٍ كاملةٍ للجلد والعينين، ومن الأفضل تواجد حاجز مقاوم للانفجار بين المستخدم والفلزّ. إن ابتلاع كمّيات كبيرة من مركّبات البوتاسيوم يمكن أن يؤدّي إلى الإصابةبفرط بوتاسيوم الدم، الذي يؤثّر بشدّة على نظامجهاز الدوران.يستُخدم كلوريد البوتاسيوم في الولايات المتحدة في الإعداماتبالحقن القاتلة.