Legătura chimică a potasiului. proprietățile potasiului. Unde poate fi găsit acest element în natură?

Potasiul este un metal alcalin destul de răspândit pe Pământ. Compușii de potasiu sunt cunoscuți oamenilor de mult timp. Elementul a fost descoperit în 1807 și a fost inițial numit potasiu. Cu toate acestea, numele nu a rămas și puțin mai târziu elementul a fost numit potasiu.

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au obținut potasiu (carbonat de potasiu) din produsele de ardere. A fost folosit ca detergent, puțin mai târziu a început să fie folosit pentru producerea diferitelor îngrășăminte agricole, pentru fabricarea sticlei și în alte scopuri. Până în prezent, potasa este chiar și un aditiv alimentar înregistrat oficial.

Caracteristicile potasiului

Proprietăți fizice

Elementul are o culoare argintie pal. Pe suprafața nou formată apare o strălucire caracteristică. Potasiul este un metal ușor. Se topește ușor. Poate fi dizolvat în mercur, rezultând formarea de amalgame. Arde cu o flacără roșiatică-violet.

Proprietăți chimice

Potasiul este un metal și are toate proprietățile relevante. De asemenea, elementul aparține grupului de alcaline. Aceasta explică activitatea sa chimică crescută. Potasiul, reacționând cu alte substanțe, donează electroni, este un agent reducător puternic.

• Reacționează violent cu oxigenul formând superoxid de potasiu.
• Când este încălzit, reacţionează cu hidrogenul.
• Reacționează bine cu toate elementele nemetalice, formând nitruri, fosfuri, sulfuri și alți compuși.
• Reacționează cu multe substanțe complexe: săruri, oxizi și, de asemenea, cu apa. Reacția cu apa decurge foarte violent, cu o explozie.

Compușii de potasiu sunt destul de comuni în natură. Potasiul nu poate fi găsit în forma sa pură. Motivul pentru aceasta este activitatea sa chimică crescută.

Unde poate fi găsit potasiul în natură?

• În primul rând, potasiul se găsește în cantități destul de mari în scoarța terestră. Conținutul său este estimat la aproximativ 2,4%. Potasiul este un component important al solului și rocilor.
• În al doilea rând, s-au înregistrat depozite mari de săruri de potasiu în locurile de evaporare ale mărilor antice.
• De asemenea, o cantitate semnificativă de potasiu conține apele oceanelor. În apele oceanelor, concentrația de potasiu este de aproximativ 0,06%. În unele corpuri de apă (de exemplu, Marea Moartă), concentrația de potasiu poate fi de până la 1,5%. Această concentrație crescută face ca exploatarea potasiului să fie viabilă din punct de vedere economic. Deci, în Iordania există o plantă pentru extragerea potasiului din apele morților mărilor.

Aplicații de potasiu

Domeniul de utilizare a potasiului este semnificativ mai restrâns în comparație cu același sodiu. Acest lucru se datorează faptului că potasiul are o activitate chimică mai mare. În plus, potasiul este un metal mai scump. Cu toate acestea, potasiul este încă folosit în diverse industrii.

• Potasiul este cel mai activ utilizat în industria chimică pentru producerea de îngrășăminte. Potasiul este un element esențial pentru plante. Destul de des, plantele se confruntă cu o lipsă de potasiu, ceea ce face ca planta să nu-și poată folosi întregul potențial de creștere. Planta devine slăbită, crește mai încet, tulpina slăbește, frunzele se îngălbenesc și cad, semințele devin mai puțin viabile. Deficiența de potasiu în astfel de cazuri este completată cu îngrășăminte. Îngrășămintele cu potasiu sunt principalele produse pentru care se folosește potasiul. Cel mai comun îngrășământ cu potasiu este clorura de potasiu (KCl).
• În plus, elementul și compușii săi sunt utilizați în inginerie mecanică. Hidroxidul de potasiu este un element esențial pentru fabricarea bateriilor.
• Compușii de potasiu sunt utilizați și în industria alimentară. Un bun exemplu este nitratul de potasiu. Substanța este un aditiv alimentar. Folosit ca conservant.

Compușii de potasiu, precum și analogul său chimic cel mai apropiat - sodiul, sunt cunoscuți încă din antichitate și au fost utilizați în diverse domenii ale activității umane. Cu toate acestea, aceste metale în sine au fost izolate pentru prima dată în stare liberă abia în 1807, în timpul experimentelor englezilor. savantul G. Davy. Prin electroliza alcalinelor solide ușor umezite s-au obținut metale libere - potasiu și sodiu. Davy a numit noul metal Potasiu, dar numele nu a rămas.

Nașul metalului s-a dovedit a fi Hilbert, binecunoscutul editor al revistei „Annalen deg Physik”, care a sugerat numele „potasiu”; a fost adoptat în Germania și Rusia. Ambele denumiri sunt derivate din termeni folosiți cu mult înainte de descoperirea metalului de potasiu.

Cuvântul potasiu este derivat din cuvântul potasiu, care a apărut probabil în secolul al XVI-lea. Se găsește la Van Helmont și în a doua jumătate a secolului al XVII-lea. este folosit pe scară largă ca denumire a unui produs comercial - potasiu - în Rusia, Anglia și Olanda. Tradus în rusă, cuvântul potashe înseamnă „cenușă de oală sau cenușă fiartă într-o oală”; în secolele XVI - XVII. potasiul se obținea în cantități mari din cenușa de lemn, care se fierbea în cazane mari. Din potasiu se prepara salitrul (purificat) cu litere, care se folosea la fabricarea prafului de pusca. Mai ales în Rusia se producea multă potasiu, în pădurile de lângă Arzamas și Ardatov în fabricile mobile (Maidans) care aparțineau unei rude a țarului Alexei Mihailovici, un boier apropiat B.I. Morozov.

