Potássio – nos fertilizantes, nas células, na pólvora e nas usinas nucleares
O potássio é um metal alcalino, prateado, que escurece em minutos quando em contato com o ar e reage violentamente com a água. Seu número atômico é 19 e existem três isótopos naturais desse elemento. Dois deles são estáveis: K39 (93,3%) e K41 (6,7%). O outro isótopo natural é o K40, radioativo e muito mais raro (0,01%). É o sétimo metal mais abundante na crosta terrestre (cerca de 2,5%) e pode ser encontrado em todo o mundo em depósitos de bilhões de toneladas, principalmente na forma do composto cloreto de potássio [1]. Ele nunca é encontrado isolado na natureza [2].
Como os outros metais alcalinos, o potássio é um excelente condutor de eletricidade. É muito macio e possui baixo ponto de fusão (63,4 oC). É o segundo metal mais leve. Como é quimicamente muito reativo, rapidamente perde o brilho quando exposto ao ar seco [3]. Sua queima produz uma chama de cor violeta. Reage com o oxigênio (O2) formando superóxido de potássio (KO2) e com a água, formando hidróxido de potássio (KOH), liberando gás hidrogênio e calor (equações químicas 1 e 2, respectivamente). Para evitar que reaja com o oxigênio e a umidade do ar, o potássio metálico é, normalmente, armazenado imerso em óleo mineral [2].
Confira o vídeo produzido pela Universidade de Nottingham, no Reino Unido:
Compostos de sódio e potássio são conhecidos desde os primórdios da civilização e ambos os elementos são essenciais para a vida animal e vegetal. O metal potássio foi isolado pela primeira vez em 1807 pelo químico inglês Humphry Davy, ao passar uma corrente elétrica pela potassa cáustica (KOH) fundida. [4].
Davy deu o nome ao novo elemento de potássio a partir do termo inglês que designa o material utilizado para a sua produção, potash, sendo pot recipiente e ash as cinzas ricas em hidróxido de potássio obtidas por carbonização de madeiras e plantas. O símbolo do potássio é a letra K, e tem origem na palavra latina kalium, que é o nome dado ao hidróxido de potássio (KOH) [5].
Elemento essencial à vida
O potássio é um elemento essencial a todos os seres vivos. Íons potássio (K+) são encontrados em todas as células, e são importantes para manter o equilíbrio eletrolítico e dos fluidos [1]. No metabolismo das plantas, o potássio é absorvido do solo na forma de tartaratos e de oxalatos que podem ser convertidos em carbonatos quando as plantas são queimadas. Nos animais superiores, como os seres humanos e animais vertebrados, os íons potássio, em conjunto com os íons sódio, (Na+), agem nas membranas celulares na transmissão de impulsos eletroquímicos dos nervos e fibras musculares, e na remoção de subprodutos nas células [6].
Tanto o excesso como a falta de íons potássio no organismo podem ser fatais, mas a simples presença de potássio nos solos garante a quantidade mínima indispensável ao corpo humano adquirida por meio dos alimentos [6].
O potássio é encontrado nas frutas (banana, laranja e abacate), vegetais com folhas (espinafre e brócolis), tomate, água de coco, feijões e lentilhas, nozes, amêndoas e, laticínios, como iogurte, e também em vegetais ricos em amido, como a batata. Ele também está presente nas frutas secas, como passas de uva e damasco, na carne de frango e no salmão. Uma banana madura, de tamanho médio, fornece 450 miligramas de potássio [7].
O papel principal do íon potássio no corpo humano é ajudar a manter níveis normais de fluido dentro das células. O íon sódio, ao contrário, mantém os níveis normais de fluidos fora das células. As funções do sódio e do potássio no corpo humano são profundamente relacionadas e por este motivo são normalmente estudadas em conjunto. Os dois elementos têm papel fundamental na manutenção do equilíbrio fisiológico e ambos estão ligados ao risco de desenvolvimento de doenças crônicas, especialmente doença cardiovascular. Alto consumo de sal – NaCl – aumenta a pressão arterial e pode causar doença cardíaca enquanto alto consumo de potássio em pessoas saudáveis pode ajudar a relaxar os vasos sanguíneos e excretar o sódio, reduzindo a pressão arterial [7]. Por outro lado, alta concentração sanguínea de potássio (>6,5 mmol/L, hiperkalemia severa), que pode levar a arritmias e parada cardíaca. Em geral, ocorre em indivíduos com doença renal crônica e, principalmente, falência renal. Mas pode ser decorrente também do consumo de alguns medicamentos (spironolactona, anti-inflamatórios não-esteroídicos, inibidores da enzima conversora de angiotensina).
