K · Elemento 19 · Metal alcalino
Um metal tão reativo que deve ser mantido longe do ar e tão essencial que nenhuma célula do seu corpo funciona sem ele.
Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde potássio se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.
Tamanho, em escala
Raio de 227 pm — isso corresponde a 0,227 nm, portanto cerca de 2,2 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.
Faixa térmica
Potássio permanece líquido em uma faixa de 695 K, de 337 K a 1032 K.
A história
Metal macio que reage violentamente com a água. Nutriente essencial.
Em 1807, um químico britânico de 29 anos chamado Humphry Davy estava obcecado por uma nova técnica revolucionária chamada eletrólise. Trabalhando na Royal Institution, em Londres, Davy já havia ganhado fama por suas dramáticas demonstrações públicas de química, mas estava prestes a fazer uma das descobertas mais perigosas da história da ciência.
A invenção de Alessandro Volta da bateria elétrica, em 1800, havia aberto possibilidades inteiramente novas para a química. Davy percebeu que essa nova e poderosa ferramenta poderia decompor substâncias que haviam resistido a todas as tentativas anteriores de análise.
O alvo: potassa (carbonato de potássio), um álcali misterioso obtido das cinzas de madeira que havia intrigado os químicos durante séculos. Era um composto ou um elemento? Tentativas anteriores usando calor e reações químicas haviam fracassado completamente.
A preparação: Davy derreteu potassa em uma colher de platina e inseriu fios de platina conectados a uma poderosa bateria voltaica. À medida que a corrente elétrica passava pelo álcali fundido, algo extraordinário aconteceu no eletrodo negativo.
O momento da descoberta: "Jamais esquecerei a alegria extática que senti", escreveu Davy, "quando as gotículas do novo metal subiram sob a superfície do álcali." Pequenas esferas metálicas apareceram, mas imediatamente explodiram em chamas com uma luz violeta brilhante ao entrar em contato com o ar.
O perigo: Essas gotículas metálicas eram tão reativas que explodiam ao tocar a umidade do ar. Davy havia isolado o primeiro metal alcalino - potássio -, mas manuseá-lo quase lhe custou a vida em várias ocasiões.
Propriedades incríveis: Davy descobriu que esse novo metal era mais leve que a água (flutuava!), mais macio que a cera (ele podia cortá-lo com uma faca) e tão reativo que precisava ser armazenado sob óleo para evitar explosões.
O nome: Davy chamou-o de "potassium", a partir da palavra inglesa "potash". Curiosamente, a maioria dos outros idiomas usa "kalium" (do árabe "qali", que significa álcali), razão pela qual o símbolo é "K".
Impacto imediato: Apenas alguns dias depois, Davy usou a mesma técnica para isolar o sódio, provando que o que os químicos consideravam substâncias simples eram, na verdade, compostos desses metais incrivelmente reativos.
Dificuldades de segurança: Durante meses, Davy e seus assistentes sofreram queimaduras e explosões enquanto aprendiam a manusear o potássio. Eles descobriram que o metal precisava ser cortado sob parafina líquida e nunca podia tocar a água (ele explode violentamente).
Legado: A descoberta de Davy revolucionou a química ao provar que forças elétricas podiam decompor substâncias anteriormente consideradas elementares. Isso abriu caminho para o isolamento de muitos outros elementos e estabeleceu a eletroquímica como uma ciência fundamental.
Prêmio de Napoleão: Embora a Grã-Bretanha e a França estivessem em guerra, Napoleão concedeu a Davy uma medalha de ouro em 1808 por sua descoberta do potássio e do sódio, declarando que a realização científica transcendia as fronteiras nacionais.
Relevância moderna: Os experimentos perigosos de Davy lançaram as bases para a eletroquímica moderna, incluindo baterias recarregáveis, galvanoplastia e produção de alumínio - todos setores que movimentam bilhões de dólares atualmente.
Aplicações
O potássio é absolutamente essencial para o crescimento das plantas e constitui a base da agricultura moderna. Como um dos três macronutrientes primários (N-P-K), o potássio regula o equilíbrio hídrico, a ativação enzimática e a fotossíntese nas plantas.