În ceea ce privește cuvântul potasiu, acesta provine din termenul arab alcalin (substanțe alcaline). În Evul Mediu, alcalii sau, după cum se spunea atunci, sărurile alcaline, aproape că nu diferă unele de altele și le-au numit nume care aveau aceeași valoare: natron, borax, varek etc. Cuvântul kali (qila) se găsește în jurul anului 850 printre scriitorii arabi, apoi începe să fie folosit cuvântul Qali (al-Qali), care desemnează un produs obținut din cenușa unor plante, acestea. cuvintele sunt asociate arabe qiljin sau qaljan (cenusa) si qalaj (a arde). În epoca iatrochimiei, alcaliile au început să fie împărțite în „fixe” și „volatile”. În secolul al XVII-lea există denumiri alkali fixum minerale (mineral fix alcalin sau sodă caustică), alcali fixum. vegetabile (alcali sau potasiu fix vegetal și potasiu caustic), precum și alcalii volatili (alcali volatili sau NH3). Negrul face distincția între alcaline caustice și moi sau carbonice. Alcaliile nu apar în Tabelul Corpurilor Simple, dar într-o notă de subsol a tabelului, Lavoisier indică faptul că alcaliile fixe (potasul și soda) sunt probabil substanțe complexe, deși natura constituenților lor nu a fost încă studiată. În literatura chimică rusă din primul sfert al secolului al XIX-lea. potasiul a fost numit potasiu (Soloviev, 1824), potasiu (Asigurări, 1825), potasiu (Shcheglov, 1830); deja în 1828, în „Magazinul din Dvigubsky”, alături de denumirea de potasiu (sulfat de potasiu), se găsește și denumirea de kali (potasiu caustic, hidroxid de potasiu etc.). Denumirea de potasiu a devenit general acceptată după publicarea manualului lui Hess.

Conținutul articolului

POTASIU(Kaliu) K, un element chimic din Grupa 1 (Ia) din Tabelul Periodic, este un element alcalin. Numărul atomic 19, masa atomică 39,0983. Este format din doi izotopi stabili 39 K (93,259%) și 41 K (6,729%), precum și un izotop radioactiv 40 K cu un timp de înjumătățire de ~109 ani. Acest izotop joacă un rol special în natură. Ponderea sa în amestecul de izotopi este de numai 0,01%, cu toate acestea, este sursa aproape a întregului argon 40 Ar conținut în atmosfera terestră, care se formează în timpul dezintegrarii radioactive de 40 K. În plus, 40 K este prezent în toate organisme vii, care, probabil, are o oarecare influență asupra dezvoltării lor.

Izotopul 40 K este folosit pentru a determina vârsta rocilor prin metoda potasiu-argon. Izotopul artificial 42 K cu un timp de înjumătățire de 15,52 ani este utilizat ca trasor radioactiv în medicină și biologie.

+1 stare de oxidare.

Compușii de potasiu sunt cunoscuți din cele mai vechi timpuri. Potasiu - carbonat de potasiu K 2 CO 3 - a fost izolat mult timp din cenușa de lemn.

Potasiul metal a fost obținut prin electroliza potasei caustice topite (KOH) în 1807 de către chimistul și fizicianul englez Humphry Davy. Denumirea „potasiu”, aleasă de Davy, reflectă originea acestui element din potasiu. Numele latin al elementului este derivat din numele arab pentru potasiu - „al-kali”. Cuvântul „potasiu” a fost introdus în nomenclatura chimică rusă în 1831 de către academicianul din Sankt Petersburg Hermann Hess (1802–1850).

Distribuția potasiului în natură și extracția sa industrială.

Depozite mari de săruri de potasiu într-o formă relativ pură s-au format ca urmare a evaporării mărilor antice. Cele mai importante minerale de potasiu pentru industria chimică sunt sylvin (KCl) și sylvinite (o sare amestecată de NaCl și KCl). Potasiul se găsește și sub formă de clorură dublă KCl MgCl 2 6H 2 O (carnalit) și sulfat de K 2 Mg 2 (SO 4) 3 (langbeinit). Straturi masive de săruri de potasiu au fost descoperite pentru prima dată în Stassfurt (Germania) în 1856. Din ele, din 1861 până în 1972, potasa a fost extrasă la scară industrială.

Apa oceanică conține aproximativ 0,06% clorură de potasiu. În unele ape interioare, cum ar fi Lacul Sărat sau Marea Moartă, concentrația sa poate fi de până la 1,5%, ceea ce face ca extragerea elementului să fie viabilă din punct de vedere economic. În Iordania a fost construită o uzină uriașă, capabilă să extragă milioane de tone de săruri de potasiu din Marea Moartă.

Deși sodiul și potasiul sunt aproape la fel de abundente în roci, există de aproximativ 30 de ori mai puțin potasiu decât sodiu în ocean. Acest lucru se datorează, în special, faptului că sărurile de potasiu care conțin un cation mai mare sunt mai puțin solubile decât sărurile de sodiu, iar potasiul este legat mai puternic în silicații și aluminosilicații complecși din sol datorită schimbului de ioni în argile. În plus, potasiul, care este extras din roci, este mai absorbit de plante. Se estimează că din o mie de atomi de potasiu eliberați în timpul intemperiilor chimice, doar doi ajung în bazinele marine, iar 998 rămân în sol. „Pământul absoarbe potasiul și aceasta este puterea sa miraculoasă”, a scris academicianul Alexander Evgenievich Fersman (1883–1945).

