تاريخ الاكتشاف. البوتاسيوم: تاريخ اكتشاف العنصر الخواص الكيميائية لأهم مركبات البوتاسيوم
البوتاسيوم(لات. كاليوم) ، ك (بوتاسيوم ") ، عنصر كيميائي برقم ذري 19 ، كتلة ذرية 39.0983.
يوجد البوتاسيوم في الطبيعة على شكل نويدات مستقرة: 39 كلفن (93.10٪ بالكتلة) و 41 كلفن (6.88٪) ، بالإضافة إلى واحدة 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. في بينتج عن اضمحلال البوتاسيوم -40 الكالسيوم المستقر 40 ، والانحلال بنوع التقاط الإلكترون ينتج غاز خامل الأرجون 40.
2 ك + 2 س 2 س = 2 كو + ح 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 (H) لتكوين هيدريد شبيه بالملح KH:
إيصال:ينتج البوتاسيوم حاليًا عن طريق التفاعل مع الصوديوم السائل (Na) 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.
طلب:مادة البوتاسيوم المعدنية للأقطاب الكهربائية في مصادر التيار الكيميائي. يتم استخدام سبيكة من البوتاسيوم مع معدن قلوي آخر ، الصوديوم (Na) ، كمبرد في المفاعلات النووية.
على نطاق أكبر بكثير من البوتاسيوم المعدني ، يتم استخدام مركباته. البوتاسيوم مكون مهمالتغذية المعدنية للنباتات (تستهلك حوالي 90٪ من أملاح البوتاسيوم المستخرجة) ، فهي بحاجة إليها بكميات كبيرة للتطور الطبيعي ، لذلك تستخدم أسمدة البوتاس على نطاق واسع: كلوريد البوتاسيوم KCl ، نترات البوتاسيوم ، 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.
الدور البيولوجي:يعد البوتاسيوم أحد أهم العناصر الحيوية ، وهو موجود باستمرار في جميع خلايا جميع الكائنات الحية. تشارك أيونات البوتاسيوم K + في تشغيل القنوات الأيونية وتنظيم نفاذية الأغشية البيولوجية ، في توليد وتوصيل النبضات العصبية ، في تنظيم نشاط القلب والعضلات الأخرى ، في عمليات مختلفةالاسْتِقْلاب. 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.
تم اكتشاف البوتاسيوم (البوتاسيوم الإنجليزي ، البوتاسيوم الفرنسي ، الكاليوم الألماني) في عام 1807 بواسطة ديفي ، الذي أنتج التحليل الكهربائي للبوتاس الكاوي الصلب المبلل قليلاً. أطلق ديفي على المعدن الجديد اسم البوتاسيوم ، لكن الاسم لم يلتصق. تبين أن عراب المعدن هو هيلبرت ، الناشر الشهير لمجلة "Annalen deg Physik" ، الذي اقترح اسم "البوتاسيوم" ؛ تم اعتماده في ألمانيا وروسيا. كلا الاسمين مشتق من المصطلحات المستخدمة قبل وقت طويل من اكتشاف معدن البوتاسيوم. كلمة البوتاسيوم مشتقة من كلمة بوتاس ، والتي ربما ظهرت في القرن السادس عشر. تم العثور عليها في Van Helmont وفي النصف الثاني من القرن السابع عشر. يستخدم على نطاق واسع كاسم لمنتج تجاري - البوتاس - في روسيا وإنجلترا وهولندا. تعني كلمة بوتاش ، المترجمة إلى الروسية ، "رماد وعاء أو رماد مسلوق في إناء" ؛ في القرنين السادس عشر والسابع عشر. تم الحصول على البوتاس بكميات كبيرة من رماد الخشب الذي تم غليه في غلايات كبيرة. من البوتاس ، تم تحضير الملح الصخري (المنقى) بشكل أساسي ، والذي كان يستخدم لصنع البارود. تم إنتاج الكثير من البوتاس في روسيا على وجه الخصوص ، في الغابات القريبة من أرزاماس وأرداتوف في مصانع متنقلة (ميدان) التي تنتمي إلى أحد أقارب القيصر أليكسي ميخائيلوفيتش ، وهو بويار مقرب بي موروزوف. أما كلمة البوتاسيوم فهي مشتقة من المصطلح العربي القلوي (المواد القلوية). في العصور الوسطى ، لم تختلف