البوتاسيوم في الطبيعة (2.4٪ في القشرة الأرضية). خصائص البوتاسيوم

البوتاسيوم

البوتاسيوم-أنا؛ م.[عرب. كالي] عنصر كيميائي (K) ، معدن أبيض فضي مستخرج من كربونات البوتاسيوم (البوتاس).

◁ البوتاسيوم ، عشر ، عشر. ودائع K-th. أملاح K.البوتاس ، عشر ، عشر. صناعة K-th. الأسمدة K.

البوتاسيوم

(لات. كاليوم) ، عنصر كيميائي من المجموعة الأولى من النظام الدوري ، ينتمي إلى الفلزات القلوية. الاسم مشتق من الكلمة العربية الكالي - البوتاس (مركب بوتاسيوم معروف منذ فترة طويلة يستخرج من رماد الخشب). معدن فضي-أبيض ، ناعم ، قابل للانصهار ؛ الكثافة 0.8629 جم / سم 3 ، ررر 63.51 درجة مئوية. يتأكسد بسرعة في الهواء ، ويتفاعل مع الماء بشكل متفجر. من حيث الانتشار في قشرة الأرض ، فإنها تحتل المرتبة السابعة (المعادن: سيلفين ، كاينايت ، كارناليت ، إلخ ؛ انظر أملاح البوتاسيوم). إنه جزء من أنسجة الكائنات الحية النباتية والحيوانية. تستخدم حوالي 90٪ من الأملاح المستخرجة كسماد. يستخدم معدن البوتاسيوم في مصادر التيار الكيميائي ، كجالب في أنابيب الإلكترون ، للحصول على أكسيد فائق KO 2 ؛ السبائك K مع Na - مبردات في المفاعلات النووية.

البوتاسيوم

بوتاسيوم (كاليوم لاتيني) ، ك (بوتاسيوم) ، عنصر كيميائي برقم ذري 19 ، كتلته الذرية 39.0983.
يتواجد البوتاسيوم بشكل طبيعي على هيئة نويدات مستقرة (سم.نوكليد): 39 كلفن (93.10٪ بالكتلة) و 41 كلفن (6.88٪) ، بالإضافة إلى مادة مشعة 40 كلفن (0.02٪). نصف عمر البوتاسيوم -40 ت 2 هو أقل بثلاث مرات تقريبًا من T 1/2 لليورانيوم -238 ويبلغ 1.28 مليار سنة. أثناء تحلل البوتاسيوم -40 ، يتشكل الكالسيوم -40 المستقر ، وخلال الاضمحلال حسب نوع التقاط الإلكترون (سم.الالتقاط الإلكتروني)يتكون غاز الأرجون 40 الخامل.
البوتاسيوم هو أحد الفلزات القلوية (سم.الفلزات القلوية). في النظام الدوري لمندلييف ، يحتل البوتاسيوم مكانًا في الفترة الرابعة في المجموعة الفرعية IA. تكوين طبقة الإلكترون الخارجية 4 س 1 ، لذلك يُظهر البوتاسيوم دائمًا حالة أكسدة +1 (التكافؤ الأول).
نصف القطر الذري للبوتاسيوم هو 0.227 نانومتر ، ونصف قطر الأيون هو K + 0.133 نانومتر. طاقات التأين المتتالية لذرة البوتاسيوم هي 4.34 و 31.8 فولت. كهرسلبية (سم.السلب الكهربائي)البوتاسيوم وفقًا لـ Pauling 0.82 ، مما يشير إلى خصائصه المعدنية الواضحة.
في شكل حر - معدن ناعم وخفيف وفضي.
تاريخ الاكتشاف
مركبات البوتاسيوم وكذلك أقرب نظير كيميائي لها - الصوديوم (سم.صوديوم)، معروفة منذ العصور القديمة وقد استخدمت في مختلف مجالات النشاط البشري. ومع ذلك ، تم عزل هذه المعادن نفسها لأول مرة في حالة حرة فقط في عام 1807 خلال تجارب العالم الإنجليزي جي ديفي. (سم.ديفي همفري). قام ديفي ، باستخدام الخلايا الجلفانية كمصدر للتيار الكهربائي ، بإجراء التحليل الكهربائي لذوبان البوتاس (سم.البوتاس)والصودا الكاوية (سم.الصودا الكاوية)وبالتالي عزل البوتاسيوم المعدني والصوديوم ، والذي أسماه "البوتاسيوم" (ومن هنا اسم البوتاسيوم المحفوظ في البلدان الناطقة بالإنجليزية وفرنسا) و "الصوديوم". في عام 1809 ، اقترح الكيميائي الإنجليزي L.V Gilbert الاسم "البوتاسيوم" (من الكلمة العربية al-kali - البوتاس).
التواجد في الطبيعة
يبلغ محتوى البوتاسيوم في القشرة الأرضية 2.41٪ بالكتلة ، والبوتاسيوم من بين العناصر العشرة الأولى الأكثر شيوعًا في قشرة الأرض. المعادن الرئيسية التي تحتوي على البوتاسيوم: سيلفين (سم.سيلفين) KCl (52.44٪ K) ، sylvinite (Na ، K) Cl (هذا المعدن عبارة عن خليط ميكانيكي مضغوط بكثافة من بلورات كلوريد البوتاسيوم KCl وكلوريد الصوديوم NaCl) ، كارناليت (سم.كارناليت)بوكل MgCl 2 6H 2 O (35.8٪ K) ، ألومينوسيليكات مختلفة (سم.ألوموسيليكات)تحتوي على البوتاسيوم والكاينيت (سم.كاينيت) KCl MgSO 4 3H 2 O ، بوليهاليت (سم.بوليهاليث) K 2 SO 4 MgSO 4 2CaSO 4 2H 2 O ، alunite (سم.ألونيت) KAl 3 (SO 4) 2 (OH) 6. تحتوي مياه البحر على حوالي 0.04٪ بوتاسيوم.
إيصال
حاليًا ، يتم الحصول على البوتاسيوم عن طريق التفاعل مع الصوديوم السائل المنصهر KOH (عند 380-450 درجة مئوية) أو بوكل (عند 760-890 درجة مئوية):
Na + KOH = NaOH + K
يتم الحصول على البوتاسيوم أيضًا عن طريق التحليل الكهربائي لذوبان بوكل مختلط مع K 2 CO 3 عند درجات حرارة قريبة من 700 درجة مئوية:
2KCl \ u003d 2K + Cl 2
يتم تنقية البوتاسيوم من الشوائب عن طريق التقطير الفراغي.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
معدن البوتاسيوم طري ، سهل القطع بسكين ، وقابل للضغط والدحرجة. لها شبكة مكعبة مركزية الجسم ، المعلمة أ= 0.5344 نانومتر. كثافة البوتاسيوم أقل من كثافة الماء وتساوي 0.8629 جم / سم 3. مثل جميع المعادن القلوية ، يذوب البوتاسيوم بسهولة (نقطة الانصهار 63.51 درجة مئوية) ويبدأ في التبخر حتى عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا (نقطة غليان البوتاسيوم 761 درجة مئوية).
البوتاسيوم ، مثل المعادن القلوية الأخرى ، نشط جدا كيميائيا. يتفاعل بسهولة مع الأكسجين الجوي لتكوين خليط ، يتكون أساسًا من K 2 O 2 peroxide و KO 2 superoxide (K 2 O 4):
2K + O 2 \ u003d K 2 O 2، K + O 2 \ u003d KO 2.
عند تسخينه في الهواء ، يحترق البوتاسيوم بلهب أحمر بنفسجي. مع الماء والأحماض المخففة ، يتفاعل البوتاسيوم مع الانفجار (يشتعل الهيدروجين الناتج):
2 ك + 2 س 2 س = 2 كو + ح 2
يمكن تقليل الأحماض المحتوية على الأكسجين في هذا التفاعل. على سبيل المثال ، يتم تقليل ذرة الكبريت لحمض الكبريتيك إلى S ، SO 2 أو S 2–:
8K + 4H 2 SO 4 \ u003d K 2 S + 3K 2 SO 4 + 4H 2 O.
عند تسخينه إلى 200-300 درجة مئوية ، يتفاعل البوتاسيوم مع الهيدروجين لتكوين هيدريد شبيه بالملح KH:
2K + H 2 = 2KH
مع الهالوجينات (سم.الهالوجينات)يتفاعل البوتاسيوم مع الانفجار. من المثير للاهتمام ملاحظة أن البوتاسيوم لا يتفاعل مع النيتروجين.
مثل المعادن القلوية الأخرى ، يذوب البوتاسيوم بسهولة في الأمونيا السائلة لتشكيل المحاليل الزرقاء. في هذه الحالة ، يستخدم البوتاسيوم لإجراء تفاعلات معينة. أثناء التخزين ، يتفاعل البوتاسيوم ببطء مع الأمونيا لتكوين الأميد KNH 2:
2K + 2NH 3 فلوريدا. \ u003d 2KNH 2 + H 2
أهم مركبات البوتاسيوم هي K 2 O oxide، K 2 O 2 peroxide، K 2 O 4 superoxide، KOH hydroxide، KI iodide، K 2 CO 3 carbonate and KCl chloride.
يتم الحصول على أكسيد البوتاسيوم K 2 O ، كقاعدة عامة ، بشكل غير مباشر بسبب تفاعل البيروكسيد والبوتاسيوم المعدني:
2K + K 2 O 2 \ u003d 2K 2 O
يعرض هذا الأكسيد خصائص أساسية واضحة ، ويتفاعل بسهولة مع الماء لتكوين هيدروكسيد البوتاسيوم KOH:
K 2 O + H 2 O \ u003d 2KOH
هيدروكسيد البوتاسيوم ، أو البوتاس الكاوية ، قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء (حتى 49.10٪ بالوزن عند 20 درجة مئوية). الحل الناتج هو قاعدة قوية جدًا تتعلق بالقلويات ( سم.القلوي). يتفاعل KOH مع الأكاسيد الحمضية والمذبذبة:
SO 2 + 2KOH \ u003d K 2 SO 3 + H 2 O ،
Al 2 O 3 + 2KOH + 3H 2 O \ u003d 2K (لذلك يستمر التفاعل في المحلول) و
Al 2 O 3 + 2KOH \ u003d 2KAlO 2 + H 2 O (هذه هي الطريقة التي يستمر بها التفاعل عندما يتم دمج الكواشف).
في الصناعة ، يتم الحصول على هيدروكسيد البوتاسيوم KOH عن طريق التحليل الكهربائي للمحاليل المائية لـ KCl أو K 2 CO 3 باستخدام أغشية التبادل الأيوني والأغشية:
2KCl + 2H 2 O \ u003d 2KOH + Cl 2 + H 2 ،
أو بسبب تبادل تفاعلات محاليل K 2 CO 3 أو K 2 SO 4 مع Ca (OH) 2 أو Ba (OH) 2:
K 2 CO 3 + Ba (OH) 2 = 2KOH + BaCO 3
يسبب التلامس مع هيدروكسيد البوتاسيوم الصلب أو قطرات من محاليله على الجلد والعينين حروقًا شديدة في الجلد والأغشية المخاطية ، لذلك يجب أن تتعامل مع هذه المواد الكاوية فقط بالنظارات الواقية والقفازات. المحاليل المائية لهيدروكسيد البوتاسيوم أثناء التخزين تدمر الزجاج وتذوب - البورسلين.
يتم الحصول على كربونات البوتاسيوم K 2 CO 3 (تسمى عادة البوتاس) عن طريق تحييد محلول هيدروكسيد البوتاسيوم مع ثاني أكسيد الكربون:
2KOH + CO 2 \ u003d K 2 CO 3 + H 2 O.
تم العثور على كميات كبيرة من البوتاس في رماد بعض النباتات.
طلب
معدن البوتاسيوم - مادة للأقطاب الكهربائية في مصادر التيار الكيميائي. سبيكة من البوتاسيوم مع معدن قلوي آخر - يستخدم الصوديوم كمبرد (سم.بارد)في المفاعلات النووية.
على نطاق أكبر بكثير من البوتاسيوم المعدني ، يتم استخدام مركباته. يعتبر البوتاسيوم مكونًا مهمًا في التغذية المعدنية للنباتات ، فهم يحتاجون إليه بكميات كبيرة للتطور الطبيعي ، لذلك تستخدم أسمدة البوتاس على نطاق واسع. (سم.أسمدة البوتاس): كلوريد البوتاسيوم KCl ، نترات البوتاسيوم ، أو نترات البوتاسيوم ، KNO 3 ، البوتاس K 2 CO 3 وأملاح البوتاسيوم الأخرى. يستخدم البوتاس أيضًا في صناعة الزجاج البصري الخاص ، كممتص لكبريتيد الهيدروجين في تنقية الغازات ، كعامل تجفيف ودباغة الجلود.
يستخدم يوديد البوتاسيوم KI كدواء. يستخدم يوديد البوتاسيوم أيضًا في التصوير الفوتوغرافي وكسماد دقيق. يستخدم محلول برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4 ("برمنجنات البوتاسيوم") كمطهر.
وفقًا لمحتوى المشعة 40 كلفن في الصخور ، يتم تحديد عمرها.
البوتاسيوم في الجسم
البوتاسيوم هو أحد أهم العناصر الحيوية (سم.العناصر البيولوجية)موجودة في جميع خلايا جميع الكائنات الحية. تشارك أيونات البوتاسيوم K + في تشغيل القنوات الأيونية (سم.قنوات ايون)وتنظيم نفاذية الأغشية البيولوجية (سم.الأغشية البيولوجية)، في توليد وتوصيل النبضات العصبية ، في تنظيم نشاط القلب والعضلات الأخرى ، في عمليات التمثيل الغذائي المختلفة. يتم تنظيم محتوى البوتاسيوم في أنسجة الحيوانات والبشر عن طريق هرمونات الستيرويد في الغدد الكظرية. في المتوسط ​​، يحتوي جسم الإنسان (وزن الجسم 70 كجم) على حوالي 140 جرام من البوتاسيوم. لذلك ، للحياة الطبيعية مع الطعام ، يجب أن يتلقى الجسم 2-3 جرام من البوتاسيوم يوميًا. الأطعمة الغنية بالبوتاسيوم مثل الزبيب والمشمش المجفف والبازلاء وغيرها.
ملامح التعامل مع البوتاسيوم المعدني
يمكن أن يسبب معدن البوتاسيوم حروقًا شديدة في الجلد ، إذا دخلت أصغر جزيئات البوتاسيوم في العين ، تحدث إصابات خطيرة مع فقدان البصر ، لذلك لا يمكنك التعامل مع معدن البوتاسيوم إلا بالقفازات والنظارات الواقية. إشعال البوتاس يسكب بالزيت المعدني أو مغطى بمزيج من التلك وكلوريد الصوديوم. يتم تخزين البوتاسيوم في حاويات حديدية محكمة الإغلاق تحت طبقة من الكيروسين المجفف أو الزيت المعدني.