Potasiul este un element esențial al vieții plantelor, iar dezvoltarea plantelor sălbatice este adesea limitată de disponibilitatea potasiului. Cu lipsa de potasiu, plantele cresc mai incet, frunzele lor, in special cele batrane, se ingalbenesc si devin maronii la margini, tulpina devine subtire si fragila, iar semintele isi pierd capacitatea de germinare. Fructele unei astfel de plante - acest lucru se observă în special pe fructe - vor fi mai puțin dulci decât cele ale plantelor care au primit o doză normală de potasiu. Lipsa de potasiu este compensată de îngrășăminte.

Îngrășămintele cu potasiu sunt principalul tip de produse care conțin potasiu (95%). KCl este cel mai folosit, reprezentând peste 90% din potasiul folosit ca îngrășământ.

Producția mondială îngrășăminte de potasiuîn 2003 a fost estimat la 27,8 milioane de tone (în ceea ce privește K 2 O, conținutul de potasiu din îngrășămintele cu potasiu este de obicei transformat în K 2 O). Dintre acestea, 33% au fost fabricate în Canada. 13% din producția mondială de îngrășăminte cu potasiu este reprezentată de asociațiile de producție Uralkali și Belaruskali.

Caracterizarea unei substanțe simple și producerea industrială a potasiului metalic.

Potasiul este un metal moale, alb-argintiu, cu un punct de topire de 63,51 ° C și un punct de fierbere de 761 ° C. Acesta conferă flăcării o culoare roșu-violet caracteristică, care se datorează ușurinței de excitare a electronilor săi exteriori.

Este foarte activ din punct de vedere chimic, interacționează ușor cu oxigenul și se aprinde atunci când este încălzit în aer. Produsul principal al acestei reacții este superoxidul de potasiu KO 2 .

Cu apă și acizi diluați, potasiul interacționează cu explozie și aprindere. Acidul sulfuric este redus la hidrogen sulfurat, sulf și dioxid de sulf, iar acidul azotic la oxizi de azot și N2.

Când este încălzit la 200-350°C, potasiul reacţionează cu hidrogenul pentru a forma hidrură de KH. Potasiul metalic se aprinde într-o atmosferă de fluor, interacționează slab cu clorul lichid, dar explodează la contactul cu bromul și frecarea cu iod. Potasiul reacţionează cu calcogenii şi fosforul. Cu grafit la 250–500°C, formează compuși stratificati cu compoziția C 8 K–C 60 K.

Potasiul se dizolvă în amoniac lichid (35,9 g în 100 ml la –70°C) pentru a forma soluții metastabile de culoare albastru strălucitor cu proprietăți neobișnuite. Se pare că acest fenomen a fost observat pentru prima dată de Sir Humphrey Davy în 1808. Soluțiile de potasiu în amoniac lichid au fost studiate pe scară largă de când au fost obținute de T. Weil în 1863.

Potasiul nu se dizolvă în litiu lichid, magneziu, cadmiu, zinc, aluminiu și galiu și nu reacționează cu acestea. Cu sodiu, formează un compus intermetalic KNa 2, care se topește cu descompunere la 7 ° C. Cu rubidiu și cesiu, potasiul dă soluții solide cu temperaturile minime topindu-se la aproximativ 35 ° C. Cu mercurul formează un amalgam care conține două mercuride KHg 2 și KHg cu puncte de topire de 270 și, respectiv, 180 ° C.

Potasiul interacționează energic cu mulți oxizi, reducându-i la substanțe simple. Cu alcooli, formează alcoolați.

Spre deosebire de sodiu, potasiul nu poate fi obținut prin electroliza unei topituri de clorură, deoarece potasiul se dizolvă foarte bine în clorura topită și nu plutește la suprafață. O dificultate suplimentară este creată de formarea superoxidului, care reacționează cu potasiul metalic cu o explozie, prin urmare, metoda de producție industrială a potasiului metalic constă în reducerea clorurii de potasiu topită cu sodiu metalic la 850 ° C.

Reducerea clorurii de potasiu cu sodiu, la prima vedere, contrazice ordinea obișnuită a reactivității (potasiul este mai reactiv decât sodiul). Cu toate acestea, la 850–880 ° C, se stabilește un echilibru:

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

Deoarece potasiul este mai volatil, se evaporă mai devreme, ceea ce schimbă echilibrul și favorizează reacția. Potasiul poate fi obținut prin distilare fracționată într-o coloană împachetată cu o puritate de 99,5%, dar un amestec de potasiu și sodiu este de obicei utilizat pentru transport. Aliajele care conțin 15–55% sodiu sunt lichide (la temperatura camerei), deci sunt mai ușor de transportat.

Uneori, potasiul este redus din clorură de alte elemente care formează oxizi stabili:

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

Potasiul metal, care este mai dificil și mai scump de produs decât sodiul, este produs în cantități mult mai mici (producția mondială este de aproximativ 500 de tone pe an). Unul dintre zonele critice aplicatii - obtinerea superoxidului KO 2 prin arderea directa a metalului.

Potasiul metalic este folosit ca catalizator la producerea anumitor tipuri de cauciuc sintetic cât şi în practica de laborator. Un aliaj de potasiu și sodiu servește ca agent de răcire în reactoarele nucleare. Este, de asemenea, un agent reducător în producția de titan.

