Apa de mare conține aproximativ 400 ppm potasiu. Acesta tinde să se sedimenteze și, în consecință, ajunge mai ales în sedimente. Râurile conțin în general aproximativ 2-3 ppm potasiu. Această diferență este cauzată în principal de o concentrație mare de potasiu în bazaltele oceanice. Granitul bogat în calciu conține până la 2,5% potasiu. În apă, acest element este prezent în principal sub formă de ioni K+ (aq).
40K este un izotop radioactiv al potasiului, abundent în mod natural. Apa de mare conține o concentrație naturală de aproximativ 4,5 . 10-5 g/L.
În ce mod și sub ce formă reacționează potasiul cu apa?
Potasiul reacționează rapid și intens cu apa, formând o soluție bazică incoloră de hidroxid de potasiu și hidrogen gazos, conform următorului mecanism de reacție:
2K (s) + 2H2O (l) -> 2KOH (aq) + H2 (g)
Reacția este exotermă, iar potasiul se încălzește atât de mult încât arde o flacără purpurie. În plus, hidrogenul eliberat în timpul reacției reacționează puternic cu oxigenul și se aprinde. Potasiul reacționează cu apa mai lent decât rubidiul, care este plasat sub potasiu în tabelul periodic. Acesta reacționează cu apa mai rapid decât sodiul, care este plasat mai sus în diagrama periodică.
Solubilitatea potasiului și a compușilor de potasiu
Potasiul nu este solubil în apă, dar reacționează cu apa, așa cum s-a explicat anterior. Compușii de potasiu pot fi solubili în apă. Exemple sunt dicromatul de potasiu cu o solubilitate în apă de 115 g/L, permanganatul de potasiu cu o solubilitate în apă de 76 g/L, iodura de potasiu cu o solubilitate în apă de 92 g/L și iodura de potasiu, din care chiar și până la 1480 g pot fi dizolvate într-un litru de apă.
De ce este prezent potasiul în apă?
Potasiul se găsește în diverse minerale, din care poate fi dizolvat prin procese de meteorizare. Exemple sunt feldspații (ortoclasa și microclina), care nu sunt însă foarte importanți pentru producția de compuși de potasiu, și mineralele clorurate carnalit și silvită, care sunt cele mai favorabile în scopul producției. Unele minerale argiloase conțin potasiu. Acesta ajunge în apa de mare prin procese naturale, unde se depune în principal în sedimente.
Potasiul elementar se extrage din clorura de potasiu, dar nu servește multor scopuri din cauza puterii sale reactive extinse. Se aplică în aliaje și în sinteza organică.
O serie de compuși ai potasiului, în principal nitratul de potasiu, sunt îngrășăminte sintetice populare. 95% din potasiul aplicat în comerț este adăugat la îngrășămintele sintetice. Sărurile de potasiu și amestecurile de compuși de magneziu și calciu sunt, de asemenea, aplicate în mod regulat. Regenerarea eliberează ape reziduale care sunt periculoase atunci când sunt evacuate în apele de suprafață și care sunt dificil de purificat.
Potasiul este aplicat în producția de sticlă pentru a o face mai rezistentă și mai solidă. Această sticlă este aplicată în principal în ecranele de televiziune. Alți compuși ai potasiului sunt aplicați în producția de săpun fluid, adăugați în medicamente sau infuzii, sau aplicați în fotografie sau bronzare. În majoritatea cazurilor, potasiul nu este ingredientul activ, ci mai degrabă anionul adiacent. Acest lucru este valabil și pentru aplicarea cloratului de potasiu în chibrituri și focuri de artificii, precum și pentru nitratul de potasiu în pulbere. Alunurile de potasiu sunt baze pentru cleiul de hârtie și sunt aplicate ca umplutură a cauciucului sintetic.
Compușii de potasiu sunt cei mai reactivi compuși chimici de bază, ceea ce se aplică, de exemplu, hidroxizilor și nitraților de potasiu. Hidroxidul de potasiu formează potasa caustică și se aplică în detergenți, în balsamuri, în săpunul verde, în desulfurarea petrolului și în absorbanții de dioxid de carbon.
Alte exemple de aplicare a compușilor de potasiu includ iodura de potasiu pentru măsurarea capacității de oxidare a probelor de deșeuri, dicromatul de potasiu pentru măsurarea capacității de oxidare a materiei organice în știința solului și în tratarea biologică a apelor reziduale și aureatul dicyano de potasiu, care este un compus de aur solubil în apă extrem de toxic care se aplică pentru aurire tehnică. Compușii de potasiu pot ajunge în apele reziduale prin urină. O aplicație neobișnuită este creșterea cantității de ploaie în regiunile secetoase prin clorură de potasiu. Aceasta este eliberată chiar sub nori de către avioane, se ridică și dublează cantitatea de umezeală din nori, făcând să înceapă să plouă mai tare.
Deoarece eliberarea de potasiu din depozitele de deșeuri menajere este de obicei excepțional de mare, acest compus poate fi aplicat ca indicator pentru alți compuși toxici din apele subterane.
Care sunt efectele de mediu ale potasiului în apă?
Potasiul este o cerință alimentară pentru aproape orice organism, dar și pentru un număr de bacterii, deoarece joacă un rol important în funcțiile nervoase.