قاموس موسوعي. 2009 .

المرادفات:

شاهد ما هو "البوتاسيوم" في القواميس الأخرى:

البوتاسيوم 40 ... ويكيبيديا

نوفولاتينسك. كاليوم من العربية. كالي ، قلوي. المعدن الناعم والخفيف الذي تشكل قاعدة كالي. اكتشفه ديفي عام 1807. شرح 25000 كلمة أجنبية دخلت حيز الاستخدام في اللغة الروسية ، مع معنى جذورها. ميكلسون م ، 1865. ... ... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

- (كاليوم) ، ك ، عنصر كيميائي من المجموعة الأولى من النظام الدوري ، العدد الذري 19 ، الكتلة الذرية 39.0983 ؛ يشير إلى المعادن القلوية ؛ النائب 63.51shC. في الكائنات الحية ، البوتاسيوم هو الكاتيون الرئيسي داخل الخلايا المشاركة في توليد الكهرباء الحيوية ... ... ... الموسوعة الحديثة

البوتاسيوم- (كاليوم ، بوتاسيوم) ، كيمياء. عنصر ، شار. K ، الرقم التسلسلي 19 ، أبيض فضي ، معدن لامع ، كثافة الشمع عند درجة حرارة عادية ؛ اكتشفه ديفي عام 1807. عود. في. عند 20 درجة 0.8621 ، الوزن الذري 39.1 ، أحادي التكافؤ ؛ نقطة الانصهار … موسوعة طبية كبيرة

البوتاسيوم- (كاليوم) ، ك ، عنصر كيميائي من المجموعة الأولى من النظام الدوري ، العدد الذري 19 ، الكتلة الذرية 39.0983 ؛ يشير إلى المعادن القلوية ؛ النائب 63.51 درجة مئوية. في الكائنات الحية ، البوتاسيوم هو الكاتيون الرئيسي داخل الخلايا المشاركة في توليد الكهرباء الحيوية ... ... ... قاموس موسوعي مصور

- (الرمز K) ، عنصر كيميائي شائع متعلق بالمعادن القلوية. تم عزله لأول مرة بواسطة السير همفري ديفي في عام 1807. وخاماته الرئيسية هي سيلفين (كلوريد البوتاسيوم) والكرناليت والبوليهاليت. البوتاسيوم مبرد في الذرات ... القاموس الموسوعي العلمي والتقني

الزوج. البوتاسيوم ، وهو معدن يشكل قاعدة البوتاسيوم ، يشبه إلى حد بعيد الصوديوم (الصوديوم). Kali cf. ، neskl. ، ملح قلوي نباتي أو ملح قلوي ؛ كربونات البوتاسيوم والبوتاس النقي. البوتاسيوم المتعلق بالبوتاسيوم. كاليستيك يحتوي على البوتاسيوم. شرح ... قاموس دال التوضيحي - البوتاسيوم ، البوتاسيوم ، رر. لا ، مذكر ، وكالي ، غير واضح ، راجع (عربي. بوتاس) (كيمياء). العنصر الكيميائي هو معدن قلوي فضي أبيض ، مستخرج من ملح الكربون والبوتاسيوم. القاموس التوضيحي لأوشاكوف. ن. أوشاكوف. 1935 1940 ... القاموس التوضيحي لأوشاكوف

محتوى المقال

البوتاسيوم(Kalium) K ، عنصر كيميائي من المجموعة 1 (Ia) من الجدول الدوري ، هو عنصر قلوي. العدد الذري 19 ، الكتلة الذرية 39.0983. يتكون من نظيرين مستقرين 39 كلفن (93.259٪) و 41 كلفن (6.729٪) ، بالإضافة إلى نظير مشع 40 كلفن بعمر نصف ~ 10 9 سنوات. يلعب هذا النظير دورًا خاصًا في الطبيعة. تبلغ حصتها في خليط النظائر 0.01 ٪ فقط ، ومع ذلك ، فهي مصدر كل الأرجون 40 Ar الموجود في الغلاف الجوي للأرض ، والذي يتكون أثناء التحلل الإشعاعي لـ 40 K. بالإضافة إلى ذلك ، 40 K موجود في الكل. الكائنات الحية ، والتي ربما يكون لها بعض التأثير على نموها.

يستخدم نظير 40 ك لتحديد عمر الصخور بطريقة البوتاسيوم - الأرجون. يستخدم النظير الاصطناعي 42 K بعمر نصف 15.52 سنة كمتتبع إشعاعي في الطب والبيولوجيا.

+1 حالة أكسدة.

مركبات البوتاسيوم معروفة منذ العصور القديمة. البوتاس - كربونات البوتاسيوم K 2 CO 3 - تم عزله منذ فترة طويلة من رماد الخشب.

تم الحصول على معدن البوتاسيوم عن طريق التحليل الكهربائي للبوتاس الكاوية المنصهر (KOH) في عام 1807 بواسطة الكيميائي والفيزيائي الإنجليزي همفري ديفي. يعكس اسم "البوتاسيوم" الذي اختاره ديفي أصل هذا العنصر من البوتاس. الاسم اللاتيني للعنصر مشتق من الاسم العربي للبوتاس - "الكالي". تم إدخال كلمة "بوتاسيوم" في التسمية الكيميائية الروسية في عام 1831 من قبل الأكاديمي في سانت بطرسبرغ هيرمان هيس (1802-1850).

توزيع البوتاسيوم في الطبيعة واستخراجه الصناعي.

تشكلت رواسب كبيرة من أملاح البوتاسيوم في شكل نقي نسبيًا نتيجة لتبخر البحار القديمة. أهم معادن البوتاسيوم للصناعة الكيميائية هي سيلفين (KCl) وسيلفينيت (ملح مختلط من NaCl و KCl). يوجد البوتاسيوم أيضًا في شكل كلوريد مزدوج KCl MgCl 2 6H 2 O (كارناليت) وكبريتات K 2 Mg 2 (SO 4) 3 (لانغبينيت). تم اكتشاف طبقات ضخمة من أملاح البوتاسيوم لأول مرة في ستاسفورت (ألمانيا) في عام 1856. منها ، من عام 1861 إلى عام 1972 ، تم استخراج البوتاس على نطاق صناعي.

تحتوي مياه المحيط على حوالي 0.06٪ كلوريد البوتاسيوم. في بعض المياه الداخلية ، مثل بحيرة الملح أو البحر الميت ، يمكن أن يصل تركيزه إلى 1.5٪ ، مما يجعل استخراج العنصر مجديًا اقتصاديًا. تم بناء مصنع ضخم في الأردن قادر على استخلاص ملايين الأطنان من أملاح البوتاسيوم من البحر الميت.

على الرغم من أن الصوديوم والبوتاسيوم يتواجدان بشكل متساوٍ تقريبًا في الصخور ، إلا أن هناك بوتاسيوم أقل بحوالي 30 مرة من الصوديوم في المحيط. ويرجع ذلك ، على وجه الخصوص ، إلى حقيقة أن أملاح البوتاسيوم التي تحتوي على كاتيون أكبر تكون أقل قابلية للذوبان من أملاح الصوديوم ، والبوتاسيوم مرتبط بقوة أكبر في السيليكات المعقدة وسيليكات الألمنيوم في التربة بسبب التبادل الأيوني في الطين. بالإضافة إلى ذلك ، تمتص النباتات البوتاسيوم ، الذي يرشح من الصخور. تشير التقديرات إلى أنه من بين ألف ذرة بوتاسيوم يتم إطلاقها أثناء التجوية الكيميائية ، تصل اثنتان فقط إلى أحواض البحر ، و 998 في التربة. كتب الأكاديمي ألكسندر إيفجينيفيتش فيرسمان (1883-1945): "تمتص التربة البوتاسيوم ، وهذه هي قوتها الخارقة".

يعد البوتاسيوم عنصرًا أساسيًا في الحياة النباتية ، وغالبًا ما يكون نمو النباتات البرية محدودًا بتوافر البوتاسيوم. مع نقص البوتاسيوم ، تنمو النباتات بشكل أبطأ ، وتتحول أوراقها ، وخاصة القديمة منها ، إلى اللون الأصفر وتتحول إلى اللون البني عند الحواف ، وتصبح الساق رقيقة وهشة ، وتفقد البذور قدرتها على الإنبات. ستكون ثمار مثل هذا النبات - وهذا ملحوظ بشكل خاص على الفاكهة - أقل حلاوة من ثمار النباتات التي تلقت جرعة عادية من البوتاسيوم. يتم تعويض نقص البوتاسيوم بالأسمدة.

