Potassio
| Potassio | |||||||||||||||||||||||||
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| Aspetto | |||||||||||||||||||||||||
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| Generalità | |||||||||||||||||||||||||
| Nome, simbolo, numero atomico | potassio, K, 19 | ||||||||||||||||||||||||
| Serie | metalli alcalini | ||||||||||||||||||||||||
| Gruppo, periodo, blocco | 1(IA), 4, s | ||||||||||||||||||||||||
| Densità, durezza | 856 kg/m³, 0,4 | ||||||||||||||||||||||||
| Configurazione elettronica |
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| Proprietà atomiche | |||||||||||||||||||||||||
| Peso atomico | 39,0983 amu | ||||||||||||||||||||||||
| Raggio atomico (calc.) | 220 (243) pm | ||||||||||||||||||||||||
| Raggio covalente | 196 pm | ||||||||||||||||||||||||
| Raggio di van der Waals | 275 pm | ||||||||||||||||||||||||
| Configurazione elettronica | [Ar]4s1 | ||||||||||||||||||||||||
| e− per livello energetico | 2, 8, 8, 1 | ||||||||||||||||||||||||
| Stati di ossidazione | 1 (base forte) | ||||||||||||||||||||||||
| Struttura cristallina | Cubica a corpo centrato | ||||||||||||||||||||||||
| Proprietà fisiche | |||||||||||||||||||||||||
| Stato della materia | solido | ||||||||||||||||||||||||
| Punto di fusione | 336,53 K (63,2 °C) | ||||||||||||||||||||||||
| Punto di ebollizione | 1032 K (758,85 °C) | ||||||||||||||||||||||||
| Volume molare | 45,94 · 10-6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Entalpia di vaporizzazione | 79,87 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Calore di fusione | 2,334 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Tensione di vapore | 1,06×10 · 10-4 Pa | ||||||||||||||||||||||||
| Velocità del suono | 2000 m/s a 293.15 K | ||||||||||||||||||||||||
| Altre proprietà | |||||||||||||||||||||||||
| Numero CAS | |||||||||||||||||||||||||
| Elettronegatività | 0,82 (Scala di Pauling) | ||||||||||||||||||||||||
| Calore specifico | 757 J/(kg*K) | ||||||||||||||||||||||||
| Conducibilità elettrica | 13,9 · 106 /m·ohm | ||||||||||||||||||||||||
| Conducibilità termica | 102,4 W/(m*K) | ||||||||||||||||||||||||
| Energia di prima ionizzazione | 418,8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Energia di seconda ionizzazione | 3052 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Energia di terza ionizzazione | 4420 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Energia di quarta ionizzazione | 5877 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Energia di quinta ionizzazione | 7975 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Energia di sesta ionizzazione | 9590 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Energia di settima ionizzazione | 11343 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Energia di ottava ionizzazione | 14944 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Nona energia di ionizzazione | 16963.7 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Decima energia di ionizzazione | 48610 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Isotopi più stabili | |||||||||||||||||||||||||
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| iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento |
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Il potassio (dal latino scientifico potassium, derivante a sua volta da potassa e potash) è l'elemento chimico di numero atomico 19. Il suo simbolo è K e deriva dall'iniziale del nome latino kalium, ovvero alkali.
È un metallo alcalino tenero, bianco-argenteo, che si trova in natura combinato con altri elementi sia nell'acqua di mare che in molti minerali. Si ossida rapidamente all'aria, ed è molto reattivo, specie con l'acqua; somiglia molto al sodio per il suo comportamento chimico. È facilmente infiammabile e corrosivo.[1]
Indice |
[modifica] Caratteristiche
Il potassio è molto leggero, di colore bianco argenteo, secondo in ordine di leggerezza dopo il litio; è addirittura meno denso dell'acqua. Come metallo è talmente tenero che si può tagliare facilmente con un coltello; le superfici fresche mostrano un colore argenteo che a contatto con l'aria sparisce rapidamente. Per questa grande facilità di reazione il potassio metallico deve essere conservato in olio minerale.
Come gli altri metalli alcalini, il potassio reagisce violentemente con l'acqua, generando idrogeno e idrossido di potassio; la reazione è così violenta che l'idrogeno prodotto nella reazione può prendere fuoco. I suoi sali emettono una luce violetta se esposti alla fiamma.
[modifica] Cenni storici
Il potassio è stato scoperto nel 1807 da Sir Humphry Davy, che l'ottenne dall'idrossido corrispondente (KOH).
Il potassio è stato il primo metallo alcalino a venire isolato tramite elettrolisi.
[modifica] Disponibilità
Questo elemento costituisce circa il 2,4% del peso della crosta terrestre, dove è il settimo per abbondanza.
