Historia odkrycia. Potas: historia odkrycia pierwiastka Właściwości chemiczne najważniejszych związków potasu
POTAS(łac. Kalium), K (czytaj „potas”), pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 19, masie atomowej 39,0983.
Potas występuje w przyrodzie w postaci dwóch stabilnych nuklidów: 39 K (93,10% masy) i 41 K (6,88%) oraz jednego radioaktywnego 40 K (0,02%). Okres półtrwania potasu-40 T 1/2 jest około 3 razy krótszy niż T 1/2 uranu-238 i wynosi 1,28 miliarda lat. Na B rozpad potasu-40 wytwarza stabilny wapń-40, a rozpad według rodzaju wychwytu elektronów wytwarza gaz obojętny argon-40.
2K + 2H2O = 2KOH + H2
8K + 4H 2 SO 4 \u003d K 2 S + 3 K 2 SO 4 + 4 H 2 O.
Po podgrzaniu do 200-300°C potas reaguje z wodorem (H) tworząc podobny do soli wodorek KH:
Paragon: Potas jest obecnie wytwarzany w reakcji z ciekłym sodem (Na) roztopionym KOH (w temperaturze 380-450°C) lub KCl (w temperaturze 760-890°C):
Na + KOH = NaOH + K
Potas otrzymuje się również przez elektrolizę stopu KCl zmieszanego z K 2 CO 3 w temperaturach bliskich 700 ° C:
2KCl \u003d 2K + Cl2
Potas jest oczyszczany z zanieczyszczeń przez destylację próżniową.
Aplikacja: metaliczny materiał potasowy na elektrody w chemicznych źródłach prądu. Stop potasu z innym metalem alkalicznym, sodem (Na), jest stosowany jako chłodziwo w reaktorach jądrowych.
Na znacznie większą skalę niż metaliczny potas stosuje się jego związki. Potas ważny składnik odżywianie mineralne roślin (zajmuje to około 90% wyekstrahowanych soli potasowych), potrzebują ich w znacznych ilościach do prawidłowego rozwoju, dlatego szeroko stosowane są nawozy potasowe: chlorek potasu KCl, azotan potasu lub azotan potasu, KNO 3, potaż K 2 CO 3 i inne sole potasowe. Potaż jest również używany do produkcji specjalnych szkieł optycznych, jako pochłaniacz siarkowodoru w oczyszczaniu gazów, jako środek odwadniający oraz w garbarstwie skór.
Jodek potasu KI jest stosowany jako lek. Jodek potasu jest również stosowany w fotografii oraz jako mikronawóz. Roztwór nadmanganianu potasu KMnO 4 („nadmanganian potasu”) stosuje się jako środek antyseptyczny.
Rola biologiczna: Potas jest jednym z najważniejszych pierwiastków biogennych, stale obecnym we wszystkich komórkach wszystkich organizmów. Jony potasu K+ biorą udział w funkcjonowaniu kanałów jonowych i regulacji przepuszczalności błon biologicznych, w generowaniu i przewodzeniu impulsu nerwowego, w regulacji czynności serca i innych mięśni, w różne procesy metabolizm. Zawartość potasu w tkankach zwierząt i ludzi jest regulowana przez hormony steroidowe nadnerczy. Przeciętnie organizm człowieka (masa ciała 70 kg) zawiera około 140 g potasu. Dlatego do normalnego życia z jedzeniem organizm powinien otrzymywać 2-3 g potasu dziennie. Pokarmy bogate w potas, takie jak rodzynki, suszone morele, groszek i inne.
Potas (angielski potas, francuski potas, niemiecki kalium) został odkryty w 1807 roku przez Davy'ego, który wyprodukował elektrolizę stałego, lekko zwilżonego żrącego potażu. Davy nazwał nowy metal potasem, ale nazwa się nie przyjęła. Ojcem chrzestnym metalu okazał się Hilbert, znany wydawca czasopisma „Annalen deg Physik”, który zaproponował nazwę „potas”; został przyjęty w Niemczech i Rosji. Obie nazwy wywodzą się od terminów używanych na długo przed odkryciem potasu metalicznego. Słowo potas pochodzi od słowa potaż, które prawdopodobnie pojawiło się w XVI wieku. Występuje w Van Helmont oraz w drugiej połowie XVII wieku. jest szeroko stosowana jako nazwa produktu handlowego - potażu - w Rosji, Anglii i Holandii. W tłumaczeniu na język rosyjski słowo potash oznacza „popiół z garnka lub popiół gotowany w garnku”; w XVI - XVII wieku. potaż pozyskiwano w dużych ilościach z popiołu drzewnego, który gotowano w dużych kotłach. Z potażu wytwarzano głównie saletrę trzcinową (oczyszczoną), z której wytwarzano proch strzelniczy. Szczególnie dużo potażu produkowano w Rosji, w lasach pod Arzamasem i Ardatowem, w ruchomych fabrykach (majdanach), które należały do krewnego cara Aleksieja Michajłowicza, bliskiego bojara B. I. Morozowa. Jeśli chodzi o słowo potas, pochodzi ono od arabskiego terminu alkalia (substancje alkaliczne). W średniowieczu alkalia lub, jak wówczas mówiono, sole alkaliczne prawie nie różniły się od siebie i nazywały je nazwami, które miały to samo znaczenie: natron, boraks, varek itp. Słowo kali (qila) występuje ok. 850 u pisarzy arabskich zaczęto używać słowa Qali (al-Qali), które oznaczało produkt otrzymywany z popiołów niektórych roślin, z tymi słowami kojarzone są arabskie qiljin lub qaljan (popiół) i qalaj (oparzenie). W dobie jatrochemii alkalia zaczęto dzielić na „stałe” i „lotne”. w XVII wieku istnieją nazwy alkalia fixum minerale (zasada mineralna lub soda kaustyczna), alkalia fixum. vegetabile (roślinne utrwalone zasady lub potaż i żrący potaż), a także lotne zasady (lotne zasady lub NH 3). Czarny rozróżnia alkalia żrące i miękkie lub węglowe. Zasady nie pojawiają się w Tabeli ciał prostych, ale w przypisie do tabeli Lavoisier wskazuje, że związane zasady (potaż i soda) są prawdopodobnie substancjami złożonymi, chociaż natura ich składników nie została jeszcze zbadana. W rosyjskiej literaturze chemicznej pierwszej ćwierci XIX wieku. potas nazywano potasem (Sołowiew, 1824), potasem (Ubezpieczenia, 1825), potasem (Shcheglov, 1830); w „Sklepie Dvigubsky” już w 1828 r. wraz z nazwą potaż (siarczan potażu) występuje nazwa kali (potaż żrący, wodorotlenek potasu itp.). Nazwa potas została powszechnie przyjęta po opublikowaniu podręcznika Hessa.
Potas
POTAS-I; M.[Arab. kali] Pierwiastek chemiczny (K), srebrzysty metal biały kolor ekstrahowany z soli węglowo-potasowej (potaż).