أسمدة البوتاس هي النوع الرئيسي من المنتجات المحتوية على البوتاسيوم (95٪). KCl هو الأكثر استخدامًا ، حيث يمثل أكثر من 90 ٪ من البوتاسيوم المستخدم كسماد.

قدر الإنتاج العالمي من أسمدة البوتاس في عام 2003 بحوالي 27.8 مليون طن (من حيث البوتاسيوم ، عادة ما يتم تحويل محتوى البوتاسيوم في أسمدة البوتاس إلى K 2 O). 33٪ منها صنعت في كندا. 13٪ من الإنتاج العالمي لأسمدة البوتاس مسؤولة عن جمعيات الإنتاج Uralkali و Belaruskali.

توصيف مادة بسيطة والإنتاج الصناعي لمعدن البوتاسيوم.

البوتاسيوم معدن ناعم أبيض فضي مع نقطة انصهار تبلغ 63.51 درجة مئوية ودرجة غليان 761 درجة مئوية ، ويمنح الشعلة لونًا أحمر بنفسجيًا مميزًا ، ويرجع ذلك إلى سهولة إثارة إلكتروناتها الخارجية.

إنه نشط كيميائيًا للغاية ، ويتفاعل بسهولة مع الأكسجين ، ويشتعل عند تسخينه في الهواء. المنتج الرئيسي لهذا التفاعل هو أكسيد البوتاسيوم الفائق KO 2.

يتفاعل البوتاسيوم مع الماء والأحماض المخففة مع الانفجار والاشتعال. يتم تقليل حامض الكبريتيك إلى كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكبريت والكبريت وحمض النيتريك إلى أكاسيد النيتروجين والنيتروجين.

عند تسخينه إلى 200-350 درجة مئوية ، يتفاعل البوتاسيوم مع الهيدروجين لتكوين هيدريد KH. يشتعل معدن البوتاسيوم في جو من الفلور ، ويتفاعل بشكل ضعيف مع الكلور السائل ، ولكنه ينفجر عند ملامسته للبروم وفركه باليود. يتفاعل البوتاسيوم مع المواد الطباعية والفوسفور. مع الجرافيت عند 250-500 درجة مئوية ، فإنه يشكل مركبات ذات طبقات بتكوين C 8 K-C 60 K.

يذوب البوتاسيوم في الأمونيا السائلة (35.9 جم في 100 مل عند -70 درجة مئوية) لتشكيل محاليل زرقاء زاهية قابلة للاستقرار ذات خصائص غير عادية. لوحظ هذه الظاهرة لأول مرة على ما يبدو من قبل السير همفري ديفي في عام 1808. تمت دراسة محاليل البوتاسيوم في الأمونيا السائلة على نطاق واسع منذ أن حصل عليها T. Weil في عام 1863.

لا يذوب البوتاسيوم في سائل الليثيوم والمغنيسيوم والكادميوم والزنك والألمنيوم والغاليوم ولا يتفاعل معها. مع الصوديوم ، فإنه يشكل مركبًا بين المعادن KNa 2 ، والذي يذوب مع التحلل عند 7 درجات مئوية. مع الروبيديوم والسيزيوم ، يعطي البوتاسيوم محاليل صلبة مع نقاط انصهار بحد أدنى حوالي 35 درجة مئوية. 2 و KHg مع انصهار 270 درجة مئوية و 180 درجة مئوية ، على التوالي.

يتفاعل البوتاسيوم بقوة مع العديد من الأكاسيد ، ويختزلها إلى مواد بسيطة. مع الكحوليات ، تشكل الكحوليات.

على عكس الصوديوم ، لا يمكن الحصول على البوتاسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لذوبان الكلوريد ، حيث يذوب البوتاسيوم جيدًا في الكلوريد المنصهر ولا يطفو على السطح. تنشأ صعوبة إضافية عن طريق تكوين أكسيد الفائق ، الذي يتفاعل مع البوتاسيوم المعدني بانفجار ، وبالتالي ، فإن طريقة الإنتاج الصناعي للبوتاسيوم المعدني تتمثل في اختزال كلوريد البوتاسيوم المنصهر بالصوديوم المعدني عند 850 درجة مئوية.

للوهلة الأولى ، يتعارض اختزال كلوريد البوتاسيوم مع الصوديوم مع الترتيب المعتاد للتفاعل (البوتاسيوم أكثر تفاعلًا من الصوديوم). ومع ذلك ، عند 850-880 درجة مئوية ، يتحقق التوازن:

Na (g) + K + (g) Na + (g) + K (g)

نظرًا لأن البوتاسيوم أكثر تطايرًا ، فإنه يتبخر في وقت مبكر ، مما يؤدي إلى تغيير التوازن ويعزز التفاعل. يمكن الحصول على البوتاسيوم عن طريق التقطير التجزيئي في عمود معبأ بنقاوة 99.5٪ ، ولكن عادة ما يتم استخدام خليط من البوتاسيوم والصوديوم للنقل. تعتبر السبائك التي تحتوي على 15-55٪ صوديوم سائلة (في درجة حرارة الغرفة) ، لذلك يسهل نقلها.

في بعض الأحيان يتم تقليل البوتاسيوم من الكلوريد بواسطة عناصر أخرى تشكل أكاسيد مستقرة:

6KCl + 2Al + 4CaO = 3CaCl 2 + CaO Al 2 O 3 + 6K

يتم إنتاج معدن البوتاسيوم ، وهو أكثر صعوبة وتكلفة في الإنتاج من الصوديوم ، بكميات أقل بكثير (يبلغ الإنتاج العالمي حوالي 500 طن سنويًا). أحد أهم مجالات التطبيق هو إنتاج أكسيد الفائق KO 2 عن طريق الاحتراق المباشر للمعدن.

يستخدم معدن البوتاسيوم كعامل مساعد في إنتاج أنواع معينة من المطاط الصناعي ، وكذلك في الممارسة المختبرية. تعمل سبيكة من البوتاسيوم والصوديوم كمبرد في المفاعلات النووية. كما أنه عامل مختزل في إنتاج التيتانيوم.

يسبب البوتاسيوم حروقًا شديدة في الجلد. إذا دخلت حتى أصغر فتاتها في العين ، فمن الممكن أن تفقد الرؤية. إشعال البوتاس يسكب بالزيت المعدني أو مغطى بمزيج من التلك وكلوريد الصوديوم.

يُخزن البوتاسيوم في صناديق محكمة الغلق تحت طبقة من الكيروسين المجفف أو الزيت المعدني. يتم التخلص من نفايات البوتاسيوم بمعالجتها بالإيثانول الجاف أو البروبانول ، ثم تحلل الكحولات الناتجة بالماء.

مركبات البوتاسيوم.

يشكل البوتاسيوم العديد من المركبات والأملاح الثنائية. تقريبًا جميع أملاح البوتاسيوم قابلة للذوبان بدرجة عالية. الاستثناءات هي:

KHC 4 H 4 O 6 - طرطرات هيدروجين البوتاسيوم

KClO 4 - فوق كلورات البوتاسيوم

K 2 Na 6H 2 O - ثنائي بوتاسيوم هيكسانيتروكوبالتاتي (III) هيدرات

K2 - سداسي كلورو بلاتينات البوتاسيوم (IV)

أكسيد البوتاسيوميشكل K 2 O بلورات صفراء. يتم الحصول عليها عن طريق تسخين البوتاسيوم بالهيدروكسيد أو البيروكسيد أو النترات أو نتريت البوتاسيوم:

2KNO 2 + 6K = 4K 2 O + N 2

يتم أيضًا استخدام تسخين خليط من أزيد البوتاسيوم KN 3 ونتريت البوتاسيوم أو أكسدة البوتاسيوم المذاب في الأمونيا السائلة بكمية محسوبة من الأكسجين.

أكسيد البوتاسيوم منشط للحديد الإسفنجي الذي يستخدم كعامل مساعد في تخليق الأمونيا.

بيروكسيد البوتاسيوممن الصعب الحصول على K 2 O 2 من المواد البسيطة ، لأنه يتأكسد بسهولة إلى أكسيد الفائق KO 2 ، لذلك يتم استخدام أكسدة المعادن مع NO. ومع ذلك ، فإن أفضل طريقة لإعداده هي الأكسدة الكمية للمعدن المذاب في الأمونيا السائلة.

يمكن اعتبار بيروكسيد البوتاسيوم ملح حمض ثنائي القاعدة H 2 O 2. لذلك ، عندما يتفاعل مع الأحماض أو الماء في البرد ، يتشكل بيروكسيد الهيدروجين كمياً.

فوق أكسيد البوتاسيوميتكون KO 2 (برتقالي) أثناء الاحتراق الطبيعي للمعدن في الهواء. يستخدم هذا المركب كمصدر احتياطي للأكسجين في أقنعة التنفس في المناجم والغواصات والمركبات الفضائية.

مع التحلل الحراري الدقيق لـ KO 2 ، يتشكل ثاني أكسيد السيسكوسايد "K 2 O 3" على شكل مسحوق مغنطيسي داكن.يمكن أيضًا الحصول عليه عن طريق أكسدة معدن مذاب في الأمونيا السائلة ، أو عن طريق أكسدة البيروكسيد المتحكم فيه. من المفترض أنه ثنائي نابير أكسيد - بيروكسيد [(K +) 4 (O 2 2 -) (O 2 -) 2].

أوزونيد البوتاسيوميمكن الحصول على KO 3 عن طريق عمل الأوزون على مسحوق هيدروكسيد البوتاسيوم اللامائي عند درجة حرارة منخفضة ، متبوعًا باستخراج المنتج (أحمر) مع الأمونيا السائلة. يتم استخدامه كعنصر من التراكيب لتجديد الهواء في الأنظمة المغلقة.

هيدروكسيد البوتاسيوم KOH هو قاعدة قوية وينتمي إلى القلويات. يعكس اسمه التقليدي "البوتاس الكاوي" التأثير التآكل لهذه المادة على الأنسجة الحية.

في الصناعة ، يتم الحصول على هيدروكسيد البوتاسيوم عن طريق التحليل الكهربائي للمحاليل المائية لكلوريد البوتاسيوم أو الكربونات بالحديد أو كاثود الزئبق (يبلغ الإنتاج العالمي حوالي 0.7 مليون طن سنويًا). يمكن عزل هيدروكسيد البوتاسيوم من المرشح بعد فصل الرواسب المتكونة من تفاعل كربونات البوتاسيوم مع هيدروكسيد الكالسيوم أو كبريتات البوتاسيوم مع هيدروكسيد الباريوم.

يستخدم هيدروكسيد البوتاسيوم لإنتاج الصابون السائل ومركبات البوتاسيوم المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، فهو بمثابة إلكتروليت في البطاريات القلوية.

فلوريد البوتاسيوميشكل KF الكربوهيت المعدني النادر. يتم الحصول على فلوريد البوتاسيوم عن طريق تفاعل المحاليل المائية لفلوريد الهيدروجين أو فلوريد الأمونيوم مع هيدروكسيد البوتاسيوم أو أملاحه.

يستخدم فلوريد البوتاسيوم في تصنيع العديد من مركبات البوتاسيوم المحتوية على الفلور ، كعامل مفلور في التخليق العضوي ، وأيضًا كعنصر من معاجين مقاومة للأحماض وزجاج خاص.

كلوريد البوتاسيومتم العثور على KCl في الطبيعة. المواد الخام لعزلها هي سيلفين ، سيلفينيت ، كارناليت.

