Cloruro de potasio

El cloruro de potasio ( KCl o sal de potasio ) es una sal de haluro metálico compuesta de potasio y cloro . Es inodoro y tiene una apariencia de cristal vítreo blanco o incoloro . El sólido se disuelve fácilmente en agua y sus soluciones tienen un sabor similar al de la sal . El cloruro de potasio se puede obtener de antiguos depósitos de lagos secos. ^[7] El KCl se utiliza como fertilizante, ^[8] en medicina , en aplicaciones científicas, en ablandadores de agua domésticos (como sustituto de la sal de cloruro de sodio ) y en el procesamiento de alimentos , donde puede conocerse como aditivo de número E E508 .

Se presenta de forma natural como el mineral silvita , que recibe su nombre de las designaciones históricas de la sal sal degistivum Sylvii y sal febrifugum Sylvii , ^[9] y en combinación con cloruro de sodio como silvinita . ^[10]

La mayor parte del cloruro de potasio producido se utiliza para fabricar fertilizantes , llamados potasa , ya que el crecimiento de muchas plantas está limitado por la disponibilidad de potasio. ^{[11] [12]} El término "potasa" se refiere a varias sales extraídas y fabricadas que contienen potasio en forma soluble en agua. El cloruro de potasio vendido como fertilizante se conoce como "muriato de potasa"; es el nombre común del cloruro de potasio ( KCl ) utilizado en la agricultura. ^{[13] [14] [15] [16]} La gran mayoría de los fertilizantes de potasa en todo el mundo se venden como muriato de potasa. ^{[17] [18]} El predominio del muriato de potasa en el mercado de fertilizantes se debe a su alto contenido de potasio (aproximadamente 60% K
₂O equivalente) y asequibilidad relativa en comparación con otras fuentes de potasio como el sulfato de potasa ( sulfato de potasio ). ^{[16] [19]} El potasio es uno de los tres macronutrientes primarios esenciales para el crecimiento de las plantas, junto con el nitrógeno y el fósforo. El potasio juega un papel vital en varios procesos fisiológicos de las plantas, incluida la activación de enzimas, la fotosíntesis, la síntesis de proteínas y la regulación del agua. ^{[20] [21]} Para regar las plantas, se utiliza una concentración moderada de cloruro de potasio (KCl) para evitar una posible toxicidad: 6 mM (milimolar) es generalmente eficaz y seguro para la mayoría de las plantas, es decir, aproximadamente 0,4 gramos (0,014 oz) por litro de agua. ^{[22] [23]}

El potasio es vital para el cuerpo humano , y el cloruro de potasio por vía oral es el medio estándar para tratar el potasio bajo en sangre , aunque también se puede administrar por vía intravenosa. Está en la Lista de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud . ^[24] También es un ingrediente en la Terapia de Rehidratación Oral (TRO)/solución (SRO) para reducir la hipocalemia causada por la diarrea. ^[25] Este es otro medicamento en la Lista de Medicamentos Esenciales de la OMS . ^[24] La sobredosis causa hipercalemia que puede alterar la señalización celular hasta el punto de que el corazón se detenga, de manera reversible en el caso de algunas cirugías a corazón abierto .

El cloruro de potasio se puede utilizar como sustituto de la sal en los alimentos , pero debido a su sabor débil, amargo y poco salado , a menudo se mezcla con sal de mesa común (cloruro de sodio) para mejorar el sabor y formar una sal baja en sodio . La adición de 1 ppm de taumatina reduce considerablemente este amargor. ^[26] También se han reportado quejas de amargor o de un sabor químico o metálico con el cloruro de potasio utilizado en los alimentos. ^[27]

En los Estados Unidos, el cloruro de potasio se utiliza como fármaco final en la secuencia de tres inyecciones de la inyección letal como forma de pena capital . Induce un paro cardíaco y, en última instancia, mata al recluso. ^[28]