Potasiul joacă un rol central în creșterea plantelor și adesea o limitează. Potasiul din plantele moarte și materialul animal este adesea legat de mineralele argiloase din soluri, înainte de a se dizolva în apă. În consecință, este preluat din nou cu ușurință de către plante. Aratul poate perturba acest proces natural. În consecință, în solurile agricole se adaugă adesea îngrășăminte de potasiu. Plantele conțin în medie aproximativ 2% potasiu (masă uscată), dar valorile pot varia de la 0,1-6,8%. Larvele de țânțari conțin între 0,5 și 0,6% potasiu, iar gândacii conțin între 0,6 și 0,9% potasiu (masă uscată). Sărurile de potasiu pot ucide celulele plantelor din cauza activității osmotice ridicate.
Potasiul este slab periculos în apă, dar se răspândește destul de rapid, din cauza mobilității sale relativ ridicate și a potențialului scăzut de transformare. Toxicitatea potasiului este de obicei cauzată de alte componente dintr-un compus, de exemplu cianura din cianura de potasiu.
Valoarea LD50 pentru șobolani este de 5 mg/kg. Pentru bromatul de potasiu, aceasta este de 321 mg/kg, iar pentru fluorura de potasiu este de 245 mg/kg. Exemple de valori LD50 pentru organismele din apă includ 132 mg/L pentru pești și 1,16 mg/L pentru daphnia.
Unul dintre cei trei izotopi ai potasiului care apar în mod natural este 40K, care este radioactiv. Se bănuiește că acest compus provoacă modificări genetice la plante și animale. Cu toate acestea, nu are o clasă de radiotoxicitate, din cauza originii sale naturale. Există un total de doisprezece izotopi instabili ai potasiului.
Care sunt efectele potasiului din apă asupra sănătății?
Potasiul este un necesar alimentar pentru noi, iar noi absorbim aproximativ 1-6 g pe zi, la un necesar de 2-3,5 g pe zi. Cantitatea totală de potasiu din corpul uman se situează undeva între 110 și 140 g și depinde în principal de masa musculară. Mușchii conțin cel mai mult potasiu după globulele roșii și țesutul cerebral.
În timp ce adversarul său, sodiul, este prezent în fluidele intracelulare, potasiul este prezent în principal în interiorul celulelor. Acesta păstrează presiunea osmotică. Raportul dintre potasiul din celule și potasiul din plasmă este de 27:1 și este reglat prin intermediul pompelor sodiu-potasiu.
Funcțiile vitale ale potasiului includ rolul său în stimularea nervoasă, contracțiile musculare, reglarea tensiunii arteriale și dizolvarea proteinelor. Acesta protejează inima și arterele și poate chiar preveni bolile cardiovasculare. Raportul dintre sodiu și potasiu obișnuia să fie de 1:16, iar acum este de aproximativ 3:1, ceea ce previne în principal absorbția ridicată de sodiu.
Suficiența de potasiu este relativ rară, dar poate duce la depresie, slăbiciune musculară, tulburări de ritm cardiac și confuzie. Pierderea de potasiu poate fi o consecință a diareei cronice sau a bolii renale, deoarece echilibrul fizic al potasiului este reglat de rinichi. Atunci când rinichii funcționează insuficient, aportul de potasiu trebuie limitat pentru a preveni pierderi mai mari.
Contactul pielii cu metale potasice duce la coroziunea caustică a potasiului. Aceasta este mai periculoasă decât coroziunea acidă, deoarece se continuă nelimitat. Picăturile de potasă caustică sunt foarte dăunătoare pentru ochi.
Ingestia unui număr de compuși ai potasiului poate fi deosebit de dăunătoare. La doze mari, clorura de potasiu interferează cu impulsurile nervoase, ceea ce se întrerupe cu aproape toate funcțiile organismului și afectează în principal funcționarea inimii. Alunul de potasiu poate provoca dureri de stomac și greață la concentrații de până la 2 g și poate fi coroziv și chiar letal în concentrații mai mari. Carbonatul de potasiu este letal pentru adulți la doze de peste 15 g. Același lucru este valabil și pentru tartratul de potasiu la 1 g și pentru cianura de potasiu la doar 50 mg. Dicromatul de potasiu este letal la doze cuprinse între 6 și 8 g, iar 30 g de nitrat de potasiu provoacă o intoxicație severă, care poate duce la deces. Din cauza mecanismului său puternic coroziv, concentrațiile de hidroxid de potasiu între 10 și 12 ml într-un caustic de 15% pot fi letale. Permanganatul de potasiu se aplică în înălbitori și dezinfecție și este letal la concentrații între 5 și 8 g.
Ce tehnologii de purificare a apei pot fi aplicate pentru a elimina potasiul din apă?
Potasiul poate fi eliminat din apă prin osmoză inversă.
Potasiul se aplică în purificarea apei. De exemplu, permanganatul de potasiu se aplică pentru oxidarea compușilor din apă, cum ar fi pentru îndepărtarea fierului sau manganului, și pentru dezinfecție. Totuși, acest lucru nu este recomandat în general. Aplicarea permanganatului de potasiu face posibilă determinarea capacității de oxidare a materiei organice din apă. În general, aceasta depășește DBO. Dicromatul de potasiu se aplică pentru determinarea DCO.
Literatura și celelalte elemente și interacțiunea lor cu apa
.