يتم الحصول على كلوريد البوتاسيوم من السيلفينيت بطرق الجالورجيا والتعويم. يشمل Galurgy (مترجم من اليونانية - "أعمال الملح") دراسة تكوين وخصائص المواد الخام للملح الطبيعي وتطوير طرق الإنتاج الصناعي للأملاح المعدنية منه. تعتمد طريقة الفصل الحلال على قابلية الذوبان المختلفة لكل من KCl و NaCl في الماء عند درجات حرارة مرتفعة. في درجة الحرارة العادية ، تكون قابلية ذوبان كلوريد البوتاسيوم والصوديوم متساوية تقريبًا. مع زيادة درجة الحرارة ، لا تتغير قابلية ذوبان كلوريد الصوديوم تقريبًا ، وتزداد قابلية ذوبان كلوريد البوتاسيوم بشكل حاد. في البرد ، يتم تحضير محلول مشبع من كلا الأملاح ، ثم يتم تسخينه ومعالجة السيلفينيت به. في هذه الحالة ، يكون المحلول مشبعًا أيضًا بكلوريد البوتاسيوم ، ويتم إزاحة جزء من كلوريد الصوديوم من المحلول ، ثم يترسب ويفصل بالترشيح. يبرد المحلول ويتبلور كلوريد البوتاسيوم الزائد. يتم فصل البلورات في أجهزة طرد مركزي وتجفيفها ، ويستخدم السائل الأم لمعالجة جزء جديد من السيلفينيت. لعزل كلوريد البوتاسيوم ، تُستخدم هذه الطريقة على نطاق أوسع من طريقة التعويم ، والتي تعتمد على قابلية التبلل المختلفة للمواد.

كلوريد البوتاسيوم هو أكثر سماد البوتاس شيوعًا. بالإضافة إلى استخدامه كسماد ، فإنه يستخدم بشكل أساسي لإنتاج هيدروكسيد البوتاسيوم عن طريق التحليل الكهربائي. كما يتم الحصول على مركبات البوتاسيوم الأخرى منه.

بروميد البوتاسيوميتم الحصول على KBr عن طريق تفاعل البروم مع هيدروكسيد البوتاسيوم في وجود الأمونيا ، وكذلك عن طريق تفاعل البروم أو البروميدات مع أملاح البوتاسيوم.

يستخدم بروميد البوتاسيوم على نطاق واسع في التصوير الفوتوغرافي. غالبًا ما يكون بمثابة مصدر للبروم في التخليق العضوي. في السابق ، كان بروميد البوتاسيوم يستخدم كمسكن في الطب ("البروم"). تُستخدم بلورات بروميد البوتاسيوم المفردة في تصنيع المناشير لمقاييس طيف الأشعة تحت الحمراء ، وأيضًا كمصفوفة عند أخذ أطياف الأشعة تحت الحمراء للمواد الصلبة.

يوديد البوتاسيوميشكل KI بلورات عديمة اللون تصبح صفراء في الضوء بسبب الأكسدة بالأكسجين الجوي وإطلاق اليود. لذلك ، يتم تخزين يوديد البوتاسيوم في زجاجات زجاجية داكنة.

يتم الحصول على يوديد البوتاسيوم عن طريق تفاعل اليود مع هيدروكسيد البوتاسيوم في وجود حمض الفورميك أو بيروكسيد الهيدروجين ، وكذلك من خلال تفاعلات تبادل اليود مع أملاح البوتاسيوم. يتأكسد بحمض النيتريك ليودات البوتاسيوم KIO 3. يتفاعل يوديد البوتاسيوم مع اليود لتكوين مركب K قابل للذوبان في الماء ، ومع الكلور والبروم يعطي K و K على التوالي.

يستخدم يوديد البوتاسيوم كدواء في الطب والطب البيطري. إنه كاشف في قياس اليود. يوديد البوتاسيوم هو عامل مضاد للتعفير في التصوير الفوتوغرافي ، مكون إلكتروليت في المحولات الكهروكيميائية ، مادة مضافة لزيادة قابلية ذوبان اليود في الماء والمذيبات القطبية ، سماد دقيق.

كبريتيد البوتاسيوم K 2 S قابل للذوبان في الماء بدرجة عالية. أثناء التحلل المائي ، فإنه يخلق بيئة قلوية في المحلول:

K 2 S = 2K + + S 2– ؛ S 2– + H 2 O HS - + OH -

يتأكسد كبريتيد البوتاسيوم بسهولة في الهواء ويحترق عند الاشتعال. يتم الحصول عليها عن طريق تفاعل كربونات البوتاسيوم أو البوتاسيوم مع الكبريت دون الوصول إلى الهواء ، وكذلك اختزال كبريتات البوتاسيوم مع الكربون.

كبريتيد البوتاسيوم هو أحد مكونات المستحلبات الحساسة للضوء في التصوير الفوتوغرافي. يتم استخدامه ككاشف تحليلي لفصل الكبريتيدات المعدنية وكعنصر من تركيبات معالجة الاختباء.

عندما يتشبع محلول مائي بكبريتيد الهيدروجين ، يتشكل هيدرو كبريتيد البوتاسيوم KHS ، والذي يمكن عزله على شكل بلورات عديمة اللون. يتم استخدامه في الكيمياء التحليلية لفصل المعادن الثقيلة.

عن طريق تسخين كبريتيد البوتاسيوم بالكبريت ، يتم الحصول على بولي سلفيدات البوتاسيوم الأصفر أو الأحمر KS. ن (ن= 2-6). يمكن الحصول على المحاليل المائية لعديد كبريتيدات البوتاسيوم عن طريق غليان محاليل هيدروكسيد البوتاسيوم أو كبريتيد البوتاسيوم بالكبريت. عندما يتم تلبيد كربونات البوتاسيوم بالكبريت الزائد في الهواء ، يتشكل ما يسمى بالكبريت - خليط من KS نو K 2 S 2 O 3.

تُستخدم عديد الكبريتيدات في صناعة الفولاذ والحديد الزهر. يستخدم الكبد الكبريتي كدواء لعلاج الأمراض الجلدية وكمبيد للآفات.

كبريتات البوتاسيوميوجد K 2 SO 4 بشكل طبيعي في رواسب ملح البوتاسيوم وفي مياه البحيرات المالحة. يمكن الحصول عليها من خلال تفاعل التبادل بين كلوريد البوتاسيوم وحمض الكبريتيك أو كبريتات عناصر أخرى.

تستخدم كبريتات البوتاسيوم كسماد. هذه المادة أغلى من كلوريد البوتاسيوم ، ولكنها ليست رطبة ولا تتكتل ، على عكس كلوريد البوتاسيوم ، يمكن استخدام كبريتات البوتاسيوم في أي تربة ، بما في ذلك الملح.

يتم الحصول على الشب ومركبات البوتاسيوم الأخرى من كبريتات البوتاسيوم. إنه جزء من تكلفة إنتاج الزجاج.

نترات البوتاسيوم KNO 3 هو عامل مؤكسد قوي. غالبًا ما يشار إليه باسم نترات البوتاسيوم. في الطبيعة ، يتشكل أثناء تحلل المواد العضوية نتيجة للنشاط الحيوي للبكتيريا الآزوتية.

يتم الحصول على نترات البوتاسيوم من خلال تفاعل التبادل بين كلوريد البوتاسيوم ونترات الصوديوم ، وكذلك عن طريق عمل حمض النيتريك أو غازات النيتروز على كربونات البوتاسيوم أو كلوريد.

نترات البوتاسيوم سماد ممتاز يحتوي على كل من البوتاسيوم والنيتروجين ، ولكنه يستخدم أقل من كلوريد البوتاسيوم بسبب ارتفاع تكلفة الإنتاج. تُستخدم نترات البوتاسيوم أيضًا في تصنيع المسحوق الأسود والتركيبات النارية ، في إنتاج أعواد الثقاب والزجاج. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في الحفاظ على منتجات اللحوم.

كربونات البوتاسيوميُطلق على K 2 CO 3 أيضًا اسم البوتاس. يتم الحصول عليها عن طريق عمل ثاني أكسيد الكربون على محاليل هيدروكسيد البوتاسيوم أو معلقات كربونات المغنيسيوم في وجود كلوريد البوتاسيوم. إنه منتج ثانوي في معالجة النفلين إلى الألومينا.

تم العثور على كمية كبيرة من كربونات البوتاسيوم في رماد النبات. معظم البوتاسيوم موجود في رماد عباد الشمس - 36.3٪. في رماد الحطب ، يكون أكسيد البوتاسيوم أقل بكثير - من 3.2 ٪ (حطب التنوب) إلى 13.8 ٪ (حطب البتولا). يوجد بوتاسيوم أقل في رماد الخث.

تستخدم كربونات البوتاسيوم بشكل أساسي لإنتاج زجاج عالي الجودة يستخدم في العدسات البصرية وأنابيب التلفزيون الملون ومصابيح الفلورسنت. كما أنها تستخدم في إنتاج البورسلين والأصباغ والأصباغ.

برمنجنات البوتاسيوميشكل KMnO 4 بلورات أرجوانية داكنة. حلول هذه المادة لها لون أحمر بنفسجي. يتم الحصول على برمنجنات البوتاسيوم عن طريق أكسدة أنوديك من المنغنيز أو المنغنيز الحديدي في وسط قلوي قوي.

برمنجنات البوتاسيوم عامل مؤكسد قوي. يتم استخدامه كعامل تبييض وتبييض وتنظيف. كما أنها تستخدم في التخليق العضوي ، على سبيل المثال ، في إنتاج السكرين.

هيدريد البوتاسيوم KH مادة صلبة بيضاء تتحلل إلى مواد بسيطة عند تسخينها. هيدريد البوتاسيوم هو أقوى عامل مختزل. يشتعل في الهواء الرطب وفي بيئات الفلور أو الكلور. يمكن أكسدة هيدريد البوتاسيوم حتى مع عوامل الأكسدة الضعيفة مثل الماء وثاني أكسيد الكربون:

KH + H 2 O \ u003d KOH + H 2

KH + CO 2 \ u003d K (HCOO) (فورمات البوتاسيوم)

يتفاعل هيدريد البوتاسيوم أيضًا مع الأحماض والكحول وقد يشتعل. يقلل من كبريتيد الهيدروجين وكلوريد الهيدروجين والمواد الأخرى المحتوية على الهيدروجين (I):

2KH + H 2 S = K 2 S + 2H 2

KH + HCl \ u003d KCl + H 2

يستخدم هيدريد البوتاسيوم كعامل مختزل في التوليفات العضوية وغير العضوية.

سيانيد البوتاسيوميُكوِّن KCN ، المعروف باسم سيانيد البوتاسيوم ، بلورات عديمة اللون قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء وبعض المذيبات غير المائية. في محلول مائي ، يتحلل تدريجياً مع إطلاق سيانيد الهيدروجين HCN ، وعندما يتم غليان المحاليل المائية ، يتحلل إلى فورمات البوتاسيوم والأمونيا.

في وجود سيانيد البوتاسيوم ، لا يمكن حدوث تفاعلات عادية تمامًا ، على سبيل المثال ، يتفاعل النحاس مع الماء ، ويطلق الهيدروجين منه ويشكل البوتاسيوم ثنائي السيانوكوبريت (I):

في ظل ظروف مماثلة ، يحدث التفاعل في حالة الذهب. صحيح أن هذا المعدن الأقل نشاطًا غير قادر على أن يتأكسد بالماء ، ومع ذلك ، في وجود الأكسجين ، فإنه ينتقل إلى محلول على شكل مركب cyano - dicyanoaurate البوتاسيوم (I):

4Au + 8KCN + 2H 2 O + O 2 \ u003d 4K + 4NaOH

يتم تحضير سيانيد البوتاسيوم عن طريق تفاعل سيانيد الهيدروجين مع فائض من هيدروكسيد البوتاسيوم. وهو كاشف لاستخراج الفضة والذهب من الخامات الفقيرة ، وهو مكون من الإلكتروليتات لتنقية البلاتين من الفضة والطلاء بالكهرباء والفضة. يستخدم سيانيد البوتاسيوم ككاشف في التحليل الكيميائي لتقدير الفضة والنيكل والزئبق.