◁ Potas, th, th. K-te depozyty. sole K. Potaż, th, th. K-ty przemysł. nawozy K.
potas(łac. Kalium), pierwiastek chemiczny I grupy układu okresowego, należy do metali alkalicznych. Nazwa pochodzi od arabskiego al-kali – potażu (od dawna znanego związku potasu pozyskiwanego z popiołu drzewnego). Srebrno-biały metal, miękki, topliwy; gęstość 0,8629 g/cm3, T pl 63,51ºC. Utlenia się szybko w powietrzu, reaguje wybuchowo z wodą. Pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej zajmuje 7 miejsce (minerały: sylwin, kainit, karnalit itp.; patrz sole potasowe). Wchodzi w skład tkanek organizmów roślinnych i zwierzęcych. Około 90% wydobywanych soli jest wykorzystywanych jako nawozy. Potas metaliczny jest stosowany w chemicznych źródłach prądu, jako getter w lampach elektronowych, do otrzymywania nadtlenku KO 2 ; stopy K z Na - chłodziwa w reaktorach jądrowych.
POTASPOTAS (łac. Kalium), K (czytaj „potas”), pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 19, masie atomowej 39,0983.
Potas występuje naturalnie jako dwa stabilne nuklidy (cm. NUKLID): 39 K (93,10% masy) i 41 K (6,88%), a także jeden radioaktywny 40 K (0,02%). Okres półtrwania potasu-40 T 1/2 jest około 3 razy krótszy niż T 1/2 uranu-238 i wynosi 1,28 miliarda lat. Podczas rozpadu b potasu-40 powstaje stabilny wapń-40, a podczas rozpadu według rodzaju wychwytu elektronów (cm. PRZECHWYTYWANIE ELEKTRONICZNE) powstaje gaz obojętny argon-40.
Potas jest jednym z metali alkalicznych (cm. METALE ALKALICZNE). W układzie okresowym Mendelejewa potas zajmuje miejsce w czwartym okresie w podgrupie IA. Konfiguracja zewnętrznej warstwy elektronowej 4 S 1, więc potas zawsze wykazuje stopień utlenienia +1 (wartościowość I).
Promień atomowy potasu wynosi 0,227 nm, promień jonu to K + 0,133 nm. Energie kolejnych jonizacji atomu potasu wynoszą 4,34 i 31,8 eV. Elektroujemność (cm. ELEKTRYCZNA NEGATYWNOŚĆ) potas według Paulinga 0,82, co wskazuje na jego wyraźne właściwości metaliczne.
W dowolna forma- miękki, lekki, srebrzysty metal.
Historia odkrycia
Związki potasu, a także jego najbliższy analog chemiczny - sód (cm. SÓD), były znane od starożytności i były wykorzystywane w różnych dziedzinach działalności człowieka. Jednak same te metale zostały po raz pierwszy wyizolowane w stanie wolnym dopiero w 1807 r. Podczas eksperymentów angielskiego naukowca G. Davy'ego (cm. DEVI Humphrey). Davy, wykorzystując ogniwa galwaniczne jako źródło prądu elektrycznego, przeprowadził elektrolizę roztopionego potażu (cm. POTAŻ) i sody kaustycznej (cm. soda kaustyczna) iw ten sposób wyodrębnił metaliczny potas i sód, które nazwał „potasem” (stąd nazwa potasu zachowanego w krajach anglojęzycznych i we Francji) oraz „sodem”. W 1809 roku angielski chemik L. V. Gilbert zaproponował nazwę „potas” (od arabskiego al-kali - potaż).
Będąc w naturze
Zawartość potasu w skorupie ziemskiej wynosi 2,41% masowych, potas jest jednym z dziesięciu najczęściej występujących pierwiastków w skorupie ziemskiej. Główne minerały zawierające potas: sylvin (cm. SILVIN) KCl (52,44% K), sylwinit (Na, K) Cl (minerał ten jest gęsto sprasowaną mechaniczną mieszaniną kryształów chlorku potasu KCl i chlorku sodu NaCl), karnalit (cm. KARNALIT) KCl MgCl 2 6H 2 O (35,8% K), różne glinokrzemiany (cm. ALUMOkrzemiany) zawierające potas, kainit (cm. Kainita) KCl MgSO4 3H 2O, polihalit (cm. POLIHALIT) K 2 SO 4 MgSO 4 2CaSO 4 2H 2 O, ałunit (cm. AŁUNIT) KAl 3 (SO 4) 2 (OH) 6. Woda morska zawiera około 0,04% potasu.
Paragon
Obecnie potas otrzymuje się w reakcji z ciekłym roztopionym sodem KOH (w temp. 380-450°C) lub KCl (w temp. 760-890°C):
Na + KOH = NaOH + K
Potas otrzymuje się również przez elektrolizę stopu KCl zmieszanego z K 2 CO 3 w temperaturach bliskich 700 ° C:
2KCl \u003d 2K + Cl2
Potas jest oczyszczany z zanieczyszczeń przez destylację próżniową.
Fizyczne i chemiczne właściwości
Metaliczny potas jest miękki, łatwy do cięcia nożem i podatny na prasowanie i walcowanie. Ma sześcienną sześcienną siatkę skupioną na ciele, parametr A= 0,5344 nm. Gęstość potasu jest mniejsza niż gęstość wody i wynosi 0,8629 g/cm 3 . Jak wszystkie metale alkaliczne, potas łatwo się topi (temperatura topnienia 63,51°C) i zaczyna parować już przy stosunkowo niskim ogniu (temperatura wrzenia potasu 761°C).
Potas, podobnie jak inne metale alkaliczne, jest bardzo aktywny chemicznie. Łatwo wchodzi w interakcje z tlenem atmosferycznym, tworząc mieszaninę składającą się głównie z nadtlenku K 2 O 2 i nadtlenku KO 2 (K 2 O 4):
2K + O 2 \u003d K 2 O 2, K + O 2 \u003d KO 2.
Po podgrzaniu na powietrzu potas pali się fioletowo-czerwonym płomieniem. Z wodą i rozcieńczonymi kwasami potas oddziałuje z eksplozją (powstały wodór zapala się):
2K + 2H2O = 2KOH + H2
W tej interakcji można zredukować kwasy zawierające tlen. Na przykład atom siarki kwasu siarkowego jest redukowany do S, SO 2 lub S 2–:
8K + 4H 2 SO 4 \u003d K 2 S + 3 K 2 SO 4 + 4 H 2 O.
Po podgrzaniu do 200-300 ° C potas reaguje z wodorem, tworząc podobny do soli wodorek KN:
2K + H2 = 2KH
Z halogenami (cm. HALOGENY) potas oddziałuje z eksplozją. Warto zauważyć, że potas nie wchodzi w interakcje z azotem.