Como materia prima química , la sal se utiliza para la fabricación de hidróxido de potasio y potasio metálico. También se utiliza en medicina, inyecciones letales , aplicaciones científicas , procesamiento de alimentos , jabones y como sustituto sin sodio de la sal de mesa para las personas preocupadas por los efectos del sodio sobre la salud. ^{[ cita requerida ]}

Se utiliza como complemento en la alimentación animal para aumentar el nivel de potasio en el pienso. Como beneficio adicional, se sabe que aumenta la producción de leche. ^{[ cita requerida ]}

A veces se utiliza en solución como fluido de terminación en operaciones de petróleo y gas natural , además de ser una alternativa al cloruro de sodio en unidades de ablandamiento de agua domésticas . ^{[ cita requerida ]}

Los fabricantes de vidrio utilizan potasa granulada como fundente , lo que reduce la temperatura a la que se funde una mezcla. Debido a que la potasa imparte una excelente claridad al vidrio, se utiliza comúnmente en anteojos, cristalería, televisores y monitores de computadora. ^{[ cita requerida ]}

Debido a que el potasio natural contiene una cantidad minúscula del isótopo potasio-40 , el cloruro de potasio se utiliza como fuente de radiación beta para calibrar equipos de monitoreo de radiación . También emite un nivel relativamente bajo de rayos gamma de 511 keV a partir de la aniquilación de positrones, que se pueden utilizar para calibrar escáneres médicos. ^{[ cita requerida ]}

El cloruro de potasio se utiliza en algunos productos anticongelantes diseñados para ser más seguros para las mascotas y las plantas, aunque su calidad de fusión es inferior a la del cloruro de calcio . También se utiliza en varias marcas de agua embotellada . ^{[ cita requerida ]}

El cloruro de potasio se utilizó en el pasado como agente extintor de incendios y en extintores portátiles y con ruedas . Conocido como el químico seco Super-K, era más eficaz que los químicos secos a base de bicarbonato de sodio y era compatible con la espuma de proteínas . Este agente cayó en desgracia con la introducción del químico seco de bicarbonato de potasio ( Purple-K ) a finales de los años 1960, que era mucho menos corrosivo y más eficaz. Está clasificado para incendios B y C. ^{[ cita requerida ]}

Junto con el cloruro de sodio y el cloruro de litio , el cloruro de potasio se utiliza como fundente para la soldadura con gas de aluminio . ^{[ cita requerida ]}

El cloruro de potasio es también un cristal óptico con un amplio rango de transmisión, de 210 nm a 20 μm. Si bien son baratos, los cristales de KCl son higroscópicos . Esto limita su aplicación a entornos protegidos o usos a corto plazo, como la creación de prototipos. Si se exponen al aire libre, los componentes ópticos de KCl se "pudrirán". Si bien los componentes de KCl se usaban anteriormente para la óptica infrarroja , han sido reemplazados por completo por cristales mucho más resistentes, como el seleniuro de zinc . ^{[ cita requerida ]}

El cloruro de potasio se utiliza como escotóforo con la designación P10 en los CRT de trazas oscuras , por ejemplo, en el Skiatron . ^{[ cita requerida ]}

Las cantidades típicas de cloruro de potasio que se encuentran en la dieta parecen ser generalmente seguras. ^[29] Sin embargo, en cantidades mayores, el cloruro de potasio es tóxico. La _LD50 del cloruro de potasio ingerido por _vía oral es de aproximadamente 2,5 g/kg, o 190 gramos (6,7 oz) para una masa corporal de 75 kilogramos (165 lb). En comparación, la LD50 del cloruro de sodio (sal de mesa) es de 3,75 g/kg.

_{Por vía} intravenosa, la DL50 del cloruro de potasio es mucho menor, de aproximadamente 57,2 mg/kg a 66,7 mg/kg; esto se obtiene dividiendo la concentración letal de iones de potasio positivos (aproximadamente 30 a 35 mg/kg) ^[30] por la proporción en masa de iones de potasio en el cloruro de potasio (aproximadamente 0,52445 mg K ⁺ /mg KCl). ^[31]

El KCl es soluble en una variedad de disolventes polares.