سيانيد البوتاسيوم شديد السمية. الجرعة المميتة للإنسان 120 مجم.

مركبات معقدة. يشكل البوتاسيوم أكثر المركبات المعقدة ثباتًا مع روابط متعددة الكتل (جزيئات أو أيونات يمكن أن تتحد مع ذرة بواسطة عدة روابط) ، على سبيل المثال ، مع بوليستر حلقي كبير (إثيرات التاج).

تحتوي إيثرات التاج (من التاج الإنجليزي) على أكثر من 11 ذرة في الدورة ، منها على الأقل أربع ذرات أكسجين. في الأسماء التافهة لإيثرات التاج ، يُشار إلى العدد الإجمالي للذرات في الدورة وعدد ذرات الأكسجين بالأرقام ، والتي توضع قبل كلمة "التاج" وبعدها ، على التوالي. هذه الأسماء أقصر بكثير من الأسماء المنهجية. على سبيل المثال ، يُطلق على 12-crown-4 (الشكل 1) 1،4،7،10،13-tetraoxocyclodecane وفقًا للتسمية الدولية.

أرز. واحد. صيغة رسوميةمركبات 12 تاج 4.

تشكل إيثرات التاج مجمعات مستقرة مع كاتيونات معدنية. في هذه الحالة ، يتم تضمين الكاتيون في التجويف الجزيئي لإيثر التاج ويتم الاحتفاظ به هناك بسبب تفاعل الأيونات ثنائي القطب مع ذرات الأكسجين. أكثر المجمعات ثباتًا هي تلك التي تحتوي على كاتيونات تتوافق معلماتها الهندسية مع تجويف الإيثر التاجي. تشكل المجمعات الأكثر استقرارًا مع كاتيون البوتاسيوم إيثرات تاجية تحتوي على 6 ذرات أكسجين ، على سبيل المثال ، 18 تاجًا 6 (الشكل 2).

أرز. 2. صيغة رسوميةمركب البوتاسيوم 18-تاج -6 .

الدور البيولوجي للبوتاسيوم(والصوديوم). ينظم البوتاسيوم والصوديوم عمليات التمثيل الغذائي في الكائنات الحية. في جسم الإنسان ، تحتوي الخلايا على كمية كبيرة من أيونات البوتاسيوم (0.12 - 0.16 مول / لتر) ، ولكن تحتوي على عدد قليل نسبيًا من أيونات الصوديوم (0.01 مول / لتر). محتوى أيونات الصوديوم أعلى بكثير في السائل خارج الخلية (حوالي 0.12 مول / لتر) ، لذلك تتحكم أيونات البوتاسيوم في النشاط داخل الخلايا ، وتتحكم أيونات الصوديوم في النشاط بين الخلايا. هذه الأيونات لا يمكن أن تحل محل بعضها البعض.

يؤدي وجود تدرج الصوديوم والبوتاسيوم من الجانبين الداخلي والخارجي لغشاء الخلية إلى ظهور فرق جهد على جانبي الغشاء المتقابل. الألياف العصبية قادرة على نقل النبضات ، والعضلات قادرة على الانقباض بدقة بسبب وجود شحنة سالبة داخلية فيما يتعلق بالسطح الخارجي للغشاء. وهكذا ، في الجسم ، تمارس أيونات الصوديوم والبوتاسيوم التحكم الفسيولوجي والمحفزات. أنها تساهم في نقل النبضات العصبية. تعتمد نفسية الإنسان على توازن أيونات الصوديوم والبوتاسيوم في الجسم. يتم التحكم في تركيز أيونات الصوديوم والبوتاسيوم التي يتم الاحتفاظ بها وإخراجها عبر الكلى بواسطة هرمونات معينة. وبالتالي ، تساهم القشرانيات المعدنية في زيادة إطلاق أيونات البوتاسيوم وتقليل إطلاق أيونات الصوديوم.

أيونات البوتاسيوم هي جزء من الإنزيمات التي تحفز نقل (نقل) الأيونات من خلال عمليات الأغشية الحيوية والاختزال والتحلل المائي. كما أنها تعمل على الحفاظ على هيكل جدران الخلايا والتحكم في حالتها. ينشط أيون الصوديوم العديد من الإنزيمات التي لا يستطيع البوتاسيوم تنشيطها ، تمامًا كما لا يعمل أيون الصوديوم على الإنزيمات المعتمدة على البوتاسيوم. عندما تدخل هذه الأيونات الخلية ، فإنها ترتبط بالرباطات المناسبة وفقًا لنشاطها الكيميائي. يتم لعب دور هذه الروابط بواسطة مركبات حلقية كبيرة ، نظائرها النموذجية هي إيثرات التاج. بعض المضادات الحيوية (مثل فالينومايسين) تنقل أيونات البوتاسيوم إلى الميتوكوندريا.

لقد ثبت أنه لتشغيل (Na + –K +) - ATPase (أدينوزين ثلاثي الفوسفاتيز) ، وهو إنزيم غشائي يحفز التحلل المائي لـ ATP ، هناك حاجة إلى أيونات الصوديوم والبوتاسيوم في وقت واحد. يربط ATPase الناقل ويطلق أيونات الصوديوم والبوتاسيوم في مراحل معينة من التفاعل الإنزيمي ، حيث يتغير تقارب المواقع النشطة للإنزيم مع أيونات الصوديوم والبوتاسيوم مع استمرار التفاعل. في الوقت نفسه ، تؤدي التغييرات الهيكلية في الإنزيم إلى حقيقة أن كاتيونات الصوديوم والبوتاسيوم مقبولة على جانب واحد من الغشاء ، ويتم إطلاقها في الجانب الآخر. وهكذا ، بالتزامن مع التحلل المائي لـ ATP ، هناك أيضًا حركة انتقائية لكاتيونات العناصر القلوية (تشغيل ما يسمى بمضخة Na – K).

الاحتياج اليومي من البوتاسيوم عند الطفل هو 12-13 مجم لكل 1 كجم من الوزن ، وللشخص البالغ 2-3 مجم ، أي 4-6 مرات أقل. يتلقى الشخص معظم البوتاسيوم الذي يحتاجه من طعام من أصل نباتي.

ايلينا سافينكينا

هذا المقال سوف يصف البوتاسيوم من وجهة نظر الفيزياء والكيمياء. أول هذه العلوم يدرس الخواص الميكانيكية والخارجية للمواد. والثاني - تفاعلهم مع بعضهم البعض - هو الكيمياء. البوتاسيوم هو العنصر التاسع عشر في الجدول الدوري. ينتمي إلى هذه المقالة سوف تنظر في الصيغة الإلكترونية للبوتاسيوم ، وسلوكه مع المواد الأخرى ، وما إلى ذلك. هذا هو واحد من أكثر المعادن نشاطا. العلم الذي يتعامل مع دراسة هذا العنصر وعناصر أخرى هو الكيمياء. يوفر الصف الثامن دراسة خصائصها. لذلك ، ستكون هذه المقالة مفيدة للطلاب. لذا ، لنبدأ.

خصائص البوتاسيوم من الناحية الفيزيائية

هذه مادة بسيطة ، والتي في ظل الظروف العادية تكون في حالة تجميع صلبة. نقطة الانصهار هي 63 درجة مئوية. يغلي هذا المعدن عندما تصل درجة الحرارة إلى سبعمائة وواحد وستين درجة مئوية. المادة المعنية لها لون أبيض فضي. له لمعان معدني.

تبلغ كثافة البوتاسيوم ثمانية وثمانين جزءًا من مائة جرام لكل سنتيمتر مكعب. إنه معدن خفيف جدا. صيغة البوتاسيوم بسيطة للغاية - لا تشكل جزيئات. تتكون هذه المادة من ذرات تقع بالقرب من بعضها البعض ولها شبكة بلورية. الكتلة الذرية من البوتاسيوم 39 جرامًا لكل مول. صلابته منخفضة جدًا - يمكن تقطيعه بسهولة بالسكين ، مثل الجبن.

البوتاسيوم والكيمياء

لنبدأ بحقيقة أن البوتاسيوم عنصر كيميائي له نشاط كيميائي عالٍ جدًا. لا يمكنك حتى تخزينه في الهواء الطلق ، حيث يبدأ على الفور في التفاعل مع المواد المحيطة به. البوتاسيوم عنصر كيميائي ينتمي إلى المجموعة الأولى والرابعة من الجدول الدوري. له كل الخصائص المميزة للمعادن.

التفاعل مع المواد البسيطة

وتشمل: الأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور والهالوجينات (اليود والفلور والكلور والبروم). بالترتيب ، ضع في اعتبارك تفاعل البوتاسيوم مع كل منهم. التفاعل مع الأكسجين يسمى الأكسدة. خلال هذا التفاعل الكيميائي ، يتم استهلاك البوتاسيوم والأكسجين بنسبة مولارية من أربعة أجزاء إلى جزء واحد ، مما يؤدي إلى تكوين أكسيد المعدن المعني بمقدار جزئين. يمكن التعبير عن هذا التفاعل باستخدام معادلة التفاعل التالية: 4K + O2 = 2K2O. عندما يتم حرق البوتاسيوم ، يمكن ملاحظة لهب أرجواني لامع.

لذلك ، يعتبر هذا التفاعل نوعيًا لتقدير البوتاسيوم. تتم تسمية التفاعلات مع الهالوجينات وفقًا لأسماء هذه العناصر الكيميائية: المعالجة باليود والفلورة والكلور والمعالجة بالبروم. يمكن أن تسمى هذه التفاعلات تفاعلات إضافة ، حيث يتم دمج ذرات مادتين مختلفتين في مادة واحدة. مثال على هذه العملية هو التفاعل بين البوتاسيوم والكلور ، مما يؤدي إلى تكوين كلوريد المعدن المعني. لتنفيذ هذا التفاعل ، من الضروري أخذ هذين المكونين - شامات من الأولى وواحدة من الثانية. نتيجة لذلك ، يتم تكوين مولين من مركب البوتاسيوم. يتم التعبير عن هذا التفاعل بالمعادلة التالية: 2K + CI2 = 2KCI. مع النيتروجين ، يمكن للبوتاسيوم تكوين مركبات عند حرقه في الهواء الطلق. أثناء هذا التفاعل ، يتم استهلاك المعدن المعني والنيتروجين بنسبة مولارية من ستة أجزاء إلى جزء واحد ؛ ونتيجة لهذا التفاعل ، يتم تكوين نيتريد البوتاسيوم في مقدار جزأين. يمكن إظهار ذلك بالمعادلة التالية: 6K + N2 = 2K3N. هذا المركب عبارة عن بلورات خضراء-سوداء. يتفاعل المعدن المعني مع الفوسفور وفقًا لنفس المبدأ. إذا أخذنا ثلاث مولات من البوتاسيوم ومول واحد من الفوسفور ، نحصل على مول واحد من الفوسفيد. يمكن كتابة هذا التفاعل الكيميائي على أنه معادلة التفاعل التالية: 3K + P = K3P. بالإضافة إلى ذلك ، فإن البوتاسيوم قادر على التفاعل مع الهيدروجين ، مكونًا الهيدريد. كمثال ، يمكن إعطاء المعادلة التالية: 2K + H2 \ u003d 2KN. تحدث جميع تفاعلات الإضافة فقط في وجود درجات حرارة عالية.

