| L'acqua marina contiene circa 400 ppm di
potassio. Tende a
sedimentare, e conseguentemente finisce principalmente nei sedimenti. I
fiumi contengono generalmente circa 2-3 ppm di potassio. Questa
differenza è per la maggior parte causata da elevate concentrazioni di
potassio nei basalti oceanici. Granite ricca di calcio contiene fino al
2.5% di potassio. Questo elemento è presente in acqua soprattutto come
ioni K+ (aq).
40K è un isotopo radioattivo del potassio naturalmente
presente in natura. L'acqua marina contiene una concentrazione pari a
circa 4.5 . 10-5
g/L di potassio. In quale forma ed in che modo il potassio reagisce
con l'acqua?
Il potassio reagisce intensamente e rapidamente con l'acqua, formando
una soluzione basica incolore di idrossido di potassio e ed idrogeno
gassoso, secondo il seguente meccanismo di reazione:
2K (s) + 2H2O (l) -> 2KOH (aq) + H2 (g)
Questa è una reazione isotermica ed il potassio è riscaldato fino a
formare una fiamma porpora. In aggiunta l'idrogeno rilasciato durante la
reazione reagisce fortemente con l'ossigeno
e prende fuoco. Il potassio reagisce con l'acqua molto più lentamente
rispetto al rubidio,
che si trova sotto al potassio nella
tavola periodica. Esso reagisce con l'acqua più rapidamente rispetto
al sodio, che si
trova al di sopra nella tavola periodica.
Solubilità di potassio e composti di potassio
Il potassio non è solubile nell'acqua, ma reagisce con l'acqua come
precedentemente spiegato. I composti di potassio possono essere solubili
nell'acqua. Esempi sono il dicromato di potassio che ha una solubilità
di 115 g/L, il permanganato di potassio, che ha una solubilità di 76 g/L.
Perchè il potassio è presente nell'acqua?
Il potassio si trova in vari minerali, dal quale può essere eroso
attraverso processi di erosione.
Alcuni esempi sono feldspati (ortoclasio e microclino), che non sono
comunque molto significativi per la produzione di composti di potassio,
ed i minerali di cloro carnalite e silvite, che sono i più favorevoli a
fini produttivi. Alcuni minerali di argilla contengono potassio. Esso
finisce nell'acqua attraverso processi naturali, da prevalentemente di
deposita sui sedimenti.
Il potassio elementare è estratto dal cloruro di potassio, ma non a
serve molti propositi in quanto è una polvere altamente reattiva, usata
in leghe e sintesi organica.
Un certo numero di composti di potassio, soprattutto nitrato di
potassio, sono popolari fertilizzanti sintetici. Il 95% del potassio
commercialmente applicato è aggiunto a fertilizzanti sintetici, sali di
potassio e miscele con potassio e magnesio sono anche usate
regolarmente. La rigenerazione rilascia acqua reflua dannosa quando
rilasciata in acqua superficiale, in quanto difficile da trattare.
Il potassio è usato durante la produzione del vetro per renderlo più
forte e più solido. Tale vetro è usato principalmente in schermi per la
TV. Altri composti di potassio sono usati per la produzione di fluido
per sapone, aggiunto a medicine o infusioni, o usato in fotografie o
colorazioni. Nella maggior parte dei casi il potassio non è
l'ingrediente attivo, ma piuttosto l'anione adiacente. Questo si applica
anche all'utilizzo di clorato di potassio in fiammiferi e fuochi
d'artificio, e per nitrato di potassio in polvere. Allumi di potassio
costituiscono la base per colle per carta e sono usate come filtro per
gomme sintetiche.
I composti di potassio sono i composti basici più reattivi, che per
esempio si applicano ad idrossidi di potassio e nitrati. L'idrossido di
potassio forma concime potassico caustico ed è usato in
detersivi,
addolcitori, sapone verde,
de-sulfurizzazione dell'olio e assorbitosi di
anidride carbonica.
Altri esempio di utilizzo di idrossido di potassio includono lo ioduro
di potassio per la misurazione della capacità ossidativa di campioni di
rifiuti, dicromato di potassio per la misurazione nella capacità
ossidativa di materia organica nelle scienze del terreno e nel
trattamento biologico dell'acqua reflua e potassio diciano aureato, che
è un composto dell'oro solubile in acqua ed estremamente tossico, usato
per dorature tecniche. I composti di potassio possono finire nell'acqua
reflua attraverso l'urina. Una applicazione un po' insolita è è
l'aumento della pioggia in regioni aride attraverso il cloruro di
potassio: se rilasciato appena sotto la nuvole da aeroplani, aumenta e
raddoppia la quantità di umidità nelle nuvole, facendo incrementare la
pioggia.
Il potassio rilasciato dalle discariche per rifiuti domestici è
eccezionalmente alto, quindi questo composto può essere usato come
indicatore di altri composti tossici nell'acqua freatica.
Quali sono gli effetti ambientali del potassio in acqua?
Il potassio è un elemento essenziale per la dieta di quasi tutti gli
organismi tranne un certo numero di batteri, perchè gioca un ruolo
importante nel funzionamento dei nervi.