Las soluciones de KCl son estándares comunes, por ejemplo, para ^la calibración de la conductividad eléctrica de soluciones (iónicas), ya que las soluciones de KCl son estables, lo que permite mediciones reproducibles. En solución acuosa , está esencialmente completamente ionizado en iones K ⁺ y Cl− solvatados .

Aunque el potasio es más electropositivo que el sodio , el KCl se puede reducir al metal mediante la reacción con sodio metálico a 850 °C porque el potasio más volátil se puede eliminar por destilación (ver el principio de Le Chatelier ):

${\displaystyle {\ce {KCl_{(l)}{}+ Na_{(l)}<=> NaCl_{(l)}{}+ K_{(g)}}}}$

Este método es el principal para producir potasio metálico. La electrólisis (usada para el sodio) falla debido a la alta solubilidad del potasio en KCl fundido. ^[10]

Se ha predicho que los cloruros de potasio con fórmulas distintas a KCl se vuelven estables bajo presiones de 20 GPa o más. ^[33] Entre estos, se sintetizaron y caracterizaron dos fases de KCl ₃ . A 20-40 GPa, se obtiene una estructura trigonal que contiene K ⁺ y Cl ₃ ⁻ ; por encima de 40 GPa esto da paso a una fase isoestructural con el compuesto intermetálico Cr ₃ Si.

En condiciones ambientales, la estructura cristalina del cloruro de potasio es similar a la del NaCl. Adopta una estructura cúbica centrada en las caras, conocida como fase B1, con una constante reticular de aproximadamente 6,3 Å. Los cristales se fragmentan fácilmente en tres direcciones. A altas presiones se adoptan otras fases polimórficas e hidratadas. ^[34]

Algunas otras propiedades son

• Rango de transmisión: 210 nm a 20 μm
• Transmitividad = 92% a 450 nm y aumenta linealmente hasta 94% a 16 μm
• Índice de refracción = 1,456 a 10 μm
• Pérdida de reflexión = 6,8 % a 10 μm (dos superficies)
• d N /d T (coeficiente de expansión)= −33,2×10 ⁻⁶ /°C
• d L /d T (gradiente del índice de refracción) = 40×10 ⁻⁶ /°C
• Conductividad térmica = 0,036 W/(cm·K)
• Umbral de daño (Newman y Novak): 4 GW/cm2 ^o 2 J/cm2 ⁽ frecuencia de pulso de 0,5 o 1 ns); 4,2 J/cm2 ⁽ frecuencia de pulso de 1,7 ns Kovalev y Faizullov)

Al igual que otros compuestos que contienen potasio, el KCl en forma de polvo produce una llama de color lila .

El cloruro de potasio se extrae de los minerales silvita , carnalita y potasa . También se extrae del agua salada y se puede fabricar por cristalización a partir de una solución, flotación o separación electrostática a partir de minerales adecuados. Es un subproducto de la producción de ácido nítrico a partir de nitrato de potasio y ácido clorhídrico .

La mayor parte del cloruro de potasio se produce como potasa de grado agrícola e industrial en Saskatchewan (Canadá) , Rusia y Bielorrusia. Solo Saskatchewan representó más del 25 % de la producción mundial de potasa en 2017. ^[35]

El cloruro de potasio es un compuesto de bajo costo que rara vez se prepara intencionalmente en el laboratorio. Se puede generar tratando hidróxido de potasio (u otras bases de potasio) con ácido clorhídrico :

${\displaystyle {\ce {KOH + HCl -> KCl + H2O}}}$

Esta conversión es una reacción de neutralización ácido-base . La sal resultante puede purificarse mediante recristalización. Otro método sería dejar que el potasio se queme en presencia de gas cloro, también una reacción muy exotérmica:

${\displaystyle {\ce {2 K + Cl2 -> 2 KCl}}}$