Podobnie jak inne metale alkaliczne, potas łatwo rozpuszcza się w ciekłym amoniaku, tworząc niebieskie roztwory. W tym stanie potas jest wykorzystywany do przeprowadzania pewnych reakcji. Podczas przechowywania potas powoli reaguje z amoniakiem, tworząc amid KNH 2:
2K + 2NH 3 fl. \u003d 2KNH2 + H2
Najważniejszymi związkami potasu są tlenek K 2 O, nadtlenek K 2 O 2, nadtlenek K 2 O 4, wodorotlenek KOH, jodek KI, węglan K 2 CO 3 i chlorek KCl.
Tlenek potasu K 2 O z reguły otrzymuje się pośrednio w wyniku reakcji nadtlenku i metalicznego potasu:
2K + K2O2 \u003d 2K2O
Tlenek ten wykazuje wyraźne właściwości zasadowe, łatwo reaguje z wodą tworząc wodorotlenek potasu KOH:
K2O + H2O \u003d 2KOH
Wodorotlenek potasu lub żrący potaż jest dobrze rozpuszczalny w wodzie (do 49,10% wagowych w temperaturze 20°C). Otrzymany roztwór jest bardzo mocną zasadą związaną z alkaliami ( cm. ALKALIA). KOH reaguje z tlenkami kwasowymi i amfoterycznymi:
SO2 + 2KOH \u003d K2SO3 + H2O,
Al 2 O 3 + 2KOH + 3H 2 O \u003d 2K (więc reakcja przebiega w roztworze) i
Al 2 O 3 + 2KOH \u003d 2KAlO 2 + H 2 O (tak przebiega reakcja po stopieniu odczynników).
W przemyśle wodorotlenek potasu KOH otrzymuje się przez elektrolizę wodnych roztworów KCl lub K 2 CO 3 przy użyciu membran jonowymiennych i diafragm:
2KCl + 2H2O \u003d 2KOH + Cl2 + H2,
lub w wyniku reakcji wymiany roztworów K 2 CO 3 lub K 2 SO 4 z Ca (OH) 2 lub Ba (OH) 2:
K2CO3 + Ba(OH)2 = 2KOH + BaCO3
Kontakt ze stałym wodorotlenkiem potasu lub kroplami jego roztworów na skórze i oczach powoduje poważne oparzenia skóry i błon śluzowych, dlatego z tymi substancjami żrącymi należy pracować wyłącznie w okularach i rękawicach. Wodne roztwory wodorotlenku potasu podczas przechowywania niszczą szkło, topi się - porcelanę.
Węglan potasu K 2 CO 3 (potocznie zwany potażem) otrzymuje się przez zobojętnienie roztworu wodorotlenku potasu dwutlenkiem węgla:
2KOH + CO2 \u003d K2CO3 + H2O.
Znaczne ilości potażu znajdują się w popiołach niektórych roślin.
Aplikacja
Potas metaliczny jest materiałem na elektrody w chemicznych źródłach prądu. Jako chłodziwo stosuje się stop potasu z innym metalem alkalicznym - sodem (cm. PŁYN CHŁODZĄCY) w reaktorach jądrowych.
Na znacznie większą skalę niż metaliczny potas stosuje się jego związki. Potas jest ważnym składnikiem mineralnego odżywiania roślin, potrzebują go w znacznych ilościach do prawidłowego rozwoju, dlatego nawozy potasowe są szeroko stosowane. (cm. NAWOZY POTASOWE): chlorek potasu KCl, azotan potasu lub azotan potasu, KNO 3, potaż K 2 CO 3 i inne sole potasowe. Potaż jest również używany do produkcji specjalnych szkieł optycznych, jako pochłaniacz siarkowodoru w oczyszczaniu gazów, jako środek odwadniający oraz w garbarstwie skór.
Jodek potasu KI jest stosowany jako lek. Jodek potasu jest również stosowany w fotografii oraz jako mikronawóz. Roztwór nadmanganianu potasu KMnO 4 („nadmanganian potasu”) stosuje się jako środek antyseptyczny.
Według treści w skały ah radioaktywne 40 K określają ich wiek.
potas w organizmie
Potas jest jednym z najważniejszych pierwiastków biogennych (cm. ELEMENTY BIOGENNE) obecne we wszystkich komórkach wszystkich organizmów. Jony potasu K+ biorą udział w działaniu kanałów jonowych (cm. KANAŁY JONOWE) i regulacji przepuszczalności błon biologicznych (cm. BŁONY BIOLOGICZNE), w generowaniu i przewodzeniu impulsu nerwowego, w regulacji czynności serca i innych mięśni, w różnych procesach metabolicznych. Zawartość potasu w tkankach zwierząt i ludzi jest regulowana przez hormony steroidowe nadnerczy. Przeciętnie organizm człowieka (masa ciała 70 kg) zawiera około 140 g potasu. Dlatego do normalnego życia z jedzeniem organizm powinien otrzymywać 2-3 g potasu dziennie. Pokarmy bogate w potas, takie jak rodzynki, suszone morele, groszek i inne.
Cechy obchodzenia się z metalicznym potasem
Potas metaliczny może powodować bardzo poważne oparzenia skóry, jeśli najmniejsze cząsteczki potasu dostaną się do oczu, dochodzi do poważnych obrażeń z utratą wzroku, dlatego z metalicznym potasem można pracować tylko w rękawicach ochronnych i okularach ochronnych. Rozpalony potaż zalewa się olejem mineralnym lub pokrywa mieszaniną talku i NaCl. Potas jest przechowywany w hermetycznie zamkniętych żelaznych pojemnikach pod warstwą odwodnionej nafty lub oleju mineralnego.
słownik encyklopedyczny. 2009 .
