Struttura
Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca potassio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Radius 227 pm — that is 0.227 nm, so about 2203 million of them side by side would span a millimetre.
Intervallo termico
Potassio is liquid over a 695 K window, from 337 K to 1032 K.
La storia
Metallo tenero che reagisce violentemente con l'acqua. Nutriente essenziale.
Nel 1807, un chimico britannico di 29 anni di nome Humphry Davy era ossessionato da una tecnica rivoluzionaria chiamata elettrolisi. Lavorando presso la Royal Institution di Londra, Davy aveva già acquisito fama grazie alle sue spettacolari dimostrazioni pubbliche di chimica, ma stava per fare una delle scoperte più pericolose nella storia della scienza.
L'invenzione di Alessandro Volta della batteria elettrica nel 1800 aveva aperto possibilità completamente nuove per la chimica. Davy capì che questo potente strumento avrebbe potuto decomporre sostanze che avevano resistito a tutti i precedenti tentativi di analisi.
L'obiettivo: la potassa (carbonato di potassio), un misterioso alcali ottenuto dalla cenere di legna che aveva lasciato per secoli perplessi i chimici. Era un composto o un elemento? I precedenti tentativi con il calore e le reazioni chimiche erano falliti completamente.
La preparazione: Davy fuse la potassa in un cucchiaio di platino e inserì fili di platino collegati a una potente batteria voltaica. Quando la corrente elettrica attraversò l'alcali fuso, accadde qualcosa di straordinario all'elettrodo negativo.
Il momento della scoperta: "Non dimenticherò mai la gioia estatica che provai", scrisse Davy, "quando le goccioline del nuovo metallo salirono sotto la superficie dell'alcali". Apparvero minuscole sfere metalliche, ma presero immediatamente fuoco con una brillante luce violetta al contatto con l'aria.
Il pericolo: Queste goccioline metalliche erano così reattive da esplodere quando entravano in contatto con l'umidità dell'aria. Davy aveva isolato il primo metallo alcalino - potassio - ma maneggiarlo rischiò di costargli la vita in diverse occasioni.
Proprietà straordinarie: Davy scoprì che questo nuovo metallo era più leggero dell'acqua (galleggiava!), più morbido della cera (poteva tagliarlo con un coltello) e così reattivo da dover essere conservato sotto olio per evitare esplosioni.
Il nome: Davy lo chiamò "potassium", dalla parola inglese "potash". È interessante notare che nella maggior parte delle altre lingue si usa "kalium" (dall'arabo "qali", che significa alcali), motivo per cui il simbolo è "K".
Impatto immediato: Solo pochi giorni dopo, Davy utilizzò la stessa tecnica per isolare il sodio, dimostrando che quelle che i chimici consideravano sostanze semplici erano in realtà composti di questi metalli incredibilmente reattivi.
Difficoltà legate alla sicurezza: Per mesi, Davy e i suoi assistenti subirono ustioni ed esplosioni mentre imparavano a maneggiare il potassio. Scoprirono che doveva essere tagliato sotto paraffina liquida e che non poteva mai entrare in contatto con l'acqua (esplode violentemente).
Eredità: La scoperta di Davy rivoluzionò la chimica dimostrando che le forze elettriche potevano decomporre sostanze precedentemente considerate elementari. Questo aprì la strada all'isolamento di molti altri elementi e stabilì l'elettrochimica come scienza fondamentale.
Il premio di Napoleone: Sebbene Gran Bretagna e Francia fossero in guerra, Napoleone assegnò a Davy una medaglia d'oro nel 1808 per la scoperta del potassio e del sodio, dichiarando che il progresso scientifico trascendeva i confini nazionali.
Rilevanza moderna: I pericolosi esperimenti di Davy gettarono le basi dell'elettrochimica moderna, comprese le batterie ricaricabili, la galvanoplastica e la produzione di alluminio: industrie che oggi valgono tutte miliardi di dollari.
Applicazioni
Il potassio è assolutamente essenziale per la crescita delle piante e costituisce la base dell'agricoltura moderna. Come uno dei tre macronutrienti principali (N-P-K), il potassio regola l'equilibrio idrico, l'attivazione degli enzimi e la fotosintesi nelle piante.
