K · Elemento 19 · Metal alcalino
Un metal tan reactivo que debe mantenerse alejado del aire, y tan esencial que ninguna célula de tu cuerpo funciona sin él.
Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa potasio entre los 118 elementos según esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radio de 227 pm: es decir, 0,227 nm, por lo que aproximadamente 2,2 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Potasio es líquido en un intervalo de 695 K, desde 337 K hasta 1032 K.
La historia
Metal blando que reacciona violentamente con el agua. Nutriente esencial.
En 1807, un químico británico de 29 años llamado Humphry Davy estaba obsesionado con una técnica revolucionaria llamada electrólisis. Mientras trabajaba en la Royal Institution de Londres, Davy ya se había hecho famoso por sus espectaculares demostraciones públicas de química, pero estaba a punto de realizar uno de los descubrimientos más peligrosos de la historia de la ciencia.
La invención de Alessandro Volta de la batería eléctrica en 1800 había abierto posibilidades completamente nuevas para la química. Davy comprendió que esta poderosa herramienta podía descomponer sustancias que habían resistido todos los intentos previos de análisis.
El objetivo: la potasa (carbonato de potasio), un misterioso álcali obtenido de cenizas de madera que había desconcertado a los químicos durante siglos. ¿Era un compuesto o un elemento? Los intentos anteriores mediante calor y reacciones químicas habían fracasado por completo.
El montaje: Davy fundió potasa en una cuchara de platino e introdujo alambres de platino conectados a una potente batería voltaica. Cuando la corriente eléctrica atravesó el álcali fundido, ocurrió algo extraordinario en el electrodo negativo.
El momento del descubrimiento: «Nunca olvidaré la alegría extática que sentí», escribió Davy, «cuando las esferas del nuevo metal surgieron bajo la superficie del álcali». Aparecieron diminutas esferas metálicas, pero inmediatamente estallaron en llamas con una brillante luz violeta al entrar en contacto con el aire.
El peligro: Estas esferas metálicas eran tan reactivas que explotaban al tocar la humedad del aire. Davy había aislado el primer metal alcalino, el potasio, pero manipularlo estuvo a punto de costarle la vida en varias ocasiones.
Propiedades increíbles: Davy descubrió que este nuevo metal era más ligero que el agua (¡flotaba!), más blando que la cera (podía cortarlo con un cuchillo) y tan reactivo que debía almacenarse bajo aceite para evitar explosiones.
El nombre: Davy lo llamó «potassium», a partir de la palabra inglesa «potash». Curiosamente, la mayoría de los demás idiomas utiliza «kalium» (del árabe «qali», que significa álcali), por lo que el símbolo es «K».
Impacto inmediato: Solo unos días después, Davy utilizó la misma técnica para aislar el sodio, demostrando que lo que los químicos consideraban sustancias simples eran en realidad compuestos de estos metales increíblemente reactivos.
Dificultades de seguridad: Durante meses, Davy y sus asistentes sufrieron quemaduras y explosiones mientras aprendían a manipular el potasio. Descubrieron que debía cortarse bajo parafina líquida y que nunca podía tocar el agua (explota violentamente).
Legado: El descubrimiento de Davy revolucionó la química al demostrar que las fuerzas eléctricas podían descomponer sustancias que antes se consideraban elementales. Esto abrió el camino para aislar muchos otros elementos y estableció la electroquímica como una ciencia fundamental.
El premio de Napoleón: Aunque Gran Bretaña y Francia estaban en guerra, Napoleón concedió a Davy una medalla de oro en 1808 por su descubrimiento del potasio y el sodio, declarando que los logros científicos trascendían las fronteras nacionales.
Relevancia moderna: Los peligrosos experimentos de Davy sentaron las bases de la electroquímica moderna, incluidas las baterías recargables, la galvanoplastia y la producción de aluminio, industrias que hoy mueven miles de millones de dólares.
Aplicaciones
El potasio es absolutamente esencial para el crecimiento de las plantas y constituye la base de la agricultura moderna. Como uno de los tres macronutrientes principales (N-P-K), el potasio regula el equilibrio hídrico, la activación enzimática y la fotosíntesis de las plantas.