القلويات ، أو كما قالوا آنذاك ، الأملاح القلوية ، عن بعضها البعض وسميتهم بأسماء لها نفس المعنى: natron ، borax ، varek ، إلخ. تم العثور على كلمة kali (qila) حوالي 850 في الكتاب العرب ، ثم يبدأ استخدام كلمة Qali (Qali) ، والتي تشير إلى منتج نباتي مرتبط من هذه الكلمة. كلمات (حرق). في عصر الكيمياء العلاجية ، بدأت القلويات تنقسم إلى "ثابتة" و "متقلبة". في القرن السابع عشر هناك أسماء alkali fixum minerale (قلوي ثابت معدني أو صودا كاوية) ، مثبت قلوي. نباتي (قلوي نباتي ثابت أو بوتاس وبوتاس كاوي) ، وكذلك قلوي متطاير (قلوي متطاير أو NH 3). يميز الأسود بين القلويات الكاوية والناعمة أو الكربونية. لا تظهر القلويات في جدول الأجسام البسيطة ، ولكن في حاشية على الجدول ، يشير لافوازييه إلى أن القلويات الثابتة (البوتاس والصودا) ربما تكون مواد معقدة ، على الرغم من أن طبيعة مكوناتها لم يتم دراستها بعد. في الأدب الكيميائي الروسي في الربع الأول من القرن التاسع عشر. كان البوتاسيوم يسمى البوتاسيوم (Soloviev ، 1824) ، البوتاس (التأمين ، 1825) ، البوتاس (Shcheglov ، 1830) ؛ في "متجر Dvigubsky" بالفعل في عام 1828. جنبا إلى جنب مع اسم البوتاس (كبريتات البوتاس) هناك اسم كالي (البوتاس الكاوية ، هيدروكسيد البوتاسيوم ، إلخ). أصبح اسم البوتاسيوم مقبولًا بشكل عام بعد نشر كتاب هيس المدرسي.
البوتاسيوم
البوتاسيوم-أنا؛ م.[عرب. كالي] عنصر كيميائي (ك) ، معدن فضي لون أبيضمستخلص من ملح الكربون والبوتاسيوم (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.
البوتاسيومبوتاسيوم (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 I).
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 KN:
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.
حسب المحتوى في الصخورآه المشعة 40 كلفن تحديد أعمارهم.
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 كلمات اجنبيةالتي دخلت حيز الاستخدام في اللغة الروسية ، بمعنى 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. الخامس. 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 ... ... ... يتضح قاموس موسوعي
- (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
زوج. 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
البوتاسيوم هو عنصر من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الأولى ، الفترة الرابعة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية ، برقم ذري 19. ويشار إليه بالرمز K (لات. كاليوم). مادة البوتاسيوم البسيطة (رقم CAS: 7440-09-7) هي معدن قلوي ناعم أبيض فضي.
في الطبيعة ، يوجد البوتاسيوم فقط في المركبات التي تحتوي على عناصر أخرى ، على سبيل المثال ، في مياه البحر ، وكذلك في العديد من المعادن. يتأكسد بسرعة كبيرة في الهواء ويدخل فيه بسهولة تفاعلات كيميائية، وخاصة مع الماء ، وتشكيل القلويات. في كثير من النواحي ، الخصائص الكيميائية للبوتاسيوم تشبه إلى حد بعيد الصوديوم ، ولكن من حيث الوظيفة البيولوجية واستخدامها من قبل خلايا الكائنات الحية ، لا تزال مختلفة.
التاريخ وأصل الاسم
يستخدم البوتاسيوم (بتعبير أدق ، مركباته) منذ العصور القديمة. وهكذا ، فإن إنتاج البوتاس (الذي كان يستخدم كـ منظف) موجودة 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.