Processo di produzione dei fertilizzanti: Il cloruro di potassio (KCl) viene estratto da giacimenti sotterranei attraverso l'estrazione per dissoluzione. L'acqua riscaldata scioglie i depositi di sale, creando una salamoia che viene pompata in superficie ed evaporata in grandi bacini di cristallizzazione. I cristalli rosa risultanti hanno una purezza del 95-99% di KCl.
Forme utilizzate: Solfato di potassio (K₂SO₄) per colture sensibili al cloruro come tabacco e patate, nitrato di potassio (KNO₃) per colture di alto valore che richiedono sia potassio sia azoto, e fosfato di potassio per l'agricoltura di precisione.
Produzione di saponi e detergenti: L'idrossido di potassio (KOH), noto come potassa caustica, viene prodotto mediante l'elettrolisi della salamoia di cloruro di potassio. Questo processo produce KOH al catodo e gas di cloro all'anodo. Il KOH produce saponi più morbidi e solubili rispetto alle alternative a base di sodio.
Industria del vetro: Il carbonato di potassio (K₂CO₃) agisce come fondente nella produzione del vetro, abbassando il punto di fusione della silice e creando un vetro più duro e brillante. Per questo i cristalli di alta qualità contengono spesso potassio invece di sodio.
Produzione della polvere da sparo: Il nitrato di potassio (salnitro) funge da ossidante nella polvere nera, fornendo ossigeno per la combustione. Anche le moderne polveri senza fumo utilizzano composti di potassio per controllare la velocità di combustione e ridurre il lampo alla bocca.
Chimica dei fuochi d'artificio: Diversi composti di potassio producono colori specifici: il clorato di potassio produce bianchi brillanti, il perclorato di potassio rossi intensi e il fluoruro di alluminio e potassio tonalità viola. Lo ione potassio brucia con una caratteristica fiamma violetta.
Sistemi di trasferimento del calore: Le leghe liquide potassio-sodio (NaK) vengono utilizzate come refrigeranti nei reattori nucleari e nelle applicazioni spaziali grazie alle loro eccellenti proprietà di trasferimento del calore e alla bassa pressione di vapore alle alte temperature.
Fotografia: Il bromuro di potassio e il ferricianuro di potassio sono essenziali nello sviluppo tradizionale delle fotografie in bianco e nero, poiché controllano il contrasto e permettono uno sviluppo preciso dell'immagine.
Da dove proviene
20900 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 94% of elements
Il potassio è il 7º elemento più abbondante nella crosta terrestre (2.09% in massa), ed è quindi più comune del sodio nonostante la maggiore presenza visibile del sodio negli oceani. Questa abbondanza riflette il ruolo del potassio nei minerali fondamentali che formano le rocce del nostro pianeta.
Principali fonti minerali:
Saskatchewan, Canada: Contiene le più grandi riserve di potassa del mondo, formatesi 400 milioni di anni fa quando il bacino di Williston era un mare poco profondo. La miniera di Esterhazy si estende per 1 chilometro sotto terra.
Mar Morto, Israele/Giordania: La salamoia contiene 1.4% di potassio, estratto attraverso bacini di evaporazione solare che creano un arcobaleno di colori dovuto alle diverse concentrazioni minerali.
Monti Urali, Russia: Gli antichi strati evaporitici forniscono il 20% della produzione mondiale, con alcune miniere operative dall'epoca sovietica.
Carlsbad, Nuovo Messico: Il bacino permiano contiene estesi strati di potassa formatisi quando gli antichi mari evaporarono 250 milioni di anni fa.
Concentrazione nell'acqua marina: Gli oceani moderni contengono circa 380 parti per milione di potassio, mantenute dall'equilibrio tra l'apporto dei fiumi e l'assorbimento da parte degli organismi marini e dei minerali argillosi.
Great Salt Lake: Contiene salamoie concentrate di potassio, estratte commercialmente insieme a sodio e magnesio.
Nucleosintesi: Il potassio-39 si forma durante la combustione dell'ossigeno nelle stelle massicce, quando il silicio-28 cattura particelle alfa. Il processo richiede temperature superiori a 1.5 miliardi di Kelvin.