Proceso de fabricación de fertilizantes: El cloruro de potasio (KCl) se extrae de depósitos subterráneos mediante minería por disolución. El agua caliente disuelve los depósitos de sal, creando una salmuera que se bombea a la superficie y se evapora en enormes estanques de cristalización. Los cristales rosados resultantes tienen una pureza del 95-99% de KCl.
Formas utilizadas: Sulfato de potasio (K₂SO₄) para cultivos sensibles al cloruro, como el tabaco y las patatas; nitrato de potasio (KNO₃) para cultivos de alto valor que requieren potasio y nitrógeno; y fosfato de potasio para la agricultura de precisión.
Producción de jabones y detergentes: El hidróxido de potasio (KOH), conocido como potasa cáustica, se fabrica mediante la electrólisis de salmuera de cloruro de potasio. Este proceso produce KOH en el cátodo y gas cloro en el ánodo. El KOH produce jabones más blandos y solubles que las alternativas basadas en sodio.
Industria del vidrio: El carbonato de potasio (K₂CO₃) actúa como fundente en la fabricación de vidrio, reduciendo el punto de fusión de la sílice y creando un vidrio más duro y brillante. Por eso, los artículos de cristal de alta calidad suelen contener potasio en lugar de sodio.
Fabricación de pólvora: El nitrato de potasio (salitre) actúa como oxidante en la pólvora negra y proporciona oxígeno para la combustión. Las pólvoras modernas sin humo siguen utilizando compuestos de potasio para controlar la velocidad de combustión y reducir el fogonazo del cañón.
Química de los fuegos artificiales: Distintos compuestos de potasio crean colores específicos: el clorato de potasio produce blancos brillantes, el perclorato de potasio rojos intensos y el fluoruro de aluminio y potasio tonos púrpura. El ion potasio arde con una característica llama violeta.
Sistemas de transferencia de calor: Las aleaciones líquidas de potasio y sodio (NaK) se utilizan como refrigerantes en reactores nucleares y aplicaciones espaciales debido a sus excelentes propiedades de transferencia de calor y su baja presión de vapor a altas temperaturas.
Fotografía: El bromuro de potasio y el ferricianuro de potasio son esenciales en el revelado tradicional de fotografías en blanco y negro, ya que controlan el contraste y permiten un revelado preciso de la imagen.
De dónde procede
20900 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 94 % de los elementos
El potasio es el 7.º elemento más abundante de la corteza terrestre (2.09% en masa), por lo que es más común que el sodio, a pesar de la mayor presencia visible de este en los océanos. Esta abundancia refleja el papel del potasio en los minerales fundamentales que forman las rocas de nuestro planeta.
Principales fuentes minerales:
Saskatchewan, Canadá: Contiene las mayores reservas mundiales de potasa, formadas hace 400 millones de años, cuando la cuenca de Williston era un mar poco profundo. La mina Esterhazy se extiende 1 kilómetro bajo tierra.
Mar Muerto, Israel/Jordania: La salmuera contiene 1.4% de potasio, que se extrae mediante estanques de evaporación solar que crean un arcoíris de colores debido a las distintas concentraciones minerales.
Montes Urales, Rusia: Los antiguos estratos de evaporitas proporcionan el 20% de la producción mundial, y algunas minas funcionan desde la época soviética.
Carlsbad, Nuevo México: La cuenca pérmica contiene extensos estratos de potasa formados cuando los mares antiguos se evaporaron hace 250 millones de años.
Concentración en el agua de mar: Los océanos modernos contienen aproximadamente 380 partes por millón de potasio, mantenido por el equilibrio entre el aporte fluvial y la absorción por organismos marinos y minerales arcillosos.
Gran Lago Salado: Contiene salmueras concentradas de potasio que se extraen comercialmente junto con sodio y magnesio.
Nucleosíntesis: El potasio-39 se forma mediante la combustión del oxígeno en estrellas masivas, cuando el silicio-28 captura partículas alfa. El proceso requiere temperaturas superiores a 1.5 mil millones de Kelvin.