Synonimy:Zobacz, czym jest „potas” w innych słownikach:
Potas 40 ... Wikipedia
Nowolatyńsk. kalium, z arabskiego. kali, zasady. Miękki i lekki metal, który tworzy podstawę Kali. Odkryta przez Devi w 1807 roku. Wyjaśnienie 25000 obcojęzyczne słowa które weszły do użytku w języku rosyjskim, ze znaczeniem ich korzeni. Michelson AD, 1865. ... ... Słownik obcych słów języka rosyjskiego
- (Kalium), K, pierwiastek chemiczny I grupy układu okresowego, liczba atomowa 19, masa atomowa 39,0983; odnosi się do metali alkalicznych; t.t. 63,51shC. W organizmach żywych potas jest głównym kationem wewnątrzkomórkowym zaangażowanym w wytwarzanie energii bioelektrycznej ... ... Współczesna encyklopedia
POTAS- (Kalium, s. Potassium), chem. pierwiastek, znak. K, numer seryjny 19, srebrzystobiały, błyszczący metal, o gęstości wosku przy zwykłym ta; odkryta przez Devi w 1807 r. Oud. V. w 20° 0,8621, masa atomowa 39,1, jednowartościowy; temperatura topnienia … Wielka encyklopedia medyczna
Potas- (Kalium), K, pierwiastek chemiczny I grupy układu okresowego, liczba atomowa 19, masa atomowa 39,0983; odnosi się do metali alkalicznych; temperatura topnienia 63,51°C. W organizmach żywych potas jest głównym kationem wewnątrzkomórkowym zaangażowanym w wytwarzanie energii bioelektrycznej ... ... Ilustrowany słownik encyklopedyczny
- (symbol K), powszechny pierwiastek chemiczny spokrewniony z metalami alkalicznymi. Po raz pierwszy został wyizolowany przez Sir Humphry'ego Davy'ego w 1807 roku. Jego głównymi rudami są sylwin (chlorek potasu), karnalit i polihalit. Potas jest czynnikiem chłodzącym w atomach... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny
Mąż. potas, metal będący podstawą potasu, bardzo podobny do sodu (sodu). Kali cf., neskl., roślina alkaliczna lub sól alkaliczna; węglan potasu, czysty potaż. Potas, odnoszący się do potasu. Kalistyczny, zawierający potas. wyjaśniające ... ... Słownik objaśniający Dahla - POTAS, potas, pl. nie, rodzaju męskiego i kali, niewyraźne, por. (arab. potaż) (chem.). Pierwiastek chemiczny to srebrno-biały metal alkaliczny, ekstrahowany z soli węglowo-potasowej. Słownik wyjaśniający Uszakowa. DN Uszakow. 1935 1940... Słownik wyjaśniający Uszakowa
Potas jest pierwiastkiem głównej podgrupy pierwszej grupy, czwartego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych, o liczbie atomowej 19. Oznaczany jest symbolem K (łac. Kalium). Prosta substancja potas (numer CAS: 7440-09-7) to miękki, srebrzystobiały metal alkaliczny.
W naturze potas występuje tylko w związkach z innymi pierwiastkami, na przykład w wodzie morskiej, a także w wielu minerałach. Utlenia się bardzo szybko w powietrzu i bardzo łatwo wchodzi do środka reakcje chemiczne, zwłaszcza z wodą, tworząc zasadę. Pod wieloma względami właściwości chemiczne potasu są bardzo podobne do sodu, ale pod względem funkcji biologicznej i ich wykorzystania przez komórki organizmów żywych są jeszcze inne.
Historia i pochodzenie nazwy
Potas (a dokładniej jego związki) był używany od czasów starożytnych. Tak więc produkcja potażu (który był używany m.in detergent) istniał już w XI wieku. Popiół powstały podczas spalania słomy lub drewna traktowano wodą, a powstały roztwór (ług) po przesączeniu odparowywano. Sucha pozostałość oprócz węglanu potasu zawierała siarczan potasu K 2 SO 4 , sodę i chlorek potasu KCl.
W 1807 roku angielski chemik Davy wyizolował potas przez elektrolizę stopu żrącego potażu (KOH) i nazwał go „potas” (łac. potas; nazwa ta jest nadal w powszechnym użyciu w języku angielskim, francuskim, hiszpańskim, portugalskim i polskim). W 1809 r. L.V. Gilbert zaproponował nazwę „potas” (łac. kalium, z arabskiego al-kali – potaż). Ta nazwa jest zawarta w Niemiecki, stamtąd do większości języków Europy Północnej i Wschodniej (w tym rosyjski) i „wygrał” przy wyborze symbolu dla tego elementu – K.
Paragon
Potas, podobnie jak inne metale alkaliczne, otrzymuje się przez elektrolizę stopionych chlorków lub zasad. Ponieważ chlorki mają więcej wysoka temperatura topnienia (600-650 ° C), następnie częściej przeprowadza się elektrolizę wyprostowanych zasad z dodatkiem sody lub potażu (do 12%). Podczas elektrolizy stopionych chlorków stopiony potas jest uwalniany na katodzie, a chlor jest uwalniany na anodzie:
K + + e - → K
2Cl - - 2e - → Cl 2
Podczas elektrolizy alkaliów stopiony potas jest również uwalniany na katodzie, a tlen na anodzie:
4OH - - 4e - → 2H 2 O + O 2
Woda ze stopu szybko odparowuje. Aby zapobiec interakcji potasu z chlorem lub tlenem, katoda jest wykonana z miedzi, a nad nią umieszczony jest miedziany cylinder. Utworzony potas w postaci stopionej zbiera się w cylindrze. Anoda jest również wykonana w postaci walca z niklu (w elektrolizie alkaliów) lub grafitu (w elektrolizie chlorków).
Właściwości fizyczne
Potas jest srebrzystą substancją o charakterystycznym połysku na świeżo uformowanej powierzchni. Bardzo lekki i lekki. Stosunkowo dobrze rozpuszczalny w rtęci, tworząc amalgamaty. Wprowadzony do płomienia palnika potas (a także jego związki) barwi płomień na charakterystyczny różowo-fioletowy kolor.
Właściwości chemiczne
Potas elementarny, podobnie jak inne metale alkaliczne, wykazuje typowe właściwości metaliczne i jest bardzo reaktywny, będąc silnym środkiem redukującym. W powietrzu świeże cięcie szybko matowieje z powodu tworzenia się warstw związków (tlenków i węglanów). Przy dłuższym kontakcie z atmosferą może całkowicie się zawalić. Reaguje wybuchowo z wodą. Musi być przechowywany pod warstwą benzyny, nafty lub silikonu, aby uniemożliwić kontakt powietrza i wody z jego powierzchnią. Wraz z Na, Tl, Sn, Pb, Bi potas tworzy związki międzymetaliczne.
Treść artykułu
POTAS(Kalium) K, pierwiastek chemiczny z grupy 1 (Ia) układu okresowego pierwiastków, jest pierwiastkiem alkalicznym. Liczba atomowa 19, masa atomowa 39,0983. Składa się z dwóch stabilnych izotopów 39 K (93,259%) i 41 K (6,729%) oraz izotopu promieniotwórczego 40 K o okresie półtrwania ~10 9 lat. Ten izotop odgrywa szczególną rolę w przyrodzie. Jego udział w mieszaninie izotopów wynosi zaledwie 0,01%, jest jednak źródłem prawie całego argonu 40 Ar zawartego w atmosferze ziemskiej, który powstaje podczas rozpadu promieniotwórczego 40 K. Ponadto 40 K występuje we wszystkich żywych organizmów, co być może ma jakiś wpływ na ich rozwój.
Izotop 40 K służy do określania wieku skał metodą potasowo-argonową. Sztuczny izotop 42 K o okresie półtrwania 15,52 lat jest stosowany jako radioaktywny znacznik w medycynie i biologii.
+1 stopień utlenienia.
Związki potasu znane są od czasów starożytnych. Potaż - węglan potasu K 2 CO 3 - od dawna jest izolowany z popiołu drzewnego.