التفاعل مع المواد المعقدة

توفر خاصية البوتاسيوم من وجهة نظر الكيمياء للنظر في هذا الموضوع. البوتاسيوم قادر على التفاعل مع الماء والأحماض والأملاح والأكاسيد. مع كل منهم ، يتفاعل المعدن المعني بشكل مختلف.

البوتاسيوم والماء

يتفاعل معها هذا العنصر الكيميائي بعنف. في هذه الحالة ، يتكون الهيدروكسيد ، وكذلك الهيدروجين. إذا أخذنا مولين من البوتاسيوم والماء ، نحصل على نفس الكمية ومول واحد من الهيدروجين. يمكن التعبير عن هذا التفاعل الكيميائي باستخدام المعادلة التالية: 2K + 2H2O = 2KOH = H2.

التفاعلات مع الأحماض

نظرًا لأن البوتاسيوم معدن نشط ، فإنه يزيح بسهولة ذرات الهيدروجين من مركباتها. مثال على ذلك هو التفاعل الذي يحدث بين المادة المعنية وحمض الهيدروكلوريك. للقيام بذلك ، تحتاج إلى تناول مولين من البوتاسيوم ، وكذلك حمض بنفس الكمية. نتيجة لذلك ، يتم تكوين شامات وهيدروجين - خلد واحد. يمكن كتابة هذه العملية على النحو التالي: 2K + 2HCI = 2KCI + H2.

أكاسيد البوتاسيوم

مع هذه المجموعة من المواد غير العضوية ، يتفاعل المعدن المعني فقط مع التسخين الكبير. إذا كانت ذرة المعدن التي هي جزء من الأكسيد سلبية أكثر من تلك التي نتحدث عنها في هذه المقالة ، يحدث تفاعل تبادل ، في الواقع. على سبيل المثال ، إذا أخذنا مولين من البوتاسيوم ومول واحد من أكسيد الكوبروم ، فيمكن الحصول على مول واحد من أكسيد العنصر الكيميائي المعني وكبيرم نقي نتيجة لتفاعلهما. يمكن إظهار ذلك في شكل المعادلة التالية: 2K + CuO = K2O + Cu. هذا هو المكان الذي تلعب فيه خصائص الاختزال القوية للبوتاسيوم.

التفاعل مع القواعد

البوتاسيوم قادر على التفاعل مع هيدروكسيدات المعادن الموجودة على يمينه في سلسلة النشاط الكهروكيميائي. في هذه الحالة ، تتجلى خصائصه التصالحية أيضًا. على سبيل المثال ، إذا أخذنا مولتين من البوتاسيوم ومول واحد من هيدروكسيد الباريوم ، فنتيجة تفاعل الاستبدال سنحصل على مواد مثل هيدروكسيد البوتاسيوم بكمية مولين وباريوم نقي (مول واحد) - سوف يترسب . يمكن عرض التفاعل الكيميائي المقدم على النحو التالي: 2K + Ba (OH) 2 = 2KOH + Ba.

التفاعلات مع الأملاح

في هذه الحالة ، لا يزال البوتاسيوم يظهر خصائصه كعامل اختزال قوي. باستبدال ذرات العناصر الكيميائية الأكثر سلبية ، فإنه يسمح لك بالحصول على معدن نقي. على سبيل المثال ، إذا أضفت إلى مقدار مولين ثلاث مولات من البوتاسيوم ، فنتيجة هذا التفاعل نحصل على ثلاث مولات من كلوريد البوتاسيوم ومولتين من الألومنيوم. يمكن التعبير عن هذه العملية باستخدام معادلة على النحو التالي: 3К + 2АІСІ3 = 3КІ2 + 2АІ.

التفاعلات مع الدهون

إذا تمت إضافة البوتاسيوم إلى أي مادة عضوية من هذه المجموعة ، فإنه سيؤدي أيضًا إلى إزاحة إحدى ذرات الهيدروجين. على سبيل المثال ، عندما يتم خلط الإستيارين بالمعدن المعني ، يتم تكوين ستيرات البوتاسيوم والهيدروجين. يتم استخدام المادة الناتجة في صنع الصابون السائل. هذا هو المكان الذي ينتهي فيه توصيف البوتاسيوم وتفاعلاته مع المواد الأخرى.

استخدام البوتاسيوم ومركباته

مثل جميع المعادن ، فإن المعدن الذي تمت مناقشته في هذه المقالة ضروري للعديد من العمليات الصناعية. يحدث الاستخدام الرئيسي للبوتاسيوم في الصناعة الكيميائية. بسبب نشاطه الكيميائي العالي ، وضوحا المعدن القلوي وخصائص الاختزال ، فإنه يستخدم ككاشف للعديد من التفاعلات والحصول على مجموعة متنوعة من المواد. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم السبائك المحتوية على البوتاسيوم كمبردات في المفاعلات النووية. يجد المعدن المذكور في هذه المقالة أيضًا تطبيقه في الهندسة الكهربائية. بالإضافة إلى كل ما سبق ، فهو أحد المكونات الرئيسية لأسمدة النباتات. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم مركباتها في مجموعة متنوعة من الصناعات. لذلك ، في تعدين الذهب ، يتم استخدام سيانيد البوتاسيوم ، والذي يعمل ككاشف لفصل المعادن القيمة عن الخامات. فوسفات العنصر الكيميائي قيد الدراسة هي مكونات لمنتجات ومساحيق تنظيف مختلفة. تحتوي المطابقات على كلورات هذا المعدن. في صناعة الأفلام للكاميرات القديمة ، تم استخدام بروميد العنصر المعني. كما تعلم بالفعل ، يمكن الحصول عليه عن طريق بروم البوتاسيوم في درجات حرارة عالية. في الطب ، يتم استخدام كلوريد هذا العنصر الكيميائي. في صناعة الصابون - الإستيرات ومشتقات الدهون الأخرى.

الحصول على المعدن المعني

في الوقت الحاضر ، يتم استخراج البوتاسيوم في المختبرات بطريقتين رئيسيتين. الأول هو استعادته من الهيدروكسيد بمساعدة الصوديوم ، وهو أكثر نشاطًا كيميائيًا من البوتاسيوم. والثاني هو الحصول عليه من الكلوريد ، وكذلك بمساعدة الصوديوم. إذا قمت بإضافة نفس الكمية من الصوديوم إلى مول واحد من هيدروكسيد البوتاسيوم ، يتم تكوين مول واحد من قلوي الصوديوم والبوتاسيوم النقي. معادلة هذا التفاعل هي كما يلي: KOH + Na = NaOH + K. لتنفيذ تفاعل النوع الثاني ، تحتاج إلى خلط كلوريد المعدن المعني والصوديوم بنسب مولارية متساوية. نتيجة لذلك ، تتشكل المواد مثل ملح المطبخ والبوتاسيوم بنفس النسبة. يمكن التعبير عن هذا التفاعل الكيميائي باستخدام معادلة التفاعل التالية: KSI + Na = NaCl + K.

هيكل البوتاسيوم

تتكون ذرة هذا العنصر الكيميائي ، مثل كل العناصر الأخرى ، من نواة تحتوي على البروتونات والنيوترونات ، وكذلك الإلكترونات التي تدور حولها. عدد الإلكترونات دائمًا يساوي عدد البروتونات الموجودة داخل النواة. إذا انفصل أي إلكترون أو انضم إلى الذرة ، فإنه يتوقف بالفعل عن كونه محايدًا ويتحول إلى أيون. هم من نوعين: الكاتيونات والأنيونات. الأولى مشحونة إيجابيا ، في حين أن الأخيرة مشحونة سالبة. إذا انضم إلكترون إلى ذرة ، فإنه يتحول إلى أنيون ، ولكن إذا غادر أي من الإلكترونات مداره ، فإن الذرة المحايدة تصبح كاتيون. نظرًا لأن الرقم التسلسلي للبوتاسيوم ، وفقًا للجدول الدوري ، هو تسعة عشر ، فهناك نفس عدد البروتونات في نواة هذا العنصر الكيميائي. لذلك ، يمكننا أن نستنتج أن هناك تسعة عشر إلكترونًا حول النواة. يمكن تحديد عدد البروتونات الموجودة في بنية الذرة عن طريق طرح الرقم التسلسلي لعنصر كيميائي من الكتلة الذرية. لذلك يمكننا أن نستنتج أن هناك عشرين بروتونًا في نواة البوتاسيوم. نظرًا لأن المعدن المذكور في هذه المقالة ينتمي إلى الفترة الرابعة ، فإن له أربعة مدارات ، يتم فيها توزيع الإلكترونات بالتساوي ، والتي تكون دائمًا في حالة حركة. مخطط البوتاسيوم هو كما يلي: يوجد إلكترونان في المدار الأول ، ثمانية في الثاني ؛ وكذلك في المدار الثالث ، في المدار الأخير ، الرابع ، يدور إلكترون واحد فقط. يفسر هذا المستوى العالي من النشاط الكيميائي لهذا المعدن - فدارته الأخيرة ليست ممتلئة تمامًا ، لذا فهي تميل إلى الاندماج مع أي ذرات أخرى ، ونتيجة لذلك ستصبح إلكتروناتها في المدارات الأخيرة شائعة.

أين يمكن أن يوجد هذا العنصر في الطبيعة؟

نظرًا لأنه يحتوي على نشاط كيميائي مرتفع للغاية ، فإنه لا يوجد في أي مكان على هذا الكوكب بشكله النقي. يمكن رؤيته فقط كجزء من مجموعة متنوعة من المركبات. نسبة البوتاسيوم في القشرة الأرضية 2.4٪. أكثر المعادن شيوعًا التي تحتوي على البوتاسيوم هي السالفينيت والكارناليت. الأول له الصيغة الكيميائية التالية: NaCl.KCl. له لون متنوع ويتكون من العديد من البلورات ذات الألوان المختلفة. اعتمادًا على نسبة كلوريد البوتاسيوم والصوديوم ، وكذلك وجود الشوائب ، قد تحتوي على مكونات حمراء ، زرقاء ، وردية ، برتقالية. المعدن الثاني - carnallite - يشبه بلورات شفافة أو زرقاء شاحبة أو وردي فاتح أو بلورات صفراء شاحبة. تبدو صيغته الكيميائية كما يلي: KCl.MgCl2.6H2O. إنه هيدرات بلورية.

دور البوتاسيوم في الجسم ، أعراض النقص والزيادة

جنبا إلى جنب مع الصوديوم ، فإنه يحافظ على توازن الماء والملح في الخلية. كما أنه يشارك في الانتقال بين أغشية النبض العصبي. بالإضافة إلى ذلك ، فهو ينظم التوازن الحمضي القاعدي في الخلية وفي جميع أنحاء الجسم ككل. يشارك في عمليات التمثيل الغذائي ، ويقاوم حدوث الوذمة ، وهو جزء من السيتوبلازم - حوالي خمسين بالمائة منه - ملح المعدن المعني. العلامات الرئيسية التي تشير إلى أن الجسم يفتقر إلى البوتاسيوم هي الانتفاخ وظهور مرض مثل الاستسقاء والتهيج واضطرابات في عمل الجهاز العصبي وتثبيط رد الفعل وضعف الذاكرة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن كمية غير كافية من هذا العنصر النزرة تؤثر سلبًا على أنظمة القلب والأوعية الدموية والعضلات. يمكن أن يؤدي نقص البوتاسيوم لفترة طويلة جدًا إلى نوبة قلبية أو سكتة دماغية. ولكن بسبب زيادة البوتاسيوم في الجسم ، يمكن أن تتطور قرحة في الأمعاء الدقيقة. لتحقيق التوازن في نظامك الغذائي بحيث تحصل على كمية طبيعية من البوتاسيوم ، تحتاج إلى معرفة الأطعمة التي تحتوي عليه.