Producción en supernovas: El potasio-40, el isótopo radiactivo, se crea durante la nucleosíntesis explosiva en supernovas y contribuye al calor interno de la Tierra mediante la desintegración radiactiva.
Meteoritos: Los meteoritos condრíticos contienen potasio en minerales de feldespato, lo que proporciona pistas sobre la composición del sistema solar primitivo y la formación de los planetas rocosos.
Formación del suelo: La meteorización del feldespato y la mica libera iones de potasio que quedan disponibles para las plantas. Los minerales arcillosos pueden atrapar este potasio y liberarlo lentamente con el tiempo.
Absorción por las plantas: Los sistemas radiculares transportan activamente el potasio contra los gradientes de concentración, concentrándolo 1000 veces más que en las soluciones del suelo. Este proceso requiere una cantidad considerable de energía metabólica.
Manejo
Nivel de riesgo: ALTO - El potasio metálico es extremadamente peligroso y requiere procedimientos especializados de manipulación.
Potasio metálico: Debe almacenarse bajo aceite mineral o queroseno, en recipientes sellados con atmósfera inerte. Nunca almacenarlo cerca de fuentes de agua o agentes oxidantes.
Compuestos de potasio: Almacenar en lugares secos y frescos, alejados de ácidos y oxidantes. Mantener los recipientes bien cerrados para evitar la absorción de humedad.
Requisitos de separación: Mantener los compuestos de potasio alejados de las sales de amonio, que pueden formar mezclas explosivas al calentarse.
OSHA PEL (límite de exposición permisible): No existe un límite específico para el potasio metálico (es demasiado reactivo para una exposición rutinaria)
Potasio alimentario: Los adultos necesitan 3,500-4,700mg diarios. La mayoría de las personas consume una cantidad insuficiente de potasio (~2,600mg de promedio)
Umbral de toxicidad: La hiperpotasemia (exceso de potasio) aparece por encima de 5.5 mEq/L en sangre y puede causar alteraciones del ritmo cardíaco
Contacto de la piel con el metal: Enjuagar inmediatamente con abundante agua durante 15+ minutos. Retirar la ropa contaminada. Buscar atención médica inmediata en caso de quemaduras.
Contacto con los ojos: Enjuagar los ojos con agua durante 15+ minutos, manteniendo los párpados abiertos. Retirar las lentes de contacto si es posible. Buscar atención médica inmediata.
Inhalación de polvo o vapores: Trasladar inmediatamente a la víctima al aire libre. Si presenta dificultades respiratorias, administrar oxígeno y buscar atención médica.
Ingestión: NO provocar el vómito. Enjuagar la boca con agua. Dar pequeñas cantidades de agua para beber. Buscar atención médica inmediata.
Incendios de potasio: ¡NUNCA usar agua. Utilizar un extintor de clase D (arena seca, cloruro de sodio o supresores especializados para incendios de metales)
Respuesta ante derrames: Evacuar la zona. Ventilar el espacio. Cubrir el potasio derramado con arena seca o aceite. No permitir ningún contacto con la humedad.
Riesgo de explosión: Si el potasio entra en contacto con el agua, se forma gas hidrógeno explosivo. Eliminar inmediatamente todas las fuentes de ignición.
Respuestas rápidas
Potasio (símbolo K) es el elemento 19 de la tabla periódica, un Metal alcalino del periodo 4, grupo 1. Un metal tan reactivo que debe mantenerse alejado del aire, y tan esencial que ninguna célula de tu cuerpo funciona sin él. A temperatura ambiente es un sólido.
[Ar] 4s¹, con 4 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 8, 1.Potasio se funde a 336.5 K (63.4 °C) y hierve a 1032 K (758.9 °C).
La masa atómica estándar de Potasio es 39.098 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Potasio tiene una densidad de 0.89 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Potasio flota.
Potasio tiene una electronegatividad de Pauling de 0.82. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Un valor tan bajo significa que cede fácilmente sus electrones externos, formando iones positivos.
Potasio fue descubierto en 1807 por Humphry Davy. Recibe su nombre de inglés potash; el símbolo procede del latín kalium.
Potasio constituye aproximadamente el 2.09% de la corteza terrestre; es uno de los elementos más abundantes que existen.