Potas metaliczny został otrzymany przez elektrolizę stopionego żrącego potażu (KOH) w 1807 roku przez angielskiego chemika i fizyka Humphry'ego Davy'ego. Nazwa „potas”, wybrana przez Davy'ego, odzwierciedla pochodzenie tego pierwiastka z potażu. Łacińska nazwa pierwiastka pochodzi od arabskiej nazwy potażu – „al-kali”. Słowo „potas” wprowadził do rosyjskiej nomenklatury chemicznej w 1831 r. Petersburski akademik Hermann Hess (1802–1850).
Rozmieszczenie potasu w przyrodzie i jego przemysłowe pozyskiwanie.
Stosunkowo duże złoża soli potasowych czysta forma powstały w wyniku odparowania starożytnych mórz. Najważniejszymi minerałami potasowymi dla przemysłu chemicznego są sylwin (KCl) i sylwinit (mieszanina soli NaCl i KCl). Potas występuje również w postaci podwójnego chlorku KCl MgCl 2 · 6H 2 O (karnalit) oraz siarczanu K 2 Mg 2 (SO 4) 3 (langbeinit). Masywne pokłady soli potasowych po raz pierwszy odkryto w Stassfurcie (Niemcy) w 1856 r. Z nich w latach 1861–1972 wydobywano potaż na skalę przemysłową.
Woda oceaniczna zawiera około 0,06% chlorku potasu. W niektórych wodach śródlądowych, takich jak Jezioro Słone czy Morze Martwe, jego stężenie może sięgać nawet 1,5%, co sprawia, że wydobycie tego pierwiastka jest ekonomicznie opłacalne. W Jordanii zbudowano ogromną fabrykę, która jest w stanie wydobyć miliony ton soli potasowych z Morza Martwego.
Chociaż sód i potas są prawie równie obfite w skałach, w oceanie jest około 30 razy mniej potasu niż sodu. Wynika to w szczególności z faktu, że sole potasu zawierające większy kation są mniej rozpuszczalne niż sole sodowe, a potas jest silniej wiązany w złożonych krzemianach i glinokrzemianach w glebie dzięki wymianie jonowej w glinach. Ponadto potas, który jest wypłukiwany ze skał, jest lepiej wchłaniany przez rośliny. Szacuje się, że z tysiąca atomów potasu uwolnionych podczas wietrzenia chemicznego tylko dwa docierają do basenów morskich, a 998 pozostaje w glebie. „Gleba wchłania potas i to jest jego cudowna moc” - napisał akademik Aleksander Jewgiejewicz Fersman (1883–1945).
Potas jest niezbędnym elementem życia roślin, a rozwój dzikich roślin jest często ograniczony dostępnością potasu. Przy braku potasu rośliny rosną wolniej, ich liście, zwłaszcza stare, żółkną i brązowieją na brzegach, łodyga staje się cienka i krucha, a nasiona tracą zdolność kiełkowania. Owoce takiej rośliny - jest to szczególnie widoczne na owocach - będą mniej słodkie niż rośliny, które otrzymały normalną dawkę potasu. Brak potasu jest kompensowany nawozami.
Nawozy potasowe są głównym rodzajem produktów zawierających potas (95%). Najczęściej używany jest KCl, który stanowi ponad 90% potasu używanego jako nawóz.
Światową produkcję nawozów potasowych w 2003 r. oszacowano na 27,8 mln ton (w przeliczeniu na K 2 O zawartość potasu w nawozach potasowych przelicza się zwykle na K 2 O). Spośród nich 33% zostało wyprodukowanych w Kanadzie. 13% światowej produkcji nawozów potasowych przypada na stowarzyszenia produkcyjne Uralkali i Belaruskali.
Charakterystyka prostej substancji i przemysłowa produkcja potasu metalicznego.
Potas jest miękkim, srebrzystobiałym metalem o temperaturze topnienia 63,51 ° C i temperaturze wrzenia 761 ° C. Nadaje płomieniu charakterystyczny czerwono-fioletowy kolor, co wynika z łatwości wzbudzania jego zewnętrznych elektronów.
Jest bardzo aktywny chemicznie, łatwo wchodzi w interakcje z tlenem i zapala się po podgrzaniu w powietrzu. Głównym produktem tej reakcji jest ponadtlenek potasu KO 2 .
W przypadku wody i rozcieńczonych kwasów potas wchodzi w reakcję z eksplozją i zapłonem. Kwas Siarkowy redukuje do siarkowodoru, siarki i dwutlenku siarki oraz azotu do tlenków azotu i N2.
Po podgrzaniu do temperatury 200–350°C potas reaguje z wodorem, tworząc wodorek KH. Potas metaliczny zapala się w atmosferze fluoru, słabo oddziałuje z ciekłym chlorem, ale eksploduje w kontakcie z bromem i pocieraniem jodem. Potas reaguje z chalkogenami i fosforem. Z grafitem w temperaturze 250–500°C tworzy związki warstwowe o składzie C 8 K–C 60 K.
Potas rozpuszcza się w ciekłym amoniaku (35,9 g w 100 ml w temperaturze -70°C), tworząc jasnoniebieskie, metastabilne roztwory o niezwykłych właściwościach. Zjawisko to najwyraźniej po raz pierwszy zaobserwował Sir Humphrey Davy w 1808 r. Roztwory potasu w ciekłym amoniaku były szeroko badane od czasu ich otrzymania przez T. Weila w 1863 r.
Potas nie rozpuszcza się w ciekłym licie, magnezie, kadmie, cynku, aluminium i galu i nie wchodzi z nimi w reakcje. Z sodem tworzy związek międzymetaliczny KNa 2, który topi się z rozkładem w temperaturze 7 ° C. W przypadku rubidu i cezu potas daje roztwory stałe z minimalne temperatury topi się w temperaturze około 35 ° C. Z rtęcią tworzy amalgamat zawierający dwa rtęci KHg 2 i KHg o temperaturach topnienia odpowiednio 270 i 180 ° C.
Potas silnie oddziałuje z wieloma tlenkami, redukując je do prostych substancji. Z alkoholami tworzy alkoholany.
W przeciwieństwie do sodu, potasu nie można otrzymać przez elektrolizę stopionego chlorku, ponieważ potas bardzo dobrze rozpuszcza się w stopionym chlorku i nie wypływa na powierzchnię. Dodatkową trudność stwarza powstawanie nadtlenku, który reaguje z metalicznym potasem wybuchem, dlatego też sposób przemysłowej produkcji metalicznego potasu polega na redukcji stopionego chlorku potasu metalicznym sodem w temperaturze 850°C.
Redukcja chlorku potasu sodem na pierwszy rzut oka jest sprzeczna ze zwykłym porządkiem reaktywności (potas jest bardziej reaktywny niż sód). Jednak w temperaturze 850–880 ° C ustala się równowaga:
Na(g) + K + (g) Na + (g) + K(g)
Ponieważ potas jest bardziej lotny, odparowuje wcześniej, co przesuwa równowagę i sprzyja reakcji. Potas można otrzymać przez destylację frakcyjną w kolumnie z wypełnieniem o czystości 99,5%, ale do transportu zwykle stosuje się mieszaninę potasu i sodu. Stopy zawierające 15–55% sodu to (at temperatura pokojowa) płynne, dzięki czemu łatwiej je transportować.