Potasiul provoacă arsuri grave ale pielii. Dacă chiar și cea mai mică dintre firimiturile sale intră în ochi, este posibilă pierderea vederii. Ignite potasiu este turnat cu ulei mineral sau acoperit cu un amestec de talc și clorură de sodiu.

Potasiul este depozitat în cutii închise ermetic sub un strat de kerosen sau ulei mineral deshidratat. Deșeurile de potasiu sunt eliminate prin tratarea lor cu etanol uscat sau propanol, urmată de descompunerea alcoolaților rezultați cu apă.

Compuși de potasiu.

Potasiul formează numeroși compuși binari și săruri. Aproape toate sărurile de potasiu sunt foarte solubile. Excepțiile sunt:

KHC 4 H 4 O 6 - acid tartrat de potasiu

KClO 4 - perclorat de potasiu

K 2 Na 6H 2 O - hexanitrocobaltat de sodiu dipotasiu (III) hidrat

K 2 - hexacloroplatinat de potasiu (IV)

oxid de potasiu K 2 O formează cristale gălbui. Se obține prin încălzirea potasiului cu hidroxid, peroxid, nitrat sau nitrit de potasiu:

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

Se folosește, de asemenea, încălzirea unui amestec de azidă de potasiu KN 3 și nitrit de potasiu sau oxidarea potasiului dizolvat în amoniac lichid cu o cantitate calculată de oxigen.

Oxidul de potasiu este un activator al fierului burete, care este folosit ca catalizator în sinteza amoniacului.

Peroxid de potasiu Este dificil să se obțină K 2 O 2 din substanțe simple, deoarece se oxidează ușor la superoxid KO 2, prin urmare se utilizează oxidarea metalelor cu NO. Cu toate acestea, cea mai bună metodă de preparare a acestuia este oxidarea cantitativă a metalului dizolvat în amoniac lichid.

Peroxidul de potasiu poate fi considerat ca o sare a acidului dibazic H 2 O 2 . Prin urmare, atunci când interacționează cu acizii sau apa la rece, se formează cantitativ peroxid de hidrogen.

Superoxid de potasiu KO 2 (portocaliu) se formează în timpul arderii normale a metalului în aer. Acest compus este folosit ca sursă de rezervă de oxigen în măștile de respirație din mine, submarine și nave spațiale.

Cu descompunerea termică atentă a KO 2, sesquioxidul „K 2 O 3 ” se formează sub formă de pulbere paramagnetică întunecată. Poate fi obținut și prin oxidarea unui metal dizolvat în amoniac lichid sau prin oxidarea controlată a peroxidului. Se presupune că este dinaperoxid-peroxid [(K +) 4 (O 2 2–)(O 2 –) 2].

Ozonida de potasiu KO 3 poate fi obţinut prin acţiunea ozonului asupra pulberii de hidroxid de potasiu anhidru la temperatură scăzută, urmată de extracţia produsului (roşu) cu amoniac lichid. Este utilizat ca componentă a compozițiilor pentru regenerarea aerului în sisteme închise.

Hidroxid de potasiu KOH este o bază puternică și aparține alcalinelor. Denumirea sa tradițională „potașă caustică” reflectă efectul coroziv al acestei substanțe asupra țesuturilor vii.

În industrie, hidroxidul de potasiu se obține prin electroliza soluțiilor apoase de clorură sau carbonat de potasiu cu catod de fier sau mercur (producția mondială este de aproximativ 0,7 milioane de tone pe an). Hidroxidul de potasiu poate fi izolat din filtrat după separarea precipitatelor formate prin interacțiunea carbonatului de potasiu cu hidroxid de calciu sau a sulfatului de potasiu cu hidroxid de bariu.

Hidroxidul de potasiu este folosit pentru a produce săpun lichid și diferiți compuși de potasiu. În plus, servește ca electrolit în bateriile alcaline.

Fluorura de potasiu KF formează carobbiitul mineral rar. Fluorura de potasiu se obține prin interacțiunea soluțiilor apoase de fluorură de hidrogen sau fluorură de amoniu cu hidroxidul de potasiu sau sărurile sale.

Fluorura de potasiu este utilizată pentru sinteza diverșilor compuși de potasiu care conțin fluor, ca agent de fluorurare în sinteza organică și, de asemenea, ca componentă a chiturilor rezistente la acizi și a sticlelor speciale.

clorura de potasiu KCl se găsește în natură. Materiile prime pentru izolarea acestuia sunt sylvin, sylvinit, carnalit.

Clorura de potasiu se obține din silvinită prin metode de galurgie și flotație. Galurgia (tradusă din greacă - „afacere cu sare”) include studiul compoziției și proprietăților materiilor prime de sare naturală și dezvoltarea metodelor de producție industrială a sărurilor minerale din aceasta. Metoda de separare halurgică se bazează pe solubilitatea diferită a KCl și NaCl în apă la temperaturi ridicate. La temperatura normală, solubilitatea clorurilor de potasiu și de sodiu este aproape aceeași. Odată cu creșterea temperaturii, solubilitatea clorurii de sodiu aproape nu se schimbă, iar solubilitatea clorurii de potasiu crește brusc. La rece, se prepară o soluție saturată din ambele săruri, apoi este încălzită și sylvinita este tratată cu ea. În acest caz, soluția este saturată suplimentar cu clorură de potasiu, iar o parte din clorură de sodiu este îndepărtată din soluție, precipită și este separată prin filtrare. Soluția este răcită și excesul de clorură de potasiu cristalizează. Cristalele sunt separate în centrifuge și uscate, iar lichidul-mamă este folosit pentru a procesa o nouă porție de sylvinită. Pentru izolarea clorurii de potasiu, această metodă este utilizată mai pe scară largă decât metoda de flotație, care se bazează pe umecbilitatea diferită a substanțelor.

