El agua de mar contiene unas 400 ppm de potasio. Tiende a sedimentarse y, en consecuencia, acaba en los sedimentos principalmente. Los ríos generalmente contienen alrededor de 2-3 ppm de potasio. Esta diferencia se debe principalmente a una gran concentración de potasio en los basaltos oceánicos. El granito rico en calcio contiene hasta un 2,5% de potasio. En el agua este elemento está presente principalmente como iones K+ (aq).
40K es un isótopo de potasio radiactivo naturalmente abundante. El agua de mar contiene una concentración natural de unos 4,5 . 10-5 g/L.
¿De qué manera y en qué forma reacciona el potasio con el agua?
El potasio reacciona rápida e intensamente con el agua, formando una solución básica incolora de hidróxido de potasio y gas de hidrógeno, según el siguiente mecanismo de reacción:
2K (s) + 2H2O (l) -> 2KOH (aq) + H2 (g)
Se trata de una reacción exotérmica y el potasio se calienta hasta tal punto que arde una llama púrpura. Además, el hidrógeno liberado durante la reacción reacciona fuertemente con el oxígeno y se enciende. El potasio reacciona con el agua más lentamente que el rubidio, que se encuentra debajo del potasio en la tabla periódica. El potasio reacciona con el agua más rápidamente que el sodio, que está situado más arriba en la tabla periódica.
Solubilidad del potasio y de los compuestos de potasio
El potasio no es soluble en agua, pero reacciona con el agua como se ha explicado anteriormente. Los compuestos de potasio pueden ser solubles en agua. Ejemplos de ello son el dicromato de potasio con una solubilidad en agua de 115 g/L, el permanganato de potasio con una solubilidad en agua de 76 g/L, el yoduro de potasio con una solubilidad en agua de 92 g/L, y el yoduro de potasio, del que incluso pueden disolverse hasta 1480 g en un litro de agua.
¿Por qué está presente el potasio en el agua?
El potasio se encuentra en varios minerales, de los que puede disolverse mediante procesos de meteorización. Algunos ejemplos son los feldespatos (ortoclasa y microclina), que sin embargo no son muy significativos para la producción de compuestos de potasio, y los minerales de cloro carnalita y silvita, que son los más favorables para la producción. Algunos minerales de arcilla contienen potasio. Acaba en el agua de mar a través de procesos naturales, donde se deposita principalmente en los sedimentos.
El potasio elemental se extrae del cloruro de potasio, pero no sirve para muchos fines debido a su amplio poder reactivo. Se aplica en aleaciones y en síntesis orgánica.
Unos compuestos de potasio, principalmente el nitrato de potasio, son fertilizantes sintéticos muy populares.El 95% del potasio aplicado comercialmente se añade a los fertilizantes sintéticos. También se aplican regularmente sales de potasio y mezclas de compuestos de magnesio y calcio. La regeneración libera aguas residuales que son peligrosas cuando se vierten en las aguas superficiales, y que son difíciles de purificar.
El potasio se aplica en la producción de vidrio para hacerlo más fuerte y sólido. Este vidrio se aplica principalmente en las pantallas de televisión. Otros compuestos de potasio se aplican en la producción de jabón fluido, se añaden a medicamentos o infusiones, o se aplican en la fotografía o el curtido. En la mayoría de los casos, el potasio no es el ingrediente activo, sino el anión adyacente. Esto también se aplica al clorato de potasio en cerillas y fuegos artificiales, y al nitrato de potasio en polvo. Los alumbres de potasio son bases para la cola del papel y se aplican como relleno del caucho sintético.
Los compuestos de potasio son los compuestos químicos básicos más reactivos, lo que se aplica, por ejemplo, a los hidróxidos y nitratos de potasio. El hidróxido de potasio forma potasa cáustica y se aplica en detergentes, suavizantes, jabón verde, desulfuración del petróleo y absorbentes de dióxido de carbono.
Otros ejemplos de aplicación de compuestos de potasio incluyen el yoduro de potasio para las mediciones de la capacidad oxidativa de las muestras de residuos, el dicromato de potasio para las mediciones de la capacidad oxidativa de la materia orgánica en la ciencia del suelo y el tratamiento biológico de las aguas residuales, y el aureato de diciano de potasio, que es un compuesto de oro soluble en agua extremadamente tóxico que se aplica para el dorado técnico. Los compuestos de potasio pueden acabar en las aguas residuales a través de la orina. Una aplicación poco habitual es el aumento de la cantidad de lluvia en regiones secas mediante el cloruro de potasio. Se libera justo debajo de las nubes desde los aviones, se eleva y duplica la cantidad de humedad en las nubes, haciendo que empiece a llover más fuerte.
Como la liberación de potasio de los vertederos de residuos domésticos suele ser excepcionalmente alta, este compuesto puede aplicarse como indicador de otros compuestos tóxicos en las aguas subterráneas.
¿Cuáles son los efectos ambientales del potasio en el agua?
El potasio es un requerimiento dietético para casi cualquier organismo, excepto un número de bacterias, porque juega un papel importante en las funciones nerviosas.