In molti minerali è presente in forma di sali insolubili, dai quali è difficile estrarlo. Alcuni suoi minerali, tra cui la carnallite, la langbeinite, la polialite e la silvite, vengono generalmente rinvenuti sul fondo di laghi e mari antichi, come la Dancalia.[2]
Giacimenti di sali potassici si trovano negli Stati Uniti (California, Nuovo Messico, Utah), in Canada, in Germania ed in altri paesi.
Il potassio metallico viene isolato dal suo idrossido per elettrolisi, con un processo che è cambiato poco dai tempi di Davy. A volte si ricorre anche a metodi termici.
[modifica] Isotopi
Sono noti 17 isotopi del potassio, ma in natura se ne trovano solo tre: il 39K (93.3%), il 40K (0.01%) e il 41K (6.7%), mentre gli altri sono artificiali. Il 40K decade in 40Ar (11.2%, stabile) per cattura elettronica ed emissione di positroni, e in 40Ca (88.8%, stabile) per decadimento beta meno; il 40K ha una emivita di 1.250×109 anni.
Il decadimento di 40K in 40Ar è usato comunemente per datare le rocce; il metodo convenzionale K-Ar dipende dal presupposto che la roccia non contenesse argon al momento della sua formazione, e che perciò tutto il 40Ar che contiene, intrappolato nella roccia, sia dovuto al decadimento del 40K. I minerali sono datati misurando la loro concentrazione di potassio, e poi il loro contenuto di argon. Le rocce più adatte per questo metodo sono la biotite, la muscovite e quelle plutoniche ad alta metamorfizzazione, come la hornblende, e vulcaniche feldspati; si possono datare anche campioni interi di roccia da flussi vulcanici e intrusivi superficiali, se sono integri.
A parte la datazione geologica, gli isotopi di potassio sono usati estesamente come tracciante radioattivo negli studi sul clima. Inoltre si usa per studi sul ciclo dei nutrienti, perché il potassio è un macronutriente necessario per la vita.
Il 40K è abbastanza abbondante rispetto al potassio normale da rendere grosse quantità di sali di potassio una sorgente percettibile di radiazioni, adatta per dimostrazioni in classe.
[modifica] Applicazioni
- L'idrossido di potassio, meglio noto come potassa, è usato come fertilizzante.
- Il nitrato di potassio si usa per fare la polvere da sparo.
- Il carbonato di potassio si usa nella fabbricazione del vetro.
- NaK, una lega di sodio e potassio è usata come mezzo di trasporto del calore.
- È un elemento indispensabile per la crescita delle piante ed è presente nella maggior parte dei tipi di suolo.
- Nelle cellule animali gli ioni potassio sono di importanza vitale.
- Il cloruro di potassio è usato per produrre sale da tavola a basso tenore di sodio; è anche usato per fermare il cuore, sia nella cardiochirurgia che nelle esecuzioni capitali attraverso iniezione letale.
- Il canrenoato di potassio si usa in medicina per scopi diuretici o antiandrogeni.
Molti sali di potassio trovano applicazioni. Tra essi si annoverano il bromuro, il carbonato, il cloruro, il cromato, bicromato e il cianuro.
[modifica] Composti principali
[modifica] Ruolo biologico
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Per approfondire, vedi le voci potassemia e Pompa sodio-potassio. |
Nell'organismo, il potassio esiste sotto forma di ione positivo (catione), K+ ed è lo ione inorganico più abbondante all'interno delle cellule, dove viene trasportato mediante meccanismi che richiedono un apporto di energia. Molti antibiotici, come ad esempio quelli prodotti dal Bacillus brevis, attaccano le cellule batteriche aprendo su di esse canali di scambio attraverso i quali gli ioni Na+ e K+ possono attraversare la membrana cellulare, alterando il potenziale elettrico della membrana stessa.
La concentrazione di ioni K+ nel sangue è regolata in maniera da avere fluttuazioni minime, dato che concentrazioni troppo alte (iperkaliemia) o troppo basse (ipokaliemia) possono avere ripercussioni gravi sul cuore e sui nervi.
Nel plasma sanguigno la concentrazione degli ioni K+ è generalmente compresa tra 0,0035 e 0,005 M; all'interno delle cellule è invece circa 0,1 M. Negli esami del sangue della medicina di laboratorio questa misura viene effettuata sul siero sanguigno, con le stesse tecniche degli altri elettroliti.
[modifica] Precauzioni
pericolo
frasi H: 260 - 314 - EUH014
consigli P: 223 - 231+232 - 280 - 305+351+338 - 370+378 - 422 [3][4]
Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela
Il potassio reagisce violentemente con l'acqua, sviluppando idrogeno. Viene pertanto conservato sotto cherosene – o altro idrocarburo liquido – e maneggiato con estrema cautela. Da evitare il contatto diretto con la pelle.