Clorura de potasiu este cel mai comun îngrășământ cu potasiu. Pe lângă utilizarea sa ca îngrășământ, este folosit în principal pentru producerea hidroxidului de potasiu prin electroliză. Din el se obțin și alți compuși de potasiu.

Bromură de potasiu KBr se obține prin reacția bromului cu hidroxid de potasiu în prezența amoniacului, precum și prin reacția bromului sau bromurilor cu săruri de potasiu.

Bromura de potasiu este utilizată pe scară largă în fotografie. Adesea servește ca sursă de brom în sinteza organică. Anterior, bromura de potasiu era folosită ca sedativ în medicină („bromul”). Monocristalele de bromură de potasiu sunt utilizate la fabricarea prismelor pentru spectrometre IR și, de asemenea, ca matrice atunci când se iau spectre IR de solide.

Iodură de potasiu KI formează cristale incolore, care devin gălbui la lumină datorită oxidării cu oxigenul atmosferic și eliberării de iod. Prin urmare, iodura de potasiu este depozitată în sticle de sticlă închisă la culoare.

Iodura de potasiu se obține prin interacțiunea iodului cu hidroxidul de potasiu în prezența acidului formic sau a peroxidului de hidrogen, precum și prin reacțiile de schimb ale iodurilor cu sărurile de potasiu. Se oxidează cu acid azotic la iodat de potasiu KIO 3 . Iodura de potasiu reacţionează cu iodul pentru a forma un complex K solubil în apă, iar cu clorul şi bromul dă K, respectiv K.

Iodura de potasiu este utilizată ca medicament în medicină și medicina veterinară. Este un reactiv în iodometrie. Iodura de potasiu este un agent anti-aburire în fotografie, o componentă electrolitică în convertoarele electrochimice, un aditiv pentru creșterea solubilității iodului în apă și solvenți polari, un microfertilizant.

sulfură de potasiu K 2 S este foarte solubil în apă. În timpul hidrolizei, creează un mediu alcalin în soluție:

K 2 S = 2K + + S 2– ; S 2– + H 2 O HS – + OH –

Sulfura de potasiu se oxidează ușor în aer și arde atunci când este aprinsă. Se obține prin interacțiunea carbonatului de potasiu sau de potasiu cu sulful fără acces la aer, precum și prin reducerea sulfatului de potasiu cu carbon.

Sulfura de potasiu este o componentă a emulsiilor fotosensibile în fotografie. Este utilizat ca reactiv analitic pentru separarea sulfurilor metalice și ca componentă a formulărilor de tratare a pieilor.

Când o soluție apoasă este saturată cu hidrogen sulfurat, se formează hidrosulfură de potasiu KHS, care poate fi izolată sub formă de cristale incolore. Este utilizat în chimia analitică pentru separarea metalelor grele.

Prin încălzirea sulfurei de potasiu cu sulf se obțin polisulfuri de potasiu galbene sau roșii KS. n (n= 2–6). Soluțiile apoase de polisulfuri de potasiu pot fi obținute prin fierbere soluții de hidroxid de potasiu sau sulfură de potasiu cu sulf. Când carbonatul de potasiu este sinterizat cu exces de sulf în aer, se formează așa-numitul ficat de sulf - un amestec de KS nşi K2S2O3.

Polisulfurile sunt folosite pentru sulfurarea oțelului și a fontei. Ficatul sulfuric este folosit ca medicament pentru tratament boli de pieleși ca pesticid.

sulfat de potasiu K 2 SO 4 se găsește în mod natural în zăcămintele de sare de potasiu și în apele lacurilor sărate. Poate fi obținut printr-o reacție de schimb între clorura de potasiu și acidul sulfuric sau sulfații altor elemente.

Sulfatul de potasiu este folosit ca îngrășământ. Această substanță este mai scumpă decât clorura de potasiu, dar nu higroscopică și neaglomerantă, spre deosebire de clorura de potasiu, sulfatul de potasiu poate fi folosit pe orice sol, inclusiv pe soluție salină.

Alaunul și alți compuși de potasiu sunt obținuți din sulfatul de potasiu. Face parte din taxa în producția de sticlă.

azotat de potasiu KNO 3 este un agent oxidant puternic. Este adesea numit nitrat de potasiu. În natură, se formează în timpul descompunerii substanțelor organice ca urmare a activității vitale a bacteriilor nitrificatoare.

Azotatul de potasiu se obține printr-o reacție de schimb între clorura de potasiu și azotatul de sodiu, precum și prin acțiunea acidului azotic sau a gazelor azotate asupra carbonatului sau clorurii de potasiu.

Nitratul de potasiu este un îngrășământ excelent care conține atât potasiu, cât și azot, dar este folosit mai puțin decât clorura de potasiu datorită costului ridicat de producție. Azotatul de potasiu este folosit și pentru fabricarea pudrei negre și a compozițiilor pirotehnice, la producerea chibriturilor și a sticlei. În plus, este folosit în conservarea produselor din carne.

Carbonat de potasiu K 2 CO 3 se mai numește și potasiu. Obținut prin acțiunea dioxidului de carbon asupra soluțiilor de hidroxid de potasiu sau suspensiilor de carbonat de magneziu în prezența clorurii de potasiu. Este un produs secundar al procesării nefelinei în alumină.