Ainda não existem evidências científicas para estabelecer a quantidade de potássio que cada pessoa deve ingerir por dia, mas a Academia Nacional de Medicina dos Estados Unidos estabeleceu uma tabela de valores recomendados de consumo que varia de 2,3 a 2,9 miligramas para mulheres a partir dos 14 anos e de 3 a 3,4 miligramas para homens, também a partir dos 14 anos [7].
Ocorrência e Obtenção
O potássio ocorre principalmente como depósitos de KCl, ou silvita, de uma mistura de KCl e NaCl, chamada silvinita, e do sal duplo KCl.MgCl2.6H2O, carnalita. As principais fontes são depósitos explorados por mineração em países como Rússia, Canadá, China, Alemanha e Estados Unidos [3].
O cloreto de sódio (NaCl) e o cloreto de potássio (KCl) ocorrem em grande quantidade na água do mar, embora, não seja economicamente viável extrair potássio dessa fonte. Entretanto, grandes quantidades de potássio são recuperadas de salmouras, como as águas do mar Morto, na fronteira de Israel e Jordânia, e do Grande Lago Salgado, em Utah, nos Estados Unidos, nas quais a concentração chega a ser de 20 a 25 vezes maior que na água do mar. [3].
A produção de cloreto de potássio (KCl) baseia-se principalmente na mineração dos depósitos de silvinita, que é feita geralmente através de poços e galerias subterrâneas, com profundidade limitada normalmente a 1.300 metros. Para profundidades maiores são usadas outras técnicas, como a dissolução do sal e seu bombeamento até a superfície [10].
Canadá, Rússia e Belarus são os maiores produtores de potassa, e a produção mundial desses sais foi de 43 milhões de toneladas em 2020 [7]. No Brasil foram produzidas 2,2 milhões de toneladas de potássio no mesmo ano, minerado em Minas Gerais [9].
Potássio na indústria
Como as células das plantas são particularmente ricas em íon potássio que obtêm do solo, a terra usada na agricultura precisa ter o potássio reposto a cada ano por meio de fertilizantes ricos neste elemento [1]. Por este motivo, mais de 95% dos sais potássicos extraídos das minas são empregados na produção de fertilizantes. Os minerais potássicos mais importantes para a indústria de fertilizantes são: silvinita (xNaCl.KCl), langbeinita (K2SO4.2MgSO4), carnalita (KCl.MgCl2.6H2O) e cainita (KCl.MgSO4.3H2O) [10].
Outros sais de potássio são de grande importância industrial. O carbonato de potássio é usado na produção de vidro. O hidróxido de potássio é usado para fazer detergentes e sabões líquidos. O cloreto de potássio é empregado na indústria farmacêutica e soluções salinas e também como substituto do sal de cozinha (NaCl) para pessoas hipertensas. [1,6].
O peróxido de potássio (K2O2) é utilizado para retirar o gás carbônico e a água do ar em certos ambientes, como em submarinos, ao mesmo tempo em que libera oxigênio, e por isso é usado também em aparelhos para respiração. O potássio também é empregado em uma liga com sódio metálico (NaK) que serve como fluido de transferência de calor em processos de refrigeração de reatores nucleares. Alguns dos seus sais, como o nitrato de potássio (KNO3), também conhecido como salitre, e o clorato de potássio (KClO3) são usados para produção de fogos de artifício e explosivos, como, por exemplo, a pólvora [6,3,11].
Sais de potássio têm sido empregados como conservantes alimentícios, como por exemplo, o sorbato de potássio, que inibe o desenvolvimento de micro-organismos. Outro exemplo é o uso de nitrato e nitrito de potássio como sais de cura para produtos cárneos. O cromato de potássio (K2CrO4) é empregado no processo de curtimento de couros em substituição aos taninos. Outro importante uso do potássio é na determinação da idade de rochas. Esse método é baseado na desintegração do isótopo natural e radioativo potássio-40. Como produto da sua desintegração forma-se o argônio-40. A partir da relação potássio/argônio e conhecendo-se a meia vida do K40 (cerca de 1,25 bilhões de anos) é possível determinar a idade de amostras geológicas [6,3,11].
ATENÇÃO
Os experimentos com substâncias químicas mostrados nos vídeos aqui incluídos só devem ser reproduzidos na presença de um profissional ou professor de química, e em ambiente controlado. Não tente reproduzir esses experimentos por conta própria.
Artigo produzido pela Assessoria de Comunicação e Marketing do CRQ-IV
sob orientação técnica de Karem Soraia Garcia Marquez, docente
do Centro Universitário Fundação Santo André.
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