Czasami potas jest redukowany z chlorków przez inne pierwiastki, które tworzą stabilne tlenki:
6KCl + 2Al + 4CaO = 3CaCl2 + CaO Al2O3 + 6K
Potas metaliczny, który jest trudniejszy i droższy w produkcji niż sód, jest produkowany w znacznie mniejszych ilościach (światowa produkcja to około 500 ton rocznie). Jeden z krytyczne obszary zastosowania - otrzymywanie ponadtlenku KO 2 poprzez bezpośrednie spalanie metalu.
Potas metaliczny jest stosowany jako katalizator w produkcji niektórych rodzajów kauczuku syntetycznego, a także w praktyce laboratoryjnej. Stop potasu i sodu służy jako chłodziwo w reaktorach jądrowych. Jest również środkiem redukującym w produkcji tytanu.
Potas powoduje poważne oparzenia skóry. Jeśli nawet najmniejsze okruchy dostaną się do oczu, możliwa jest utrata wzroku. Rozpal potaż wlewany olejem mineralnym lub pokryty mieszaniną talku i chlorku sodu.
Potas przechowywany jest w hermetycznie zamkniętych pojemnikach pod warstwą odwodnionej nafty lub oleju mineralnego. Odpady potasowe unieszkodliwia się poprzez potraktowanie ich suchym etanolem lub propanolem, a następnie rozkład powstałych alkoholanów wodą.
Związki potasu.
Potas tworzy liczne związki dwuskładnikowe i sole. Prawie wszystkie sole potasu są dobrze rozpuszczalne. Wyjątki to:
KHC 4 H 4 O 6 - wodorowinian potasu
KClO 4 - nadchloran potasu
K 2 Na 6H 2 O - hydrat heksanitrokobaltanu (III) dipotasu sodu
K 2 - heksachloroplatynian potasu (IV)
tlenek potasu K 2 O tworzy żółtawe kryształy. Otrzymuje się go przez ogrzewanie potasu z wodorotlenkiem, nadtlenkiem, azotanem lub azotynem potasu:
2KNO 2 + 6K = 4K 2 O + N 2
Stosuje się również ogrzewanie mieszaniny azydku potasu KN 3 i azotynu potasu lub utlenianie potasu rozpuszczonego w ciekłym amoniaku obliczoną ilością tlenu.
Tlenek potasu jest aktywatorem żelaza gąbczastego, które służy jako katalizator w syntezie amoniaku.
Nadtlenek potasu Trudno jest uzyskać K 2 O 2 z prostych substancji, ponieważ łatwo utlenia się do ponadtlenku KO 2, dlatego stosuje się utlenianie metali za pomocą NO. Jednak najlepszą metodą jego otrzymywania jest ilościowe utlenianie metalu rozpuszczonego w ciekłym amoniaku.
Nadtlenek potasu można uznać za dwuzasadową sól kwasu H 2 O 2 . Dlatego, gdy wchodzi w interakcję z kwasami lub wodą na zimno, powstaje ilościowo nadtlenek wodoru.
Nadtlenek potasu KO 2 (pomarańczowy) powstaje podczas normalnego spalania metalu w powietrzu. Związek ten jest stosowany jako zapasowe źródło tlenu w maskach oddechowych w kopalniach, łodziach podwodnych i statkach kosmicznych.
Przy starannym rozkładzie termicznym KO 2 powstaje półtoratlenek „K 2 O 3 ” w postaci ciemnego proszku paramagnetycznego, który można również otrzymać przez utlenianie metalu rozpuszczonego w ciekłym amoniaku lub kontrolowane utlenianie nadtlenku. Przyjmuje się, że jest to dinanadtlenek-nadtlenek [(K +) 4 (O 2 2–)(O 2 –) 2].
Ozonek potasu KO 3 można otrzymać przez działanie ozonem na bezwodny proszek wodorotlenku potasu w niskiej temperaturze, a następnie ekstrakcję produktu (czerwony) ciekłym amoniakiem. Stosowany jest jako składnik kompozycji do regeneracji powietrza w układach zamkniętych.
Wodorotlenek potasu KOH jest mocną zasadą i należy do zasad. Jego tradycyjna nazwa „potaż żrący” odzwierciedla żrący wpływ tej substancji na żywe tkanki.
W przemyśle wodorotlenek potasu otrzymuje się przez elektrolizę wodnych roztworów chlorku lub węglanu potasu katodą żelazną lub rtęciową (światowa produkcja wynosi około 0,7 mln ton rocznie). Wodorotlenek potasu można wyodrębnić z przesączu po oddzieleniu osadów powstałych w wyniku oddziaływania węglanu potasu z wodorotlenkiem wapnia lub siarczanu potasu z wodorotlenkiem baru.
Do produkcji używa się wodorotlenku potasu mydło w płynie i różne związki potasu. Ponadto służy jako elektrolit w bateriach alkalicznych.
Fluorek potasu KF tworzy rzadki minerał karobbit. Fluorek potasu otrzymuje się w wyniku oddziaływania wodnych roztworów fluorowodoru lub fluorku amonu z wodorotlenkiem potasu lub jego solami.
Fluorek potasu jest stosowany do syntezy różnych związków potasu zawierających fluor, jako środek fluorujący w syntezie organicznej, a także jako składnik szpachlówek kwasoodpornych i szkieł specjalnych.
chlorek potasu KCl występuje w przyrodzie. Surowcami do jego izolacji są sylwin, sylwinit, karnalit.
Chlorek potasu otrzymuje się z sylwinitu metodami galurgicznymi i flotacyjnymi. Galurgia (przetłumaczona z greckiego - „biznes solny”) obejmuje badanie składu i właściwości naturalnych surowców solnych oraz opracowywanie metod przemysłowej produkcji z nich soli mineralnych. Metoda separacji halurgicznej opiera się na różnej rozpuszczalności KCl i NaCl w wodzie w podwyższonych temperaturach. W normalnej temperaturze rozpuszczalność chlorków potasu i sodu jest prawie taka sama. Wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność chlorku sodu prawie się nie zmienia, a rozpuszczalność chlorku potasu gwałtownie wzrasta. Na zimno przygotowuje się nasycony roztwór obu soli, następnie ogrzewa się i traktuje się nim sylwinit. W tym przypadku roztwór dodatkowo nasyca się chlorkiem potasu, a część chlorku sodu jest wypierana z roztworu, wytrąca się i jest oddzielana przez filtrację. Roztwór ochłodzono i nadmiar chlorku potasu wykrystalizował. Kryształy oddziela się w wirówkach i suszy, a ług macierzysty wykorzystuje się do przetworzenia nowej porcji sylwinitu. Do izolacji chlorku potasu metoda ta jest stosowana szerzej niż metoda flotacji, która opiera się na różnej zwilżalności substancji.