Processo de fabricação de fertilizantes: O cloreto de potássio (KCl) é extraído de depósitos subterrâneos por meio da mineração por dissolução. A água aquecida dissolve os depósitos de sal, criando uma salmoura que é bombeada para a superfície e evaporada em grandes tanques de cristalização. Os cristais rosados resultantes têm pureza de 95-99% de KCl.
Formas utilizadas: Sulfato de potássio (K₂SO₄) para culturas sensíveis ao cloreto, como tabaco e batatas; nitrato de potássio (KNO₃) para culturas de alto valor que exigem potássio e nitrogênio; e fosfato de potássio para agricultura de precisão.
Produção de sabão e detergente: O hidróxido de potássio (KOH), conhecido como potassa cáustica, é produzido por meio da eletrólise da salmoura de cloreto de potássio. Esse processo cria KOH no cátodo e gás cloro no ânodo. O KOH produz sabões mais macios e solúveis em comparação com as alternativas à base de sódio.
Indústria do vidro: O carbonato de potássio (K₂CO₃) atua como fundente na fabricação de vidro, reduzindo o ponto de fusão da sílica e criando um vidro mais duro e brilhante. É por isso que vidrarias de cristal de alta qualidade frequentemente contêm potássio em vez de sódio.
Fabricação de pólvora: O nitrato de potássio (salitre) atua como oxidante na pólvora negra, fornecendo oxigênio para a combustão. As pólvoras modernas sem fumaça ainda usam compostos de potássio para controlar a velocidade de queima e reduzir o clarão na boca do cano.
Química dos fogos de artifício: Diferentes compostos de potássio criam cores específicas - clorato de potássio para brancos brilhantes, perclorato de potássio para vermelhos intensos e fluoreto de alumínio e potássio para tons roxos. O próprio íon potássio queima com uma chama violeta característica.
Sistemas de transferência de calor: Ligas líquidas de potássio e sódio (NaK) são usadas como refrigerantes em reatores nucleares e aplicações espaciais devido às suas excelentes propriedades de transferência de calor e baixa pressão de vapor em altas temperaturas.
Fotografia: O brometo de potássio e o ferricianeto de potássio são essenciais no processamento tradicional de fotografias em preto e branco, controlando o contraste e permitindo a revelação precisa das imagens.
De onde vem
20900 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 94% dos elementos
O potássio é o 7º elemento mais abundante na crosta terrestre (2.09% em massa), sendo mais comum que o sódio, apesar da maior visibilidade do sódio nos oceanos. Essa abundância reflete o papel do potássio nos minerais fundamentais formadores de rochas que construíram nosso planeta.
Principais fontes minerais:
Saskatchewan, Canadá: Contém as maiores reservas de potassa do mundo, formadas há 400 milhões de anos, quando a Bacia de Williston era um mar raso. A mina de Esterhazy se estende por 1 quilômetro no subsolo.
Mar Morto, Israel/Jordânia: A salmoura contém 1.4% de potássio, extraído por meio de tanques de evaporação solar que criam um arco-íris de cores devido às diferentes concentrações minerais.
Montes Urais, Rússia: Leitos evaporíticos antigos fornecem 20% da produção mundial, com algumas minas em operação desde a era soviética.
Carlsbad, Novo México: A Bacia Permiana contém extensos leitos de potassa formados quando mares antigos evaporaram há 250 milhões de anos.
Concentração na água do mar: Os oceanos modernos contêm cerca de 380 partes por milhão de potássio, mantido pelo equilíbrio entre a entrada pelos rios e a absorção por organismos marinhos e minerais argilosos.
Grande Lago Salgado: Contém salmouras concentradas de potássio que são extraídas comercialmente junto com sódio e magnésio.
Nucleossíntese: O potássio-39 se forma por meio da queima de oxigênio em estrelas massivas, quando o silício-28 captura partículas alfa. O processo exige temperaturas superiores a 1.5 bilhão de Kelvin.