الأطعمة التي تحتوي على نسبة عالية من المغذيات الدقيقة

بادئ ذي بدء ، هذه هي المكسرات ، مثل الكاجو والجوز والبندق والفول السوداني واللوز. كما توجد كمية كبيرة منه في البطاطس. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد البوتاسيوم في الفواكه المجففة مثل الزبيب والمشمش المجفف والخوخ. كما أن حبات الصنوبر غنية بهذا العنصر. أيضا ، لوحظ تركيز عال في البقوليات: الفاصوليا ، البازلاء ، العدس. كما أن الأعشاب البحرية غنية بهذا العنصر الكيميائي. المنتجات الأخرى التي تحتوي على هذا العنصر بكميات كبيرة هي الشاي الأخضر والكاكاو. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد بتركيزات عالية في العديد من الفواكه ، مثل الأفوكادو والموز والخوخ والبرتقال والجريب فروت والتفاح. العديد من الحبوب غنية بالعناصر النزرة المعنية. هذا هو في المقام الأول الشعير اللؤلؤي ، وكذلك حبوب القمح والحنطة السوداء. البقدونس وملفوف بروكسل غنية بالبوتاسيوم. بالإضافة إلى أنه يوجد في الجزر والبطيخ. يحتوي البصل والثوم على كمية كبيرة من العنصر الكيميائي المدروس. يحتوي بيض الدجاج والحليب والجبن أيضًا على نسبة عالية من البوتاسيوم. المعدل اليومي لهذا العنصر الكيميائي للشخص العادي هو من ثلاثة إلى خمسة جرامات.

استنتاج

بعد قراءة هذا المقال ، يمكننا أن نستنتج أن البوتاسيوم عنصر كيميائي مهم للغاية. إنه ضروري لتركيب العديد من المركبات في الصناعة الكيميائية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في العديد من الصناعات الأخرى. كما أنه مهم جدًا لجسم الإنسان ، لذلك يجب أن يكون بانتظام وبالقدر المطلوب للذهاب إلى هناك بالطعام.

في الطبيعة ، يوجد البوتاسيوم فقط في المركبات ذات العناصر الأخرى ، على سبيل المثال ، في مياه البحر ، وكذلك في العديد من المعادن. يتأكسد بسرعة كبيرة في الهواء ويتفاعل بسهولة شديدة ، خاصة مع الماء ، مكونًا قلويًا.

في العديد من الخصائص ، يكون البوتاسيوم قريبًا جدًا من الصوديوم ، ولكن من وجهة نظر الوظيفة البيولوجية واستخدام خلايا الكائنات الحية ، فهي معادية.

التاريخ وأصل الاسم

تم استخدام مركبات البوتاسيوم منذ العصور القديمة. لذا ، فإن إنتاج البوتاس (الذي كان يستخدم كمنظف) موجود بالفعل في القرن الحادي عشر. تمت معالجة الرماد المتكون أثناء احتراق القش أو الخشب بالماء ، وتبخر المحلول الناتج (الغسول) بعد التصفية. تحتوي البقايا الجافة ، بالإضافة إلى كربونات البوتاسيوم ، على كبريتات البوتاسيوم K2 SO 4 والصودا وكلوريد البوتاسيوم KCl.

مكان الميلاد

توجد أكبر رواسب البوتاسيوم في كندا (الشركة المصنعة PotashCorp) ، روسيا (PJSC Uralkali ، Berezniki ، Solikamsk ، إقليم بيرم ، إيداع البوتاس Verkhnekamskoye) ، بيلاروسيا (PO بيلاروسكالي ، سوليجورسك ، خامات إيداع البوتاس Starobinskoye).

إيصال

يتم الحصول على البوتاسيوم ، مثل المعادن القلوية الأخرى ، عن طريق التحليل الكهربائي للكلوريدات المنصهرة أو القلويات. نظرًا لأن الكلوريدات لها نقطة انصهار أعلى (600-650 درجة مئوية) ، فغالبًا ما يتم إجراء التحليل الكهربائي للقلويات المنصهرة مع إضافة الصودا أو البوتاس (حتى 12٪). في التحليل الكهربائي للكلوريدات المنصهرة ، يتم إطلاق البوتاسيوم المنصهر عند القطب السالب ، ويتم إطلاق الكلور عند القطب الموجب:

K + + e - → البوتاسيوم (displaystyle (mathsf (K ^ (+) + e ^ (-) rightarrow K))) 2 C l - → C l 2 (\ displaystyle (\ mathsf (2Cl ^ (-) rightarrow Cl_ (2))))

أثناء التحليل الكهربائي للقلويات ، يتم إطلاق البوتاسيوم المنصهر أيضًا عند القطب السالب ، والأكسجين عند القطب الموجب:

4 O H - → 2 H 2 O + O 2 (\ displaystyle (\ mathsf (4OH ^ (-) \ rightarrow 2H_ (2) O + O_ (2))))

يتبخر الماء من الذوبان بسرعة. لمنع تفاعل البوتاسيوم مع الكلور أو الأكسجين ، يتكون الكاثود من النحاس وتوضع فوقه أسطوانة نحاسية. يتم جمع البوتاسيوم المتكون في شكل منصهر في الاسطوانة. يصنع الأنود أيضًا على شكل أسطوانة من النيكل (في التحليل الكهربائي للقلويات) أو الجرافيت (في التحليل الكهربائي للكلوريدات).

تعتبر طرق الاسترداد الكيميائي الحراري أيضًا ذات أهمية صناعية كبيرة:

N a + K O H → N 2380 - 450 o C N a O H + K (\ displaystyle (\ mathsf (Na + KOH (\ xrightarrow [(N_ (2))] (380-450 ^ (o) C)) NaOH + K )))

والاسترداد من ذوبان كلوريد البوتاسيوم مع كربيد الكالسيوم أو الألومنيوم أو السيليكون.

الخصائص الفيزيائية

البوتاسيوم معدن فضي ذو بريق مميز على سطح حديث التكوين. خفيف الوزن جدا وخفيف الوزن. قابل للذوبان بشكل جيد نسبيا في تشكيل الملغم. عند إدخاله في لهب الموقد ، فإن البوتاسيوم (بالإضافة إلى مركباته) يلون اللهب بلون زهري بنفسجي مميز.

التفاعل مع المواد البسيطة

يتفاعل البوتاسيوم في درجة حرارة الغرفة مع الأكسجين الجوي والهالوجينات ؛ عمليا لا يتفاعل مع النيتروجين (على عكس الليثيوم والصوديوم). مع التسخين المعتدل ، يتفاعل مع الهيدروجين لتكوين هيدريد (200-350 درجة مئوية):

2 K + H 2 ⟶ 2 K H (\ displaystyle (\ mathsf (2K + H_ (2) \ longrightarrow 2KH))) 2 K + 2 N H 3 ⟶ 2 K N H 2 + H 2 (displaystyle (mathsf (2K + 2NH_ (3) longrightarrow 2KNH_ (2) + H_ (2))))

يتفاعل معدن البوتاسيوم مع الكحوليات لتكوين الكحولات:

2 K + 2 C 2 H 5 O H ⟶ 2 C 2 H 5 O K + H 2 (\ displaystyle (\ mathsf (2K + 2C_ (2) H_ (5) OH \ longrightarrow 2C_ (2) H_ (5) OK + H_ (2) uparrow)))

تعتبر كحول الفلزات القلوية (في هذه الحالة إيثانولات البوتاسيوم) قواعد قوية جدًا وتستخدم على نطاق واسع في التخليق العضوي.

مركبات الأكسجين

البوتاسيوم + O 2 ⟶ البوتاسيوم O 2 (displaystyle (mathsf (K + O_ (2) longrightarrow KO_ (2))))

أكسيد البوتاسيوميمكن الحصول عليها عن طريق تسخين المعدن إلى درجة حرارة لا تزيد عن 180 درجة مئوية في بيئة تحتوي على كمية قليلة جدًا من الأكسجين ، أو عن طريق تسخين خليط من أكسيد البوتاسيوم الفائق مع معدن البوتاسيوم:

البوتاسيوم 2 + 3 K ⟶ 2 K 2 O (displaystyle (mathsf (KO_ (2) + 3K longrightarrow 2K_ (2) O)))

أظهرت أكاسيد البوتاسيوم خصائص أساسية ، تتفاعل بعنف مع الماء والأحماض وأكاسيد الحمض. ليس لديهم قيمة عملية. البيروكسيدات عبارة عن مساحيق بيضاء مائلة للصفرة ، قابلة للذوبان في الماء ، وتشكل القلويات وبيروكسيد الهيدروجين:

البوتاسيوم 2 O 2 + 2 H 2 O ⟶ 2 K O H + H 2 O 2 (\ displaystyle (\ mathsf (K_ (2) O_ (2) + 2H_ (2) O \ longrightarrow 2KOH + H_ (2) O_ (2) ))) 4 K O 2 + 2 H 2 O ⟶ 4 K O H + 3 O 2 (\ displaystyle (\ mathsf (4KO_ (2) + 2H_ (2) O \ longrightarrow 4KOH + 3O_ (2) uparrow)))) 4 K O 2 + 2 C O 2 ⟶ 2 K 2 C O 3 + 3 O 2 (\ displaystyle (\ mathsf (4KO_ (2) + 2CO_ (2) \ longrightarrow 2K_ (2) CO_ (3) + 3O_ (2) \ uparrow )))

يتم استخدام القدرة على تبادل ثاني أكسيد الكربون للأكسجين في عزل أقنعة الغاز والغواصات. يستخدم خليط متساوي المولي من فوق أكسيد البوتاسيوم وبيروكسيد الصوديوم كممتص. إذا لم يكن الخليط متساويًا ، فعندئذ في حالة وجود فائض من بيروكسيد الصوديوم ، سيتم امتصاص المزيد من الغاز أكثر من إطلاقه (عند امتصاص مجلدين من ثاني أكسيد الكربون ، يتم إطلاق حجم واحد من O 2) ، والضغط في العلبة المغلقة سوف ينخفض ​​الفضاء ، وفي حالة وجود فائض من أكسيد البوتاسيوم الفائق (عندما يتم امتصاص مجلدين من ثاني أكسيد الكربون يتم إطلاق ثلاثة أحجام من O2) يتم إطلاق غاز أكثر مما يتم امتصاصه ويرتفع الضغط.

في حالة وجود خليط متساوي الأقطاب (Na 2 O 2: K 2 O 4 \ u003d 1: 1) ، ستكون أحجام الغازات الممتصة والمنبعثة متساوية (عندما يتم امتصاص أربعة أحجام من CO 2 ، تكون أربعة أحجام من O 2 صدر).

البيروكسيدات هي عوامل مؤكسدة قوية ، لذا فهي تستخدم لتبييض الأقمشة في صناعة النسيج.

يتم الحصول على البيروكسيدات عن طريق تكليس المعادن الموجودة في الهواء المتحرر من ثاني أكسيد الكربون.