Najpopularniejszym nawozem potasowym jest chlorek potasu. Oprócz zastosowania jako nawóz, służy głównie do produkcji wodorotlenku potasu na drodze elektrolizy. Otrzymuje się z niego również inne związki potasu.
Bromek potasu KBr otrzymuje się w reakcji bromu z wodorotlenkiem potasu w obecności amoniaku, a także w reakcji bromu lub bromków z solami potasu.
Bromek potasu jest szeroko stosowany w fotografii. Często służy jako źródło bromu w syntezie organicznej. Wcześniej bromek potasu był stosowany w medycynie jako środek uspokajający („brom”). Monokryształy bromku potasu są wykorzystywane do produkcji pryzmatów do spektrometrów IR, a także jako matryca przy wykonywaniu widm IR ciał stałych.
jodek potasu KI tworzy bezbarwne kryształy, które stają się żółtawe w świetle w wyniku utleniania tlenem atmosferycznym i uwalniania jodu. Dlatego jodek potasu jest przechowywany w butelkach z ciemnego szkła.
Jodek potasu otrzymuje się w wyniku interakcji jodu z wodorotlenkiem potasu w obecności kwasu mrówkowego lub nadtlenku wodoru, a także w reakcjach wymiany jodków z solami potasu. Utlenia się kwasem azotowym do jodanu potasu KIO 3 . Jodek potasu reaguje z jodem, tworząc rozpuszczalny w wodzie kompleks K, a z chlorem i bromem odpowiednio K i K.
Jodek potasu jest stosowany jako lek w medycynie i weterynarii. Jest odczynnikiem w jodometrii. Jodek potasu jest środkiem przeciwmgielnym w fotografii, składnikiem elektrolitu w przetwornikach elektrochemicznych, dodatkiem zwiększającym rozpuszczalność jodu w wodzie i rozpuszczalnikach polarnych, mikronawozem.
siarczek potasu K 2 S jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. Podczas hydrolizy tworzy w roztworze środowisko alkaliczne:
K 2 S = 2 K + + S 2–; S 2– + H 2 O HS – + OH –
Siarczek potasu łatwo utlenia się w powietrzu i pali się po zapaleniu. Otrzymuje się go poprzez oddziaływanie potasu lub węglanu potasu z siarką bez dostępu powietrza, a także redukcję siarczanu potasu węglem.
Siarczek potasu jest składnikiem emulsji światłoczułych w fotografii. Stosowany jest jako odczynnik analityczny do separacji siarczków metali oraz jako składnik preparatów do obróbki skór.
Kiedy wodny roztwór jest nasycony siarkowodorem, tworzy się wodorosiarczek potasu KHS, który można wydzielić w postaci bezbarwnych kryształów. Jest stosowany w chemii analitycznej do separacji metali ciężkich.
Ogrzewając siarczek potasu z siarką otrzymuje się żółte lub czerwone polisiarczki potasu KS. N (N= 2–6). Wodne roztwory polisiarczków potasu można otrzymać przez gotowanie roztworów wodorotlenku potasu lub siarczku potasu z siarką. Podczas spiekania węglanu potasu z nadmiarem siarki w powietrzu powstaje tzw. wątroba siarkowa - mieszanina KS N i K2S2O3.
Polisiarczki stosuje się do siarczkowania stali i żeliwa. Wątroba siarkowa jest używana jako medycyna do leczenia chorób skóry i jako pestycyd.
siarczan potasu K 2 SO 4 występuje naturalnie w osadach soli potasowych oraz w wodach słonych jezior. Można go otrzymać w reakcji wymiany między chlorkiem potasu a kwasem siarkowym lub siarczanami innych pierwiastków.
Siarczan potasu jest stosowany jako nawóz. Substancja ta jest droższa od chlorku potasu, ale nie jest higroskopijna i nie zbryla się, w przeciwieństwie do chlorku potasu siarczan potasu można stosować na każdą glebę, w tym zasoloną.
Z siarczanu potasu otrzymuje się ałun i inne związki potasu. Jest to część wsadu w produkcji szkła.
azotan potasu KNO 3 jest silnym utleniaczem. Jest często określany jako azotan potasu. W naturze powstaje podczas rozkładu substancji organicznych w wyniku żywotnej aktywności bakterii nitryfikacyjnych.
Azotan potasu otrzymuje się w reakcji wymiany między chlorkiem potasu a azotanem sodu, a także w wyniku działania kwasu azotowego lub gazów azotawych na węglan lub chlorek potasu.
Azotan potasu jest doskonałym nawozem zawierającym zarówno potas, jak i azot, ale jest używany rzadziej niż chlorek potasu ze względu na wysoki koszt produkcja. Azotan potasu jest również wykorzystywany do produkcji prochu czarnego i kompozycji pirotechnicznych, przy produkcji zapałek i szkła. Ponadto jest stosowany do konserwowania produktów mięsnych.
Weglan potasu K 2 CO 3 jest również nazywany potasem. Otrzymywany przez działanie dwutlenku węgla na roztwory wodorotlenku potasu lub zawiesiny węglanu magnezu w obecności chlorku potasu. Jest produktem ubocznym w przetwarzaniu nefelinu na tlenek glinu.
Znaczna ilość węglanu potasu znajduje się w popiele roślinnym. Przede wszystkim potas znajduje się w popiele słonecznika - 36,3%. W popiołach z drewna opałowego tlenek potasu jest znacznie mniejszy - od 3,2% (drewno świerkowe) do 13,8% (drewno brzozowe). W popiele torfowym jest jeszcze mniej potasu.
Węglan potasu jest używany głównie do produkcji wysokiej jakości szkła stosowanego w soczewkach optycznych, kineskopach telewizji kolorowej i świetlówkach. Wykorzystywany jest również do produkcji porcelany, barwników i pigmentów.
Nadmanganian potasu KMnO 4 tworzy ciemnofioletowe kryształy. Roztwory tej substancji mają kolor czerwono-fioletowy. Nadmanganian potasu otrzymuje się przez anodowe utlenianie manganu lub żelazomanganu w środowisku silnie zasadowym.
Nadmanganian potasu jest silnym utleniaczem. Stosowany jest jako środek wybielający, wybielający i czyszczący. Znajduje również zastosowanie w syntezie organicznej, np. do produkcji sacharyny.