Produção em supernovas: O potássio-40, o isótopo radioativo, é criado durante a nucleossíntese explosiva em supernovas e contribui para o calor interno da Terra por meio do decaimento radioativo.
meteoritos: Meteoritos condritos contêm potássio em minerais de feldspato, fornecendo pistas sobre a composição do sistema solar primitivo e a formação dos planetas rochosos.
Formação do solo: O intemperismo do feldspato e da mica libera íons de potássio que ficam disponíveis para as plantas. Os minerais argilosos podem reter e liberar lentamente esse potássio ao longo do tempo.
Absorção pelas plantas: Os sistemas radiculares transportam ativamente o potássio contra gradientes de concentração, concentrando-o 1000 vezes mais do que nas soluções do solo. Esse processo exige energia metabólica significativa.
Manuseio
Nível de risco: ALTO - O potássio metálico é extremamente perigoso e exige procedimentos especializados de manuseio.
Potássio metálico: Deve ser armazenado sob óleo mineral ou querosene, em recipientes selados com atmosfera inerte. Nunca armazene perto de fontes de água ou agentes oxidantes.
Compostos de potássio: Armazene em áreas secas e frescas, longe de ácidos e oxidantes. Mantenha os recipientes bem fechados para evitar a absorção de umidade.
Requisitos de separação: Mantenha os compostos de potássio longe de sais de amônio, que podem formar misturas explosivas quando aquecidos.
OSHA PEL (Limite de exposição permissível): Não há limite específico para o potássio metálico (ele é reativo demais para exposição rotineira)
Potássio na dieta: Adultos precisam de 3,500-4,700mg por dia. A maioria das pessoas consome potássio insuficiente (~2,600mg em média)
Limite de toxicidade: A hipercalemia (potássio em excesso) ocorre acima de 5.5 mEq/L no sangue e pode causar anormalidades no ritmo cardíaco
Contato da pele com o metal: Lave imediatamente com grandes quantidades de água por 15+ minutos. Remova as roupas contaminadas. Procure atendimento médico imediato em caso de queimaduras.
Contato com os olhos: Lave os olhos com água por 15+ minutos, mantendo as pálpebras abertas. Remova as lentes de contato, se possível. Procure atendimento médico imediato.
Inalação de poeira/fumos: Leve a vítima imediatamente para um local com ar fresco. Se ocorrer dificuldade para respirar, administre oxigênio e procure atendimento médico.
Ingestão: NÃO provoque vômito. Enxágue a boca com água. Dê pequenas quantidades de água para beber. Procure atendimento médico imediato.
Incêndios de potássio: NUNCA use água. Use um extintor de incêndio Classe D (areia seca, cloreto de sódio ou supressores especializados para incêndios em metais)
Resposta a derramamentos: Evacue a área. Ventile o local. Cubra o potássio derramado com areia seca ou óleo. Não permita nenhum contato com umidade.
Risco de explosão: Se o potássio entrar em contato com a água, forma-se gás hidrogênio explosivo. Elimine imediatamente todas as fontes de ignição.
Respostas rápidas
Potássio (símbolo K) é o elemento 19 da tabela periódica, um Metal alcalino do período 4, grupo 1. Um metal tão reativo que deve ser mantido longe do ar e tão essencial que nenhuma célula do seu corpo funciona sem ele. À temperatura ambiente, é um sólido.
[Ar] 4s¹, resultando em 4 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 8, 1.Potássio derrete a 336.5 K (63.4 °C) e entra em ebulição a 1032 K (758.9 °C).
A massa atómica padrão de Potássio é 39.098 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.
Potássio tem densidade de 0.89 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Potássio flutua.
Potássio tem eletronegatividade de Pauling igual a 0.82. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Um valor tão baixo significa que ele cede prontamente seus eletrões externos, formando iões positivos.
Potássio foi descoberto em 1807 por Humphry Davy. Recebe esse nome em homenagem a inglês potash; símbolo derivado do latim kalium.
Potássio constitui sobre 2.09% da crosta terrestre — é um dos elementos mais abundantes que existem.