في عام 1807 ، قام الكيميائي الإنجليزي ديفي بعزل البوتاسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لذوبان البوتاس الكاوية (KOH) وأطلق عليه اسم "البوتاسيوم" (لات. البوتاسيوم ؛ لا يزال هذا الاسم شائعًا في اللغة الإنجليزية والفرنسية والإسبانية والبرتغالية والبولندية). في عام 1809 ، اقترح L.V. Gilbert الاسم "البوتاسيوم" (لات. kalium ، من العربية kali - البوتاس). تم تضمين هذا الاسم في ألمانية، من هناك إلى معظم لغات شمال وشرق أوروبا (بما في ذلك الروسية) و "فاز" عند اختيار رمز لهذا العنصر - K.
إيصال
يتم الحصول على البوتاسيوم ، مثل المعادن القلوية الأخرى ، عن طريق التحليل الكهربائي للكلوريدات المنصهرة أو القلويات. منذ كلوريدات لديها أكثر درجة حرارة عاليةالذوبان (600-650 درجة مئوية) ، ثم في كثير من الأحيان يتم إجراء التحليل الكهربائي للقلويات المستقيمة مع إضافة الصودا أو البوتاس (حتى 12 ٪). أثناء التحليل الكهربائي للكلوريدات المنصهرة ، يتم إطلاق البوتاسيوم المنصهر عند القطب السالب ، ويتم إطلاق الكلور عند القطب الموجب:
K + + e - → K.
2Cl - - 2e - → Cl 2
أثناء التحليل الكهربائي للقلويات ، يتم إطلاق البوتاسيوم المنصهر أيضًا عند القطب السالب ، والأكسجين عند القطب الموجب:
4OH - - 4e - → 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).
الخصائص الفيزيائية
البوتاسيوم مادة فضية ذات لمعان مميز على سطح حديث التكوين. خفيف الوزن جدا وخفيف الوزن. قابل للذوبان في الزئبق بشكل جيد نسبيًا ، مكونًا ملغمًا. عند إدخاله في لهب الموقد ، فإن البوتاسيوم (بالإضافة إلى مركباته) يلون اللهب بلون زهري بنفسجي مميز.
الخواص الكيميائية
يُظهر عنصر البوتاسيوم ، مثله مثل المعادن القلوية الأخرى ، خصائص معدنية نموذجية وهو شديد التفاعل ، كونه عامل اختزال قوي. في الهواء ، يتلاشى القطع الطازج بسرعة بسبب تكوين أغشية من المركبات (الأكاسيد والكربونات). مع الاتصال المطول مع الغلاف الجوي ، يمكن أن ينهار تمامًا. يتفاعل بشكل متفجر مع الماء. يجب تخزينه تحت طبقة من البنزين أو الكيروسين أو السيليكون لمنع ملامسة الهواء والماء بسطحه. مع Na ، Tl ، Sn ، Pb ، Bi ، يشكل البوتاسيوم مركبات بين المعادن.
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 ، لكنها مصدر كل الأرجون 40 Ar الموجود في الغلاف الجوي للأرض تقريبًا ، والذي يتكون أثناء التحلل الإشعاعي لـ 40 K. بالإضافة إلى ذلك ، 40 K موجود في جميع الكائنات الحية ، والتي قد يكون لها تأثير معين على تطورها.
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.
رواسب كبيرة من أملاح البوتاسيوم نسبيا شكل نقيتشكلت نتيجة تبخر 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. حامض الكبريتيكيختزل إلى كبريتيد الهيدروجين والكبريت وثاني أكسيد الكبريت والنيتروجين إلى أكاسيد النيتروجين و N 2.
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 درجات الحرارة الدنياالذوبان عند حوالي 35 درجة مئوية ، مع الزئبق ، يشكل ملغمًا يحتوي على اثنين من الزئبق KHg 2 و KHg مع نقاط انصهار تبلغ 270 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. السبائك المحتوية على 15-55٪ صوديوم هي (عند درجة حرارة الغرفة) سائلة ، 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). واحد من المناطق الحرجةالتطبيقات - الحصول على 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 نواب 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 في صنعه صابون سائلومركبات 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 الدواءلعلاج 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 التكلفة العاليةإنتاج. 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 هو مادة صلبة بيضاء تتحلل إلى مواد بسيطة. 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. 1. 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