يُعرف أيضًا باسم أوزونيد البوتاسيوم KO 3 ، البرتقالي والأحمر اللون. يمكن الحصول عليها عن طريق تفاعل هيدروكسيد البوتاسيوم مع الأوزون عند درجة حرارة لا تزيد عن 20 درجة مئوية:

4 K O H + 4 O 3 ⟶ 4 K O 3 + O 2 + 2 H 2 O (\ displaystyle (\ mathsf (4KOH + 4O_ (3) \ longrightarrow 4KO_ (3) + O_ (2) + 2H_ (2) O)) )

أوزونيد البوتاسيوم هو عامل مؤكسد قوي للغاية ، على سبيل المثال ، يؤكسد عنصر الكبريت إلى كبريتات وينتحل بالفعل عند 50 درجة مئوية:

6 K O 3 + 5 S ⟶ K 2 S O 4 + 2 K 2 S 2 O 7 (\ displaystyle (\ mathsf (6KO_ (3) + 5S \ longrightarrow K_ (2) SO_ (4) + 2K_ (2) S_ (2) ) O_ (7))))

هيدروكسيد

هيدروكسيد البوتاسيوم (أو البوتاس الكاوية) عبارة عن بلور صلب ، أبيض ، معتم ، شديد الرطوبة يذوب عند 360 درجة مئوية. هيدروكسيد البوتاسيوم مادة قلوية. يذوب جيدًا في الماء مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. تبلغ قابلية ذوبان البوتاس الكاوية عند 20 درجة مئوية في 100 جرام من الماء 112 جرام.

طلب

• سائل في درجة حرارة الغرفة ، يتم استخدام سبيكة من البوتاسيوم والصوديوم كمبرد في الأنظمة المغلقة ، مثل محطات الطاقة الذرية النيوترونية السريعة. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم سبائكه السائلة مع الروبيديوم والسيزيوم على نطاق واسع. تكوين السبيكة: الصوديوم 12٪ ، البوتاسيوم 47٪ ، السيزيوم 41٪ - لديها نقطة انصهار منخفضة قياسية تبلغ -78 درجة مئوية.
• تعتبر مركبات البوتاسيوم أهم عنصر حيوي وبالتالي تستخدم كأسمدة. البوتاسيوم هو أحد العناصر الأساسية الثلاثة الضرورية لنمو النبات إلى جانب النيتروجين والفوسفور. على عكس النيتروجين والفوسفور ، فإن البوتاسيوم هو الكاتيون الخلوي الرئيسي. نظرًا لنقصها في النبات ، فإن بنية أغشية البلاستيدات الخضراء ، وهي عضيات الخلية التي يحدث فيها التمثيل الضوئي ، تتعطل أولاً وقبل كل شيء. ظاهريًا ، يتجلى ذلك في اصفرار الأوراق وموتها اللاحق. مع إدخال أسمدة البوتاس في النباتات ، تزداد الكتلة الخضرية والإنتاجية ومقاومة الآفات.
• تستخدم أملاح البوتاسيوم على نطاق واسع في الطلاء الكهربائي ، لأنها ، على الرغم من تكلفتها العالية نسبيًا ، غالبًا ما تكون أكثر قابلية للذوبان من أملاح الصوديوم المقابلة ، وبالتالي توفر عملية مكثفة للإلكتروليتات بكثافة تيار متزايدة.

اتصالات مهمة

• يستخدم بروميد البوتاسيوم في الطب وكمسكن للجهاز العصبي.
• يستخدم هيدروكسيد البوتاسيوم (البوتاس الكاوية) في البطاريات القلوية وتجفيف الغازات.
• تستخدم كربونات البوتاسيوم (البوتاس) كسماد ، في صهر الزجاج ، كمادة مضافة للأعلاف للدواجن.
• يستخدم كلوريد البوتاسيوم (سيلفين ، "ملح البوتاس") كسماد.
• نترات البوتاسيوم (نترات البوتاسيوم) - سماد مكون من مسحوق أسود.
• تُستخدم فوق كلورات البوتاسيوم وكلورات (ملح برتوليت) في إنتاج أعواد الثقاب ، ومسحوق الصواريخ ، وشحنات الإضاءة ، والمتفجرات ، والطلاء الكهربائي.
• ثنائي كرومات البوتاسيوم (الكروميك) - عامل مؤكسد قوي ، يستخدم لتحضير "خليط كرومي" لغسل الأطباق الكيميائية وفي معالجة الجلود (الدباغة). تستخدم أيضًا لإزالة الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين والفوسفين من الأسيتيلين في مصانع الأسيتيلين.

• برمنجنات البوتاسيوم هو عامل مؤكسد قوي يستخدم كمطهر في الطب ولإنتاج الأكسجين في المختبر.
• طرطرات الصوديوم والبوتاسيوم (ملح روشيل) كمادة كهرضغطية.
• ثنائي هيدرو فوسفات البوتاسيوم وثنائي التيروفوسفات على شكل بلورات أحادية في تقنية الليزر.
• يستخدم بيروكسيد البوتاسيوم وأكسيد البوتاسيوم الفائق لتجديد الهواء في الغواصات وفي أقنعة الغاز العازلة (تمتص ثاني أكسيد الكربون مع إطلاق الأكسجين).
• فلوروبورات البوتاسيوم هو تدفق مهم للنحاس بالفولاذ والمعادن غير الحديدية.
• يستخدم سيانيد البوتاسيوم في الطلاء الكهربائي (الفضة ، التذهيب) ، تعدين الذهب وكربنة الفولاذ.
• يستخدم البوتاسيوم مع بيروكسيد البوتاسيوم في التحلل الكيميائي الحراري للماء إلى هيدروجين وأكسجين (دورة البوتاسيوم "غاز فرنسا" ، فرنسا).
• كبريتات البوتاسيوم - تستخدم كسماد.

الدور البيولوجي

البوتاسيوم هو أهم عنصر حيوي ، خاصة في عالم النبات. مع نقص البوتاسيوم في التربة ، تنمو النباتات بشكل سيء للغاية ، وينخفض ​​العائد ، لذلك يتم استخدام حوالي 90 ٪ من أملاح البوتاسيوم المستخرجة كسماد.

تم اكتشاف البوتاسيوم في خريف عام 1807 بواسطة الكيميائي الإنجليزي ديفي أثناء التحليل الكهربائي للبوتاس الكاوي الصلب. بعد ترطيب البوتاس الكاوية ، عزل العالم المعدن الذي أطلق عليه اسمه البوتاسيوم ،تلميح في الإنتاج البوتاس(عنصر ضروري لتصنيع المنظفات) من الرماد. حصل المعدن على اسمه المعتاد بعد ذلك بعامين ، في عام 1809 ، كان البادئ في إعادة تسمية المادة هو L.V. جيلبرت الذي اقترح الاسم البوتاسيوم(من العربية الكالي- البوتاس).

البوتاسيوم (lat. Kalium) هو معدن قلوي ناعم ، وهو عنصر من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الأولى ، الفترة الرابعة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية D.I. Mendeleev ، لديه العدد الذري 19 والتعيين - إلى.

التواجد في الطبيعة

لا يوجد البوتاسيوم في الحالة الحرة في الطبيعة ، فهو جزء من جميع الخلايا. إنه معدن شائع إلى حد ما ، ويحتل المرتبة السابعة من حيث المحتوى في قشرة الأرض (المسعر). الموردين الرئيسيين للبوتاسيوم هم كندا وبيلاروسيا وروسيا ، التي لديها رواسب كبيرة من هذه المادة.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

البوتاسيوم معدن أبيض فضي منخفض الذوبان. يميل إلى رسم نار مفتوحة بلون أرجواني وردي فاتح.

يحتوي البوتاسيوم على نشاط كيميائي عالٍ ، فهو عامل اختزال قوي. عند التفاعل مع الماء ، يحدث انفجار ، وعند تعرضه للهواء لفترة طويلة ، يتم تدميره تمامًا. لذلك ، يتطلب البوتاسيوم شروطًا معينة للتخزين - يتم سكبه بطبقة من الكيروسين أو السيليكون أو البنزين لمنع ملامسة الماء والجو الضار بالمعدن.

المصادر الغذائية الرئيسية للبوتاسيوم هي المجففة ، زبدة الفول السوداني ، الفواكه الحمضية ، جميع الخضار الورقية الخضراء ،. يوجد الكثير من البوتاسيوم في الأسماك و. بشكل عام ، يعد البوتاسيوم جزءًا من جميع النباتات تقريبًا. و - أبطال محتوى البوتاسيوم.

الاحتياجات اليومية من البوتاسيوم

تعتمد الاحتياجات اليومية لجسم الإنسان من البوتاسيوم على العمر والحالة البدنية وحتى مكان الإقامة. يحتاج البالغون الأصحاء إلى 2.5 جرام من البوتاسيوم ، والنساء الحوامل - 3.5 جرام ، والرياضيين - ما يصل إلى 5 جرام من البوتاسيوم يوميًا. يتم حساب كمية البوتاسيوم اللازمة للمراهقين بالوزن - 20 مجم من البوتاسيوم لكل 1 كجم من وزن الجسم.

خصائص مفيدة للبوتاسيوم وتأثيره على الجسم

يشارك البوتاسيوم في عملية إجراء النبضات العصبية ونقلها إلى الأعضاء المعصبة. يعزز نشاط المخ بشكل أفضل ، ويحسن إمدادها. له تأثير إيجابي في العديد من حالات الحساسية. البوتاسيوم ضروري لتقلصات العضلات والهيكل العظمي. ينظم البوتاسيوم محتوى الأملاح والقلويات والأحماض في الجسم مما يساعد على تقليل الوذمة.

يوجد البوتاسيوم في جميع السوائل داخل الخلايا ، وهو ضروري للعمل الطبيعي للأنسجة الرخوة (العضلات والأوعية الدموية والشعيرات الدموية والغدد الصماء وما إلى ذلك)

امتصاص البوتاسيوم

يُمتص البوتاسيوم في الجسم من الأمعاء ، حيث يدخل مع الطعام ، ويُفرز في البول ، عادةً بنفس المقدار. يفرز البوتاسيوم الزائد من الجسم بنفس الطريقة ، فهو لا يطول ولا يتراكم. يمكن أن تكون العوائق التي تحول دون الامتصاص الطبيعي للبوتاسيوم بمثابة استهلاك مفرط للقهوة والسكر والكحول.

التفاعل مع الآخرين

يعمل البوتاسيوم على اتصال وثيق مع الصوديوم والمغنيسيوم ، مع زيادة تركيز البوتاسيوم ، يُفرز الصوديوم بسرعة من الجسم ، ويمكن أن يؤدي انخفاض كمية المغنيسيوم إلى تعطيل امتصاص البوتاسيوم.

علامات نقص البوتاسيوم

يتميز نقص البوتاسيوم في الجسم بضعف العضلات ، والتعب ، وانخفاض المناعة ، وخلل عضلة القلب ، واضطرابات ضغط الدم ، وسرعة التنفس وصعوبة في التنفس. يمكن أن يتقشر الجلد ، ولا يلتئم الضرر جيدًا ، ويصبح الشعر جافًا جدًا وهشًا. هناك خلل في عمل الجهاز الهضمي - الغثيان والقيء وعسر الهضم حتى التهاب المعدة والقرحة.

علامات زيادة البوتاسيوم

يحدث الفائض من البوتاسيوم مع جرعة زائدة من الأدوية التي تحتوي على البوتاسيوم ويتميز باضطرابات عصبية عضلية ، والتعرق المفرط ، والإثارة ، والتهيج ، والبكاء. يعاني الشخص باستمرار من الشعور بالعطش ، مما يؤدي إلى كثرة التبول. يتفاعل الجهاز الهضمي مع المغص المعوي ، بالإمساك المتناوب والإسهال.

استخدام البوتاسيوم في الحياة

يستخدم البوتاسيوم في شكل مركبات أساسية على نطاق واسع في الطب والزراعة والصناعة. أسمدة البوتاس ضرورية للنمو الطبيعي والنضوج للنباتات والمعروفة برمنجنات البوتاسيوم، هذا ليس أكثر من برمنجنات البوتاسيوم ، مطهر تم اختباره عبر الزمن.