O cantitate semnificativă de carbonat de potasiu se găsește în cenușa plantelor. Cel mai mult potasiul se află în cenușa de floarea soarelui - 36,3%. În cenușa lemnului de foc, oxidul de potasiu este mult mai mic - de la 3,2% (lemn de foc de molid) la 13,8% (lemn de foc de mesteacăn). Există și mai puțin potasiu în cenușa de turbă.

Carbonatul de potasiu este utilizat în principal pentru a produce sticlă de înaltă calitate utilizată în lentile optice, tuburi de televiziune color și lămpi fluorescente. De asemenea, este folosit în producția de porțelan, coloranți și pigmenți.

Permanganat de potasiu KMnO 4 formează cristale violet închis. Soluțiile acestei substanțe au o culoare roșu-violet. Permanganatul de potasiu se obtine prin oxidarea anodica a manganului sau feromanganului intr-un mediu puternic alcalin.

Permanganatul de potasiu este un agent oxidant puternic. Este folosit ca agent de albire, decolorare și de curățare. Este, de asemenea, utilizat în sinteza organică, de exemplu, în producția de zaharină.

Hidrură de potasiu KH este un solid alb care se descompune în substanțe simple atunci când este încălzit. Hidrura de potasiu este cel mai puternic agent reducător. Se aprinde în aer umed și în medii cu fluor sau clor. Hidrura de potasiu poate fi oxidată chiar și cu agenți oxidanți slabi, cum ar fi apa și dioxidul de carbon:

KH + H 2 O \u003d KOH + H 2

KH + CO 2 \u003d K (HCOO) (formiat de potasiu)

Hidrura de potasiu reacţionează, de asemenea, cu acizii şi alcoolii şi se poate aprinde. Reduce hidrogenul sulfurat, acidul clorhidric și alte substanțe care conțin hidrogen (I):

2KH + H2S = K2S + 2H2

KH + HCl \u003d KCl + H 2

Hidrura de potasiu este utilizată ca agent reducător în sintezele anorganice și organice.

Cianură de potasiu KCN, cunoscut sub numele de cianura de potasiu, formează cristale incolore care sunt foarte solubile în apă și în unii solvenți neapoși. Într-o soluție apoasă, se hidrolizează treptat cu eliberarea de acid cianhidric HCN, iar când soluțiile apoase sunt fierte, se descompune în formiat de potasiu și amoniac.

În prezența cianurii de potasiu, pot avea loc reacții nu chiar obișnuite, de exemplu, cuprul reacționează cu apa, eliberând hidrogen din aceasta și formând dicianocuprat de potasiu (I):

În condiții similare, interacțiunea are loc în cazul aurului. Adevărat, acest metal mai puțin activ nu este capabil să fie oxidat de apă, cu toate acestea, în prezența oxigenului, trece în soluție sub formă de complex ciano - dicianoaurat de potasiu (I):

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

Cianura de potasiu se prepară prin reacția cianurii de hidrogen cu un exces de hidroxid de potasiu. Este un reactiv pentru extragerea argintului și aurului din minereurile sărace, o componentă a electroliților pentru purificarea platinei din argint și pentru galvanoplastie, aurire și argintare. Cianura de potasiu este utilizată ca reactiv în analiza chimică pentru determinarea argintului, nichelului și mercurului.

Cianura de potasiu este foarte toxică. Doza letală pentru om este de 120 mg.

Compuși complecși. Potasiul formează cei mai stabili compuși complecși cu liganzi polidentați (molecule sau ioni care se pot combina cu un atom prin mai multe legături), de exemplu, cu poliesteri macrociclici (eteri coroană).

Eteri de coroană (din engleză crown - crown) conțin mai mult de 11 atomi în ciclu, dintre care cel puțin patru sunt atomi de oxigen. În denumirile triviale ale eterilor de coroană, numărul total de atomi din ciclu și numărul de atomi de oxigen sunt notate prin numere, care sunt plasate înainte și, respectiv, după cuvântul „coroană”. Astfel de nume sunt mult mai scurte decât cele sistematice. De exemplu, 12-corona-4 (Fig. 1) se numește 1,4,7,10,13-tetraoxociclododecan conform nomenclaturii internaționale.

Orez. 1. FORMULA GRAFICA compușii 12-coroană-4.

Eteri coroană formează complexe stabili cu cationii metalici. În acest caz, cationul este inclus în cavitatea intramoleculară a eterului coroană și este reținut acolo datorită interacțiunii ion-dipol cu ​​atomii de oxigen. Cele mai stabile complexe sunt cele cu cationi ai caror parametri geometrici corespund cavitatii eterului coroanei. Cele mai stabile complexe cu cationul de potasiu formează eteri coroană care conțin 6 atomi de oxigen, de exemplu, 18-coroană-6 (Fig. 2).

Orez. 2. FORMULA GRAFICA complex de potasiu 18-coroană-6 .

Rolul biologic al potasiului(și sodiu). Potasiul împreună cu sodiul reglează procesele metabolice în organismele vii. În corpul uman, celulele conțin o cantitate mare de ioni de potasiu (0,12–0,16 mol/l), dar relativ puțini ioni de sodiu (0,01 mol/l). Conținutul de ioni de sodiu este mult mai mare în lichidul extracelular (aproximativ 0,12 mol/l), prin urmare, ionii de potasiu controlează activitatea intracelulară, iar ionii de sodiu controlează activitatea intercelulară. Acești ioni nu se pot înlocui unul pe altul.

