پُتاسیم (Potassium) بانماد شیمیاییK (از نو-لاتینKalium، از ریشه عربی قلیا[۲]) یکفلز قلیایی است وعدد اتمی آن ۱۹ است. عنصر پتاسیم نرم و به رنگ نقرهای - سفید است در هوا به آسانیاکسید میشود و باآب بهشدت واکنش میدهد و تولید گرما میکند و در نتیجه باعث شعلهور شدنهیدروژن و واکنش آن میگردد.
این عنصر حدوداً ۲٫۴٪ از وزنپوسته زمین را تشکیل میدهد و از نظر فراوانی هفتمین عنصر در آن میباشد. بهدست آوردن پتاسیم از کانیها بهدلیل خاصیت نامحلولی و ماندگاری آن بسیار دشوار است.
با این وجود،مواد معدنی دیگر مانندکارنالیت،لنگباینایت،پلی هالیت وسیلویت در بستر دریاها یا دریاچههای قدیمی یافت میشوند. مواد معدنی بسیار زیاد تهنشین شده در این برکهها عمل استخراج پتاسیم و نمک آن را اقتصادیتر میکند. منابع مهم پتاسیم و پتاس منابعی در کالیفرنیا، آلمان، نیومکزیکو، یوتا و دیگر نقاط زمین میباشد. در عمق ۳۰۰۰ فوتی زیر بسترساسکاچوان، مقادیر عظیمی از پتاسیم وجود دارد که میتواند به عنوان یک منبع مهم برای این عنصر در آینده در نظر گرفته شود.
اقیانوسها نیز منابع دیگری برای پتاسیم میباشند، اما در مقایسه با سدیم مقدار پتاسیم موجود در یک حجم معین ازآب دریا بسیار کم است. پتاسیم درصورت عمل الکترولیز میتواند به اجزای هیدروکسیدش تجزیه شود. از روشهای حرارتی نیز برای تولید پتاسیم استفاده میشود. پتاسیم هرگز به صورت رها شده در طبیعت یافت نمیشود. با این وجود، یونهای +K در ارگانیسمهای زنده برای فیزیولوژی سلولهای تحریکی بسیار مهم هستند.
فلز قلیایی نرم با جلای نقره ای؛ سبکوزن؛ در هوای مرطوب بهسرعت اکسیده میشود، از این رو در نفت نگهداری میشود جرم حجمی۰٫۸۷۲؛نقطه ذوب ۶۳ درجه سانتی گراد؛ نقطه جوش ۷۷۰درجه سانتی گراد میل ترکیبی آن شدید است، خواص پتاسیم شبیه بهسدیم است ولی میل ترکیبی آن شدیدتر است.
کانیها و معادن آن در آلمان، نیو مکزیکو، کانادا، کالیفرنیا، اتا، انگلستان، شوروی و مناطقمدیترانه شرقی قرار دارد مهمترین کانیهای آن عبارتاند ازکارنالیت؛سیلویت وپلی هالیت.تقطیر شیمی گرمایی کلرید پتاسیم با سدیم روش اصلی تهیهاست.
خطر آتشسوزی؛ با آب واکنش میدهد و این عمل گرمازا است و گرمای حاصل از این عمل پتاسیم را ذوب و پراکنده میکند وهم چنین هیدروژن را آتش میزند؛ خاموش کردن آتشسوزی ناشی از پتاسیم مشکل است؛ برای خاموش کردن آن گرد خشک خاکستر سودا یا گرافیت یا مخلوطهای مخصوصی ازمواد شیمیایی خشک پیشنهاد میگردد. میتواند خود به خود در هوای مرطوب آتش بگیرد. درواکنشهای شیمیایی خطر نسبی انفجار به همراه دارد. فلز پتاسیم حتی اگر در زیر روغنهای معدنی انبار شده باشد میتواند دردمای اتاقپراکسید و سوپر اکسید تشکیل دهد؛ وقتی حمل میشود پاره شود ممکن است بهشدت منفجر شود. در جوهای بیاثر ماند آرگون و نیتروژن یا در مایعهایی مانندتولوئن یا کروزن که اکسیژن جذب نمیکنند یا در کپسولهای شیشهای که در خلائ یا جو بیاثر پر میشوند، نگهداری میشوند.
پتاسیم یک یون مهم در بدن است، چون تغییرات جزئی آن میتواند action potentials را مختل کند و در نتیجه مشکلات عصبی و قلبی ایجاد میشود، سطح آن در خون بهدقت تنظیم میشود. بسیاری ازآنتیبیوتیکها، از جمله آنکه توسطباکتری Bacillus brevis تولید میشود، عملکرد سلولها را با نشستن بر روی کانالهای یون مثبت مختل میکنند. در نتیجه یونهای +k و +Na اجازه پیدا میکنند ازغشاء سلولی عبور کنند و بنابراین action potential مختل میشود. پتاسیم درپلاسمایخون نسبتاً در سطح پائینی قرار دارد (معمولاً ۳٫۵ تا ۵٫۰ mmol/L)، ولی درونسلولها تجمع زیادی دارد (در حدود ۱۰0 mmol/L). سطوح پائین آن در خونهیپوکالمی (hypokalemia) و سطوح بالای آنهایپرکالمی (hyperkalemia) نام دارند. هر دو سطح پائین و بالا برایقلب خطرناکند.علائم کمبود آن در بدن شامل موارد زیر است:خستگی،خواب آلودگی، ضعف عضلانی، یبوست، نامنظمی ضربان قلب و تأخیر در تخلیه معدی. بهترین منابع غذایی پتاسیم؛ آرد سویا، لوبیا سفید، عدس، موز و اسفناج میباشد؛ ولی در بیشتر موادغذایی وجود دارد.رژیم غذایی غنی از کلسیم، پتاسیم و منیزیم و نیز محدود در سدیم باعث کاهش فشار خون بالا در افراد دچارفشار خون بالا میشود.
