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Potassio

  |   Chimica, Chimica Generale

Il potassio è un metallo alcalino appartenente al Gruppo 1 e al 4° Periodo della Tavola Periodica che ha configurazione elettronica [Ar]4s1.

In natura è presente in molti minerali tra cui la silvite, la carnallite e la polialite.

Sebbene  sia l’ottavo elemento più abbondante sulla terra a causa della sua alta reattività non è rinvenuto allo stato elementare in natura.

Proprietà

E’ un metallo tenero di colore bianco-argenteo altamente reattivo e caratterizzato da una densità di 0.856  g/cm3 quindi inferiore a quella dell’acqua.

Lo scienziato britannico Humphry Davy, il chimico poeta isolò per la prima volta il potassio nel 1807 dall’elettrolisi dell’idrossido di potassio allo stato fuso.

Le semireazioni che avvengono nel processo elettrolitico sono:

Al catodo: 4 K+ + 4e → 4 K

All’anodo: 4 OH → O2 + 2 H2O + 4 e

e pertanto la reazione complessiva è:

4 K+ + 4 OH → 4 K + O2 + 2 H2O

Reazioni

Ragisce vigorosamente con l’acqua per formare una soluzione di idrossido di potassio e di idrogeno gassoso.

2 K (s)+ 3 H2O(l) →  2 KOH (aq) + H2(g)

Il potassio galleggia sull’acqua e, stante la produzione di idrogeno gassoso sotto la linea d’acqua, si hanno getti di idrogeno che spingono il potassio intorno alla superficie.

La reazione è esotermica quindi il calore sviluppato può generare la combustione dell’idrogeno a contatto con l’aria con produzione di altro calore. Il potassio che ancora non ha reagito si surriscalda emettendo una caratteristica luce viola pallido.

La reazione può quindi diventare esplosiva. Il potassio reagisce con l’acqua più velocemente del sodio e più lentamente del rubidio.

Reagisce vigorosamente con l’ossigeno per dare il superossido di potassio di colore giallo arancio secondo la reazione:

K(s) + O2(g) → KO2(s)

Reagisce in modo esplosivo con acidi diluiti; con acido solforico dà il solfato di potassio e idrogeno gassoso:

2 K (s)+ H2SO4(aq) → K2SO4(aq) + H2(g)

mentre con acido nitrico dà il nitrato di potassio e idrogeno gassoso:

2 K (s)+ 2 HNO3(aq) → 2 KNO3(aq) + H2(g)

Reagisce con gli alogeni per dare i rispettivi alogenuro secondo la reazione generale:

2 K + X2 → 2 KX

Lo ione potassio è il principale catione presente nella cellula e la pompa sodio-potassio è responsabile del mantenimento, nella cellula di un’alta concentrazione di K+ e di una bassa concentrazione di Na+.

La pompa Sodio-Potassio attua un trasporto di ioni sodio verso l’esterno della cellula accoppiato a un trasporto di ioni potassio all’interno della stessa. Si ha  un conseguente passaggio di entrambi gli ioni contro i rispettivi gradienti di concentrazione. L’energia necessaria viene attinta dalla scissione dell’ATP e, in genere, per ogni molecola di ATP che è scissa sono espulsi dalla cellula tre ioni sodio mentre vi entrano due ioni potassio.

Esso è quindi un nutriente essenziale utilizzato per mantenere l’equilibrio idro-elettrolitico nel corpo e una sua carenza  provoca stanchezza, irritabilità, crampi e ipertensione.

I cibi ad alto contenuto di potassio sono fagioli, verdure a foglia verde scuro, patate, zucca, yogurt, pesce, avocado, funghi e banane.

Composti

Tra gli innumerevoli composti che forma  sia inorganici che organici si annoverano:

1) il cloruro  KCl impiegato nella produzione di fertilizzanti e in ambito medico per trattare la diminuzione del livello di potassio plasmatico.

Il cloruro di potassio è tristemente noto in quanto è una delle tre sostanze che, generalmente in sequenza, è iniettato dopo barbiturici e curaro nelle iniezioni letali con lo scopo di provocare l’arresto cardiaco

2) il nitrato di potassio KNO3 il cui uso risale all’antica Grecia e all’antica Roma dove veniva utilizzato quale fertilizzante. Nel terzo secolo a.C. i cinesi scoprirono che una miscela di carbone di legna, zolfo e nitrato di potassio costituiva una polvere esplosiva. Nel Medioevo il nitrato di potassio è stato usato come conservante degli alimenti oltre che nella concia delle pelli, nella produzione del vetro e nella lavorazione dei metalli

3) il carbonato  K2CO3 utilizzato per ottenere sapone, vetri speciali, nell’industria alimentare per aumentare il pH, come addolcitore delle acque, nei fertilizzanti e quale agente essiccante nei laboratori.

4) l’idrossido  KOH è  utilizzato come elettrolita nelle batterie alcaline, come catalizzatore,  nel processo di preparazione del biodiesel, nella produzione della carta, quale regolatore di pH, nella produzione di polimeri, resine e fibre tessili e nella produzione del sapone

5) il solfato  K2SO4 è utilizzato prevalentemente come fertilizzante

6) il permanganato di potassio KMnO4 in cui il manganese ha il suo numero di ossidazione più alto noto per le sue proprietà ossidanti; grazie a questa sua azione ossidante è particolarmente attivo sui batteri ed è utilizzato come disinfettante ma svolge anche azione antinfiammatoria e antipruriginosa. Soluzioni standard di permanganato di potassio sono usate nell’ambito dell’analisi chimica per la determinazione quantitativa di alcuni ioni tramite titolazioni permanganometriche. Viene usato anche come deodorante, collutorio, come antiparassitario per i pesci e come antidoto all’avvelenamento da fosforo

7) il bitartrato  C4H5O6K che è uno dei tanti composti organici contenenti potassio. Noto come cremore tartaro è usato insieme al bicarbonato di sodio per la sua azione lievitante

8) potassio sodio tartrato tetraidrato KNaC4H4O6· 4H2O noto come sale di Rochelle usato nella preparazioni di lieviti insieme al carbonato di ammonio, nella reazione di Fehling per verificare la presenza di aldeidi o di zuccheri riducenti, per la rimozione di incrostazioni di carbonati, cloruri, sali metallici su superfici metalliche e pietre.

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