Existența unui gradient de sodiu-potasiu din părțile interioare și exterioare ale membranei celulare duce la apariția unei diferențe de potențial pe părțile opuse ale membranei. Fibrele nervoase sunt capabile să transmită impulsuri, iar mușchii sunt capabili să se contracte tocmai datorită existenței unei sarcini negative interne în raport cu suprafața exterioară a membranei. Astfel, în organism, ionii de sodiu și potasiu exercită control fiziologic și declanșează. Ele contribuie la transmiterea impulsurilor nervoase. Psihicul uman depinde de echilibrul ionilor de sodiu și potasiu din organism. Concentrația ionilor de sodiu și potasiu reținută și excretată prin rinichi este controlată de anumiți hormoni. Astfel, mineralocorticoizii contribuie la creșterea eliberării ionilor de potasiu și la scăderea eliberării ionilor de sodiu.

Ionii de potasiu fac parte din enzimele care catalizează transferul (transportul) ionilor prin biomembrane, procese redox și hidrolitice. Ele servesc, de asemenea, la menținerea structurii pereților celulari și la controlul stării acestora. Ionul de sodiu activează mai multe enzime pe care potasiul nu le poate activa, la fel cum ionul de sodiu nu poate acționa asupra enzimelor dependente de potasiu. Când acești ioni intră în celulă, ei sunt legați de liganzii corespunzători în funcție de activitatea lor chimică. Rolul unor astfel de liganzi este jucat de compuși macrociclici, ai căror analogi model sunt eterii coroană. Unele antibiotice (cum ar fi valinomicina) transportă ionii de potasiu în mitocondrii.

S-a stabilit că pentru funcționarea (Na + –K +)-ATPazei (adenozin trifosfatază), o enzimă membranară care catalizează hidroliza ATP, sunt necesari simultan ionii de sodiu și potasiu. ATPaza de transport se leagă și eliberează ionii de sodiu și potasiu în anumite etape ale reacției enzimatice, deoarece afinitatea situsurilor active ale enzimei pentru ionii de sodiu și potasiu se modifică pe măsură ce reacția continuă. În același timp, modificările structurale ale enzimei duc la faptul că cationii de sodiu și potasiu sunt acceptați pe o parte a membranei și sunt eliberați pe cealaltă parte. Astfel, concomitent cu hidroliza ATP, are loc și o mișcare selectivă a cationilor elementelor alcaline (funcționarea așa-numitei pompe Na–K).

Necesarul zilnic de potasiu la un copil este de 12-13 mg per 1 kg de greutate, iar la un adult - 2-3 mg, adică. de 4-6 ori mai puțin. O persoană primește cea mai mare parte a potasiului de care are nevoie din alimente de origine vegetală.

Elena Savinkina

Potasiul este o substanță elementară, un metal atât de activ încât nu se găsește în natură sub formă de pepite. Potasiul face parte din minerale și apa de mare, în organismele plantelor și animalelor, și ocupă locul 7 în ceea ce privește prevalența. Are o mare importanță biogene, deoarece este necesar pentru activitatea vitală a celulelor vii.

Proprietățile fizice și chimice ale potasiului

Potasiul este o substanță moale (poate fi tăiată cu un cuțit), argintie, ușoară (mai ușoară decât apa), fuzibilă. Arde cu o flacără roz-violet.

Metalul alcalin, reacționează activ cu oxigenul, apa, halogenii, acizii diluați, reacțiile sunt adesea însoțite de o explozie. Nu reacționează cu azotul. Reacționează cu alcalii, alcooli.

Lucrul cu potasiu pur necesită utilizarea unui echipament de protecție, deoarece contactul chiar și cu cele mai mici particule de pe piele sau din ochi provoacă arsuri grave.

Potasiul trebuie depozitat în vase ermetice de fier sub un strat de substanțe care împiedică contactul cu aerul: ulei mineral, silicon, kerosen deshidratat.

Utilizarea potasiului și a compușilor săi

Sub formă de metal pur, substanța este utilizată într-o zonă limitată de câmpuri:
- din el se fac electrozi in unele surse de curent;
- folosit in tuburi electronice ca adsorbant pentru gaze menținând un vid; în fotocelule, în lămpi și dispozitive cu descărcare în gaz, în convertoare termoionice, în fotomultiplicatoare;
- pentru producerea de superoxid;
- folosind izotopul potasiu-40 se calculează vârsta rocilor;
- izotopul artificial de potasiu-42 este folosit ca trasor radioactiv în medicină și biologie;
- un aliaj de potasiu și sodiu - o substanță lichidă în condiții normale, folosită ca agent de răcire în reactoarele nucleare. Se mai folosesc si alte aliaje lichide de potasiu.