کلیهها و غددعرق، هنگامیکه بدن دچار افت پتاسیم میشود، از اتلاف آن جلوگیری کرده و مقدار آن را در حد طبیعی نگه میدارند. به همین دلیل، کمبود پتاسیم بهندرت در ورزشکاران رخ میدهد.نیاز بدن به پتاسیم حتی با ورزش کردن طولانی در هوای گرم، با خوردن یک رژیم معمولی برآورده میشود، چون اینعنصر در تمامی موادغذایی به جزشکر تصفیه شده وجود دارد. مصرف داروهایی مثلدیورتیکها وکورتیکواستروئیدها میتوانند باعث کمبود پتاسیم در بدن شوند. همچنیناسهال وتهوع مکرر باعث کمبود آن میشود. دراسهال، پتاسیم بدن از طریقمدفوع و در تهوع از طریقاستفراغ دفع میشود. هم در ورزشکاران و هم در افراد عادی، تهوع و استفراغ بیشترین علت کاهش پتاسیم خون و افزایش آن درادرار میباشد.منشأ و منابع پتاسیم موجود در خاک:
پتاسیم بهطور معمول فراوانترین عنصر غذایی پر نیاز در ۱۵ سانتیمتری لایه سطحی خاک است. مقدار پتاسیم در خاکهای معدنی۰/۴ تا ۳ درصد یا بیشتر تغییر میکنددر حالی که در خاکهای آلی این مقدار حدود ۰/۰۲ تا ۰/۰۳ درصد است.
چهار شکل مختلف پتاسیم در خاک به ترتیب سهلالوصول بودن برای گیاهان شامل:پتاسیم محلول، پتاسیم تبادلی، پتاسیم غیر تبادلی (تثبیت شده) و پتاسیم ساختمانی میباشد.
پتاسیم محلول:پتاسیمی است که در محلول خاک به فرم یونی موجود بوده وتنها فرم قابل جذب پتاسیم برای گیاهان است و کاهش ذخیره پتاسیمی خاک در اثر شستشوی عمقی نیز پس از تبدیل سایر شکلهای پتاسیم به این فرم صورت میگیرد.
پتاسیم تبادلی: پتاسیم تبادلی یا پتاسیمجذب سطحی شده روی کلوئیدها و قابل جایگزین با سایر کاتیونها، همانند کاتیونهای تبادلی دیگر به وسیله نیروهای الکترو استاتیک بارهای منفی کلوئیدهای آلی و معدنی خاک نگهداری میشود و تحت شرایطی به آسانی توسط نمکهای خنثی قابل استخراج میباشد.
پتاسیم غیرتبادلی: پتاسیمی است که بهآسانی قابل تبادل نبوده و در زمانهای کوتاه نیز توسط محلولهای نمکی آزاد نمیشود و تاحدودی برای گیاه قابل استفاده است.
پتاسیم ساختمانی: به شکلی از پتاسیم گفته میشود که جزئی از شبکه کریستالی کانیها میباشد.
پتاسیم فراوانترین کاتیون موجود درسیتوپلاسم بوده و نمکهای پتاسیم به ایجاد پتانسیل اسمزی مناسب در درون سلولها و بافتهای گیاهان غیر نمک دوست کمک عمدهای میکند.
جذب پتاسیم به داخل سیتوپلاسم یا واکئولهای سلولهای ریشه از طریق جذب فعال است و نیاز به انرژی دارد. بین غلظت پتاسیم محلول اطراف ریشه و مقدار جذب پتاسیم به وسیلهٔ گیاه رایطه مستقیم وجود دارد.
میزان پتاسیم قابل جذب در خاکهای مختلف معمولاً در حدود ۰/۱ درصد میزان کلسیم قابل جذب میباشد، با این حال مقدار پتاسیم گیاه معمولاً ۱۰ برابر کلسیم میباشد و این نشان میدهد که گیاه قدرت انتخابی شدیدی برای برخی عناصر مورد نیاز خود دارد.
پتاسیم در فیزیولوژی گیاه از قبیل: فعال شدن آنزیمها، ساختن پروتئینها،فتوسنتز، تنظیم اسمزی،انتقال آبکشی، تعادل کاتیون – آنیون، بزرگ شدن سلول، باز و بسته شدن روزنهها وافزایش مقاومت به تنشهای محیطی نقش دارد. همچنین پتاسیم در درختان میوهای بزرگ شدن میوهها را باعث میشود. رنگ نارنجی مرکبات و رنگ قرمز در سیب و هلو تابعی از غلظت پتاسیم در گیاه میباشد.
کمبود پتاسیم در گیاهان در ابتدا منجر به بروز علائم ظاهری و نشانههای قابل دیدن نمیشود، بلکه ابتدا فقط کاهشی در میزان رشد و عملکرد وجود دارد که به آن اصطلاحاً گرسنگی پنهان گفته میشود و تا زمانی که کمبود پتاسیم شدید نباشد، حتی تا پایان فصل رشد نیز علائم ظاهری همچنان بروز نکرده اما کاهش عملکرددر این شرایط قطعی خواهد بود. به دلیل موبایل بودن این عنصر نشانههای ظاهری کمبود پتاسیم ابتدا بر روی دومین و سومین برگهای پیرتر ظاهر میشود. در پیرترین برگها اغلب زردی و سوختگی از نوک و حاشیه برگها شروع شده و به سمت پهنک توسعه پیدا میکند.[۵]بیش بود پتاسیم: بالا بودن بیش از حد غلظت پتاسیم نیز باعث ایجاد اختلال در جذب روی و آهن ومنگنز میشود.