Il potassio gioca un ruolo importante nella crescita delle piante, e
spesso la limita. Il potassio derivante da piante ed animali morti è
spesso legato a minerali di argilla presenti nel terreno, prima di
dissolversi nell'acqua. Successivamente viene rapidamente riassimilato
dalle piante. L'aratura può disturbare questo processo naturale. Quindi
fertilizzanti a base di potassio sono spesso aggiunti a suoli agricoli.
Le piante contengono il 2% di potassio (massa secca). I sali di potassio
possono uccidere le cellule delle piante a causa dell'elevata attività
osmotica. Il potassio è debolmente nocivo in acqua, ma non si diffonde
rapidamente, a causa della sua mobilità relativamente elevata e bassa
trasformazione potenziale. La tossicità del potassio è solitamente
causata da altre componenti in un composto, per esempio dal cianuro nel
cianuro di potassio.
Il valore LD50
per i topi è pari a circa 5 mg/kg. Per il bromato di potassio è pari a
321 mg/kg, e per il fluoruro di potassio 245 mg/kg. Esempi di valore di
LD50 per organismi acquatici includono 132 mg/L prt pesce e
1.16 mg/L per dafnia.
Uno dei tre isotopi di potassio che si trovano in natura è 40K,
che è radioattivo. Questo composto è sospetto causare modificazioni
genetiche di piante ed animali. Comunque, non ha una classe di tossicità
radioattiva, in quanto è di origine naturale. Esistono in totale 12
isotopi instabili di potassio.
Quali sono gli effetti sulla salute del potassio in acqua?
Il potassio è un elemento essenziale per la nostra dieta, è assumiamo
circa 1-6 g al giorno con una richiesta di almeno 2-3.5 g al giorno. Il
contenuto totale di potassio nel corpo umano è compreso tra 110 e 140 g
e dipende soprattutto dalla massa muscolare. I muscoli contengono la
maggior quantità di potassio, seguiti da globuli rossi e tessuti
cerebrali. Mentre il suo antagonista sodio è presente nel tessuto
intracellulare, il potassio è presente soprattutto nelle cellule, in cui
mantiene la pressione osmotica. La relazione tra il potassio delle
cellule e quello del plasma è 27:1, ed è regolato tramite le pompe
sodio-potassio.
Funzioni vitali del potassio includono il suo ruolo nella stimolazione
dei nervi, nella contrazione dei muscoli, la sua regolazione della
pressione sanguigna e della dissoluzione delle proteine. Protegge il
cuore e le arterie ed è in grado di prevenire malattie cardiovascolari.
La regolazione di sodio con potassio era 1:16, ma ora è 3:1, il che
principalmente previene l'assunzione di sodio.
Mancanza di sodio è estremamente rara, ma può portare a depressione,
indebolimento dei muscoli, disturbo del ritmo cardiaco e confusione.
Perdita di potassio può avvenire in conseguenza a diarrea o malattie
renali, in quanto il bilancio fisico del potassio è regolato dai reni.
Quando i reni non funzionano sufficientemente bene, l'assimilazione del
potassio deve essere limitata in modo da prevenire perdite maggiori.
Il contatto della pelle con metalli di potassio provoca corrosione
caustica che è più pericolosa della normale corrosione in quanto
continua indefinitamente. Le gocce caustiche di concime potassico sono
molto dannose per gli occhi. L'assunzione di un certo numero di composti
di potassio può essere particolarmente dannosa. Il cloruro di potassio
in dosi elevate interferisce con gli impulsi nervosi, il che può
virtualmente interrompere tutte le catene vitali e interessare
principalmente il funzionamento del cuore. L'allume di potassio può
causare disturbi allo stomaco e nausea a concentrazioni intorno ai 2 g,
e può essere corrosivo e letale a concentrazioni più elevate di 15 g. Lo
stesso vale per il tartrato di potassio a 1 g, e per il cianuro di
potassio a solo 50 mg. Il dicromato di potassio è letale tra 6 ed 8 g, e
30 g di nitrato di potassio causano intossicazione severa, che può
risultare in morte. A causa del suo forte meccanismo corrosivo una
concentrazione di idrossido di potassio tra 10 e 12 ml in una soluzione
caustica al 15% può essere letale. Il permanganato di potassio è usato
nella candeggina e per la disinfezione tra 5 ed 8 g.
Quali tecnologie di depurazione possono essere usate per rimuovere
il potassio dall'acqua?
Il potassio può essere rimosso dall'acqua tramite osmosi inversa.
Il potassio è usato per la purificazione dell'acqua: per esempio il
permanganato di potassio è usato per l'ossidazione di composti
trasportati dall'acqua, come rimozione di ferro e manganese e per la
disinfezione. Questo non è comunque generalmente raccomandato. L'uso del
permanganato di potassio rende possibile determinare la capacità
ossidativa della materia organica in acqua. Essa supera generalmente in
BOD. Il dicromato di potassio è usato per la determinazione del COD.
Bibiliografia e
altri elementi e loro interazione con l'acqua
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