Wodorek potasu KH jest białą substancją stałą, która ulega rozkładowi proste substancje. Wodorek potasu jest najsilniejszym reduktorem. Zapala się w wilgotnym powietrzu oraz w środowisku fluoru lub chloru. Wodorek potasu można utlenić nawet słabymi utleniaczami, takimi jak woda i dwutlenek węgla:
KH + H2O \u003d KOH + H2
KH + CO 2 \u003d K (HCOO) (mrówczan potasu)
Wodorek potasu reaguje również z kwasami i alkoholami i może się zapalić. Redukuje siarkowodór, chlorowodór i inne substancje zawierające wodór (I):
2KH + H2S = K2S + 2H2
KH + HCl \u003d KCl + H 2
Wodorek potasu jest stosowany jako środek redukujący w syntezach nieorganicznych i organicznych.
Cyjanek potasu KCN, znany jako cyjanek potasu, tworzy bezbarwne kryształy, które są dobrze rozpuszczalne w wodzie i niektórych niewodnych rozpuszczalnikach. W roztworze wodnym stopniowo hydrolizuje z wydzielaniem cyjanowodoru HCN, a po zagotowaniu roztworów wodnych rozkłada się na mrówczan potasu i amoniak.
W obecności cyjanku potasu mogą zachodzić nie do końca zwyczajne reakcje, np. miedź reaguje z wodą uwalniając z niej wodór i tworząc dicyjanomiedzian potasu (I):
W podobnych warunkach interakcja zachodzi w przypadku złota. To prawda, że ten mniej aktywny metal nie może być utleniany przez wodę, jednak w obecności tlenu przechodzi do roztworu w postaci kompleksu cyjanowego - dicyjanoaminianu(I) potasu:
4Au + 8KCN + 2H2O + O2 \u003d 4K + 4NaOH
Cyjanek potasu otrzymuje się w reakcji cyjanowodoru z nadmiarem wodorotlenku potasu. Jest odczynnikiem do ekstrakcji srebra i złota z ubogich rud, składnikiem elektrolitów do oczyszczania platyny ze srebra oraz do złocenia galwanicznego i posrebrzania. Cyjanek potasu jest stosowany jako odczynnik w analizie chemicznej do oznaczania srebra, niklu i rtęci.
Cyjanek potasu jest wysoce toksyczny. Dawka śmiertelna dla człowieka wynosi 120 mg.
Złożone związki. Potas tworzy najbardziej stabilne związki złożone z polikleszczowymi ligandami (cząsteczkami lub jonami, które mogą łączyć się z atomem kilkoma wiązaniami), na przykład z makrocyklicznymi poliestrami (eterami koronowymi).
Etery koronowe (z angielskiej korony - korony) zawierają w cyklu ponad 11 atomów, z czego co najmniej cztery to atomy tlenu. W trywialnych nazwach eterów koronowych całkowita liczba atomów w cyklu i liczba atomów tlenu są oznaczane liczbami, które są umieszczane odpowiednio przed i po słowie „korona”. Takie nazwy są znacznie krótsze niż nazwy systematyczne. Na przykład 12-korona-4 (ryc. 1) jest nazywany 1,4,7,10,13-tetraoksocyklododekanem zgodnie z międzynarodową nomenklaturą.
Ryż. 1. FORMUŁA GRAFICZNA związki 12-korona-4.
Etery koronowe tworzą trwałe kompleksy z kationami metali. W tym przypadku kation jest zawarty we wnęce wewnątrzcząsteczkowej eteru koronowego i jest tam zatrzymywany w wyniku oddziaływania jon-dipol z atomami tlenu. Najbardziej stabilne są kompleksy z kationami, których parametry geometryczne odpowiadają wnęce eteru koronowego. Najbardziej trwałe kompleksy z kationem potasu tworzą etery koronowe zawierające 6 atomów tlenu, np. 18-korona-6 (ryc. 2).
Ryż. 2. FORMUŁA GRAFICZNA kompleks potasowy 18-korona-6 .
Biologiczna rola potasu(i sodu). Potas wraz z sodem regulują procesy metaboliczne w organizmach żywych. W organizmie człowieka komórki zawierają dużą ilość jonów potasu (0,12–0,16 mol/l), ale stosunkowo mało jonów sodu (0,01 mol/l). Zawartość jonów sodu jest znacznie wyższa w płynie zewnątrzkomórkowym (około 0,12 mol/l), dlatego jony potasu kontrolują aktywność wewnątrzkomórkową, a jony sodu aktywność międzykomórkową. Jony te nie mogą się wzajemnie zastępować.
Istnienie gradientu sodowo-potasowego z wewnętrznej i zewnętrznej strony błony komórkowej prowadzi do pojawienia się różnicy potencjałów po przeciwnych stronach błony. Włókna nerwowe są zdolne do przekazywania impulsów, a mięśnie do precyzyjnego kurczenia się dzięki istnieniu wewnętrznego ładunku ujemnego w stosunku do zewnętrznej powierzchni błony. Tak więc w organizmie jony sodu i potasu sprawują fizjologiczną kontrolę i wyzwalacze. Uczestniczą w przekazywaniu impulsów nerwowych. Psychika człowieka zależy od równowagi jonów sodu i potasu w organizmie. Stężenie jonów sodu i potasu zatrzymywanych i wydalanych przez nerki jest kontrolowane przez określone hormony. Tak więc mineralokortykoidy przyczyniają się do zwiększenia uwalniania jonów potasu i zmniejszenia uwalniania jonów sodu.
Jony potasu wchodzą w skład enzymów, które katalizują przenoszenie (transport) jonów przez błony biologiczne, procesy redoks i hydrolizy. Służą również do utrzymania struktury ścian komórkowych i kontrolowania ich stanu. Jon sodu aktywuje kilka enzymów, których potas nie może aktywować, podobnie jak jon sodu nie może działać na enzymy zależne od potasu. Kiedy te jony dostają się do komórki, są wiązane przez odpowiednie ligandy zgodnie z ich aktywnością chemiczną. Rolę takich ligandów pełnią związki makrocykliczne, których modelowymi analogami są etery koronowe. Niektóre antybiotyki (takie jak walinomycyna) transportują jony potasu do mitochondriów.
Ustalono, że do działania (Na + –K +)-ATPazy (trifosfatazy adenozynowej), enzymu błonowego katalizującego hydrolizę ATP, potrzebne są jednocześnie jony sodu i potasu. ATPaza transportowa wiąże i uwalnia jony sodu i potasu na określonych etapach reakcji enzymatycznej, ponieważ powinowactwo miejsc aktywnych enzymu do jonów sodu i potasu zmienia się w miarę postępu reakcji. Jednocześnie zmiany strukturalne enzymu prowadzą do tego, że kationy sodu i potasu są przyjmowane po jednej stronie błony, a uwalniane po drugiej. Tym samym równocześnie z hydrolizą ATP następuje selektywny ruch kationów pierwiastków alkalicznych (działanie tzw. pompy Na–K).
Dzienne zapotrzebowanie na potas u dziecka wynosi 12-13 mg na 1 kg masy ciała, a u osoby dorosłej 2-3 mg, tj. 4-6 razy mniej. Osoba otrzymuje większość potrzebnego mu potasu z pożywienia pochodzenia roślinnego.
Jelena Sawinkina