[modifica] Avvertenze mediche
Monitoraggio della terapia: il trattamento della deplezione di potassio, in particolare nei pazienti con malattie renali, cardiache o con acidosi, richiede cautela per il mantenimento dell’equilibrio acido-base, il monitoraggio degli elettroliti sierici e dell’attività miocardica (elettrocardiogramma)[5].
Iperpotassiemia: l’iperpotassiemia, o iperkaliemia, può portare ad arresto cardiaco. Prima di somministrare supplementi di potassio escludere patologie che possa ridurre l’escrezione di potassio per evitare di indurre uno stato di iperpotassiemia. Nella maggior parte dei casi il rischio è maggiore con la somministrazione per endovena di sali di potassio, ma sono stati riportati episodi di iperkaliemia anche dopo somministrazione orale. Un’iperpotassiemia potenzialmente fatale può instaurarsi rapidamente e può essere asintomatica[5].
Insufficienza renale, surrenalica, acidosi diabetica, disidratazione: l’iperkaliemia può peggiorare l’insufficienza renale cronica, l’acidosi diabetica, la deidratazione acuta, l’insufficienza surrenalica, pertanto l’uso dei sali di potassio è controindicato in presenza di tali condizioni[5].
Acidosi metabolica: il trattamento dell’ipokaliemia in pazienti con acidosi metabolica richiede l’impiego di sali di potassio ad azione alcalinizzante come potassio bicarbonato, citrato, acetato o gluconato[5].
Cardiopatie: gli effetti elettrofisiologici dei farmaci antiaritmici (es. chinidina) possono essere esaltati da uno stato di iperpotassiemia o depressi dall’ipopotassiemia[5].
Insufficienza epatica: il potassio acetato deve essere utilizzato con cautela nei pazienti con insufficienza epatica perché potrebbe verificarsi un’alterata utilizzazione dello ione acetato con conseguente aumento della concentrazione di acetato[5].
Lesioni gastrointestinali: la somministrazione orale di potassio cloruro è stata associata a comparsa di ulcerazioni gastriche ed intestinali e a sanguinamenti[5].
Diuretici: nei pazienti in terapia con diuretici per il trattamento dell’ipertensione essenziale deve essere periodicamente controllata la potassiemia. In caso di ipokaliemia, valutare un’eventuale supplementazione con sali di potassio[5].
Diuretici risparmiatori di potassio: la somministrazione di potassio in associazione a diuretici risparmiatori di potassio (spironolattone, triamterene, amiloride) potrebbe provocare uno stato di iperpotassiemia[5].
ACE inibitori: gli inibitori dell’enzima convertente l’angiotensina (captopril, enalapril), inibiscono la produzione di aldosterone con conseguente ritenzione di potassio. La somministrazione di sali di potassio in associazione ad ACE-inibitori richiede un attento monitoraggio della concentrazione plasmatica di potassio[5].
Anziani: l’uso dei sali di potassio negli anziani deve avvenire con cautela essendo in tale categoria di pazienti più frequente una diminuita funzionalità epatica, renale o cardiaca[5].
Età pediatrica: la sicurezza e l’efficacia dei sali di potassio nei bambini non sono state determinate[5].
Gravidanza: i sali di potassio devono essere usati in gravidanza solo in caso di effettiva necessità in quanto non sono stati condotti studi sugli effetti di tali farmaci sulla riproduzione animale[5].
Allattamento: il latte materno contiene normalmente 13 mEq di potassio per litro. Finché la kaliemia non diventa eccessiva, la supplementazione di potassio dovrebbe avere effetti nulli o minimi sui livelli di ione nel latte materno[5].
Incompatibilità: il potassio acetato e cloruro sono incompatibili con amfotericina B, amikacina, dobutamina[5].
[modifica] Citazioni letterarie
- Al potassio è dedicato uno dei racconti de "Il sistema periodico" di Primo Levi.
[modifica] Note
- ^ Potassium, 7440-09-7
- ^ Nigrizia
- ^ In caso di incendio estinguere con sabbia asciutta o estintori a schiuma. Conservare sotto gas inerte.
- ^ Sigma Aldrich; rev. del 18.01.2011
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o Pharmamedix: Potassio http://www.pharmamedix.com/principiovoce.php?pa=Potassio&vo=Avvertenze
[modifica] Altri progetti
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Commons contiene file multimediali su Potassio
[modifica] Collegamenti esterni
- (EN)Los Alamos National Laboratory – Potassio
- (EN)WebElements.com – Potassio
- (EN)EnvironmentalChemistry.com – Potassio
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