El potasio juega un papel central en el crecimiento de las plantas, y a menudo lo limita. El potasio de la materia vegetal y animal muerta suele estar unido a los minerales de la arcilla en los suelos, antes de disolverse en el agua. En consecuencia, las plantas vuelven a absorberlo con facilidad. El arado puede perturbar este proceso natural. Por ello, a menudo se añaden fertilizantes de potasio a los suelos agrícolas. Las plantas contienen una media del 2% de potasio (masa seca), pero los valores pueden variar entre el 0,1 y el 6,8%. Las larvas de mosquito contienen entre un 0,5 y un 0,6% de potasio, y los escarabajos entre un 0,6 y un 0,9% de potasio (masa seca). Las sales de potasio pueden matar las células de las plantas debido a su elevada actividad osmótica.
El potasio es poco peligroso en el agua, pero se propaga con bastante rapidez, debido a su movilidad relativamente alta y a su bajo potencial de transformación. La toxicidad del potasio suele estar causada por otros componentes de un compuesto, por ejemplo el cianuro en el cianuro de potasio.
El valor de la DL50 para las ratas es de 5 mg/kg. Para el bromato de potasio es de 321 mg/kg, y para el fluoruro de potasio es de 245 mg/kg. Los valores de LD50 para los organismos acuáticos incluyen 132 mg/L para los peces y 1,16 mg/L para las dafnias.
Uno de los tres isótopos naturales del potasio es el 40K, que es radiactivo. Se sospecha que este compuesto provoca modificaciones en los genes de plantas y animales. Sin embargo, no tiene una clase de radio toxicidad, debido a su origen natural. Hay un total de doce isótopos de potasio inestables.
¿Cuáles son los efectos del potasio en el agua sobre la salud?
El potasio es un requerimiento dietético para nosotros, y tomamos alrededor de 1-6 g por día a un requerimiento de 2-3,5 g por día. La cantidad total de potasio en el cuerpo humano se sitúa entre 110 y 140 g y depende principalmente de la masa muscular. Los músculos contienen la mayor parte del potasio después de los glóbulos rojos y el tejido cerebral.
Mientras que su oponente, el sodio, está presente en los fluidos intracelulares, el potasio está presente principalmente dentro de las células. Conserva la presión osmótica. La relación entre el potasio en las células y el potasio en el plasma es de 27:1, y se regula mediante bombas de sodio-potasio.
Las funciones vitales del potasio incluyen su papel en el estímulo nervioso, las contracciones musculares, la regulación de la presión sanguínea y la disolución de proteínas. Protege el corazón y las arterias, e incluso puede prevenir las enfermedades cardiovasculares. La relación entre el sodio y el potasio solía ser de 1:16, y en la actualidad es de aproximadamente 3:1, lo que evita principalmente una elevada captación de sodio.
La escasez de potasio es relativamente rara, pero puede provocar depresión, debilidad muscular, trastornos del ritmo cardíaco y confusión. La pérdida de potasio puede ser consecuencia de una diarrea crónica o de una enfermedad renal, ya que el equilibrio físico del potasio está regulado por los riñones. Cuando los riñones funcionan de forma insuficiente, la ingesta de potasio debe limitarse para evitar mayores pérdidas.
El contacto de la piel con metales potásicos da lugar a la corrosión cáustica de la potasa. Ésta es más peligrosa que la corrosión ácida, ya que se prolonga ilimitadamente. Las gotas de potasa cáustica son muy perjudiciales para los ojos.
La ingesta de una serie de compuestos de potasio puede ser especialmente perjudicial. En dosis elevadas, el cloruro de potasio interfiere con los impulsos nerviosos, lo que interrumpe prácticamente todas las funciones corporales y afecta principalmente al funcionamiento del corazón. El alumbre de potasio puede provocar molestias estomacales y náuseas en concentraciones tan bajas como 2 g, y puede ser corrosivo e incluso letal en concentraciones más altas. El carbonato de potasio es letal para los adultos en dosis superiores a 15 g. Lo mismo ocurre con el tartrato de potasio a 1 g, y con el cianuro de potasio a sólo 50 mg. El dicromato de potasio es letal entre 6 y 8 g, y 30 g de nitrato de potasio provocan una intoxicación grave que puede provocar la muerte. Debido a su mecanismo fuertemente corrosivo, las concentraciones de hidróxido de potasio entre 10 y 12 ml en una sosa cáustica al 15% pueden ser letales. El permanganato de potasio se aplica en los blanqueadores y la desinfección, y es letal entre 5 y 8 g.
¿Qué tecnologías de purificación del agua pueden aplicarse para eliminar el potasio del agua?
El potasio puede eliminarse del agua mediante ósmosis inversa.
El potasio se aplica en la purificación del agua. Por ejemplo, el permanganato de potasio es aplicable para la oxidación de los compuestos del agua, como para la eliminación del hierro o el manganeso, y la desinfección. Sin embargo, esto no se recomienda en general. La aplicación de permanganato potásico permite determinar la capacidad de oxidación de la materia orgánica en el agua. Por lo general, ésta supera a la DBO. El dicromato de potasio se aplica para la determinación de la DQO.
Literatura y los demás elementos y su interacción con el agua