Produzione nelle supernove: Il potassio-40, l'isotopo radioattivo, si crea durante la nucleosintesi esplosiva nelle supernove e contribuisce al calore interno della Terra attraverso il decadimento radioattivo.
meteoriti: Le meteoriti condritiche contengono potassio nei minerali feldspatici, fornendo indizi sulla composizione del sistema solare primordiale e sulla formazione dei pianeti rocciosi.
Formazione del suolo: L'alterazione del feldspato e della mica libera ioni potassio disponibili per le piante. I minerali argillosi possono intrappolare e rilasciare lentamente questo potassio nel tempo.
Assorbimento da parte delle piante: Gli apparati radicali trasportano attivamente il potassio contro i gradienti di concentrazione, concentrandolo 1000 volte rispetto alle soluzioni del suolo. Questo processo richiede una notevole energia metabolica.
Manipolazione
Livello di rischio: ALTO - Il potassio metallico è estremamente pericoloso e richiede procedure di manipolazione specializzate.
Potassio metallico: Deve essere conservato sotto olio minerale o cherosene, in contenitori sigillati con atmosfera inerte. Non conservarlo mai vicino a fonti d'acqua o agenti ossidanti.
Composti del potassio: Conservare in luoghi asciutti e freschi, lontano da acidi e ossidanti. Tenere i contenitori ben chiusi per impedire l'assorbimento dell'umidità.
Requisiti di separazione: Tenere i composti del potassio lontani dai sali di ammonio, che possono formare miscele esplosive se riscaldati.
OSHA PEL (limite di esposizione ammissibile): Nessun limite specifico per il potassio metallico (troppo reattivo per un'esposizione ordinaria)
Potassio alimentare: Gli adulti necessitano di 3,500-4,700mg al giorno. La maggior parte delle persone assume una quantità insufficiente di potassio (~2,600mg in media)
Soglia di tossicità: L'iperkaliemia (eccesso di potassio) si verifica oltre 5.5 mEq/L nel sangue e può causare anomalie del ritmo cardiaco
Contatto della pelle con il metallo: Sciacquare immediatamente con abbondanti quantità d'acqua per almeno 15 minuti. Togliere gli indumenti contaminati. Consultare immediatamente un medico in caso di ustioni.
Contatto con gli occhi: Sciacquare gli occhi con acqua per almeno 15 minuti, tenendo aperte le palpebre. Rimuovere le lenti a contatto, se possibile. Consultare immediatamente un medico.
Inalazione di polveri o fumi: Portare immediatamente la persona all'aria aperta. In caso di difficoltà respiratorie, somministrare ossigeno e consultare un medico.
Ingestione: NON provocare il vomito. Sciacquare la bocca con acqua. Dare da bere piccole quantità d'acqua. Consultare immediatamente un medico.
Incendi di potassio: NON usare mai acqua. Utilizzare un estintore di classe D (sabbia asciutta, cloruro di sodio o soppressori specializzati per incendi di metalli)
Intervento in caso di sversamento: Evacuare l'area. Ventilare l'ambiente. Coprire il potassio sversato con sabbia asciutta o olio. Evitare qualsiasi contatto con l'umidità.
Rischio di esplosione: Se il potassio entra in contatto con l'acqua, si forma gas idrogeno esplosivo. Eliminare immediatamente tutte le fonti di ignizione.
Risposte rapide
Potassio (symbol K) is element 19 on the periodic table, a metallo alcalino in period 4, group 1. A metal so reactive it must be kept away from air, and so essential that no cell in your body works without it. At room temperature it is a solid.
[Ar] 4s¹, giving 4 occupied shells holding 2, 8, 8, 1 electrons respectively.Potassio melts at 336.5 K (63.4 °C) and boils at 1032 K (758.9 °C).
The standard atomic weight of Potassio is 39.098 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Potassio has a density of 0.89 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of potassio floats.
Potassio has a Pauling electronegativity of 0.82. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.
Potassio was discovered in 1807 by Humphry Davy. It is named after english potash; symbol from Latin kalium.
Potassio makes up about 2.09% of the Earth's crust — one of the most abundant elements there is.