Diferiți compuși de potasiu sunt mult mai solicitați.
- In practica medicala se folosesc clorura de potasiu, iodura de potasiu, permanganatul, bromura de potasiu. Potasiul este în mod necesar o parte a preparatelor complexe de vitamine și minerale. Este necesar ca organismul nostru să lucreze mușchii, inclusiv cardiaci; pentru a menține o compoziție echilibrată a sângelui, a apei și a echilibrului acido-bazic.
- Cea mai mare parte a potasiului primit de industrie (mai mult de 90%) merge către producția de îngrășăminte cu potasiu, care sunt vitale pentru dezvoltarea plantelor. În acest scop, în agricultură se folosesc diverse săruri de potasiu. Cea mai populară este sarea de potasiu a acidului azotic, cunoscută sub numele de azotat de potasiu, indian sau azotat de potasiu.
- KOH (hidroxid de potasiu) este folosit în baterii pentru a usca gazele.
- Potasiu (carbonat de potasiu) este folosit pentru producerea sticlei optice de potasiu, la producerea îngrășămintelor, în procesele de purificare a gazelor, uscare și tăbăcire a pieilor.
- Peroxidul de potasiu și superoxidul absorb dioxidul de carbon și eliberează oxigen. Această proprietate este folosită pentru regenerarea oxigenului în măști de gaz, mine, submarine, nave spațiale.
- Cu ajutorul peroxizilor înălbiți țesăturile.
- Compușii de potasiu fac parte din diferite substanțe explozive și combustibile.
- Permanganatul de potasiu este utilizat pentru producerea de laborator a O2.
- Compușii de potasiu sunt utilizați în galvanizare și sinteza organică, în tehnologia laser și fotografie, în producția de acetilenă și oțeluri și piezoelectronica. Sunt folosite pentru lipirea metalelor și oțelurilor neferoase, pentru spălarea vaselor chimice.

Iodura de potasiu, nitratul de potasiu, carbonatul de potasiu sunt doar o mică parte din compușii de potasiu pe care îi oferă magazinul nostru de reactivi chimici. În Moscova și în regiunea Moscovei, cumpărarea de bunuri pentru laboratoare și producție la PrimeChemicalsGroup este convenabilă și profitabilă. Avem un serviciu excelent, avem livrare si posibilitate de autolivrare.

Potasiul este un element care se află în sistemul periodic al lui Mendeleev sub al 19-lea număr. Substanța este de obicei notă cu litera majusculă K (din latinescul Kalium). În nomenclatura chimică rusă, numele real al elementului a apărut datorită lui G.I. Hess în 1831. Inițial, potasiul a fost numit „al-kali”, care înseamnă „cenusa de plante” în arabă. Potasa caustică a devenit materialul pentru prima producere a substanței. Potasa caustică, la rândul său, a fost extrasă din potasiu, care era produsele de ardere a plantelor (carbonat de potasiu). H. Davy a devenit descoperitorul ei. Este de remarcat faptul că carbonatul de potasiu este prototipul unui detergent modern. Mai târziu a fost folosit pentru îngrășămintele folosite în agricultură, fabricarea sticlei și alte utilizări. În prezent, potasiu este un supliment alimentar care a trecut de înregistrarea oficială, iar potasiul s-a învățat să fie obținut în moduri complet diferite.

În natură, potasiul poate fi găsit doar sub formă de compuși cu alte elemente (de exemplu, apa de mare sau minerale), forma sa liberă nu se găsește deloc. Este capabil să se oxideze în aer liber într-o perioadă destul de scurtă de timp, precum și să intre în reacții chimice (de exemplu, când potasiul reacţionează cu apa, se formează alcalii).

Descrierea potasiului

Potasiul sub formă de substanță simplă este un metal alcalin. Se caracterizează printr-o culoare alb-argintie. Strălucirea apare instantaneu pe o suprafață proaspătă. Potasiul este un metal moale care poate fi ușor topit. Dacă substanța sau compușii ei sunt plasați în flacăra unui arzător, focul va căpăta o culoare roz-violet.

Proprietățile fizice ale potasiului

Potasiul este un metal foarte moale care poate fi tăiat cu ușurință cu un cuțit obișnuit. Duritatea sa Brinell este de 400 kN/m2 (sau 0,04 kgf/mm2). Are o rețea cristalină cubică centrată pe corp (5=5,33 A). Densitatea sa este de 0,862 g/cm 3 (20 0 C). Substanța începe să se topească la o temperatură de 63,55 0 С, să fiarbă - la 760 0 С. Are un coeficient de dilatare termică egal cu 8,33 * 10 -5 (0-50 0 С). Căldura sa specifică la o temperatură de 20 0 C este de 741,2 j / (kg * K) sau 0,177 cal / (g * 0 C). La aceeași temperatură, are o rezistență electrică specifică egală cu 7,118 * 10 -8 ohm * m. Coeficientul de temperatură al rezistenței electrice a metalului este de 5,8*10 -15.

Potasiul formează cristale cubice, grupa spațială I m3m, parametri celulari A= 0,5247 nm, Z = 2.

Proprietăți chimice

Potasiul este un metal alcalin. În acest sens, proprietățile metalice ale potasiului sunt tipice, la fel ca și alte metale similare. Elementul își arată activitatea chimică puternică și, în plus, acționează și ca un agent reducător puternic.Așa cum am menționat mai sus, metalul reacţionează activ cu aerul, fapt dovedit de apariţia peliculelor pe suprafaţa sa, drept urmare culoarea sa. devine plictisitoare. Această reacție poate fi observată cu ochiul liber. Dacă potasiul este în contact cu atmosfera pentru o perioadă suficient de lungă, atunci există posibilitatea distrugerii sale complete. Când reacţionează cu apa, are loc o explozie caracteristică. Acest lucru se datorează hidrogenului eliberat, care se aprinde cu o flacără caracteristică roz-violet. Și atunci când fenolftaleina este adăugată în apa care reacționează cu potasiul, aceasta capătă o culoare purpurie, ceea ce indică o reacție alcalină a hidroxidului de potasiu (KOH) rezultat.

Când un metal interacționează cu elemente precum Na, Tl, Sn, Pb, Bi, se formează compuși intermetalici

Aceste caracteristici ale potasiului indică necesitatea respectării anumitor reguli și condiții de siguranță în timpul depozitării substanței. Deci, substanța trebuie acoperită cu un strat de benzină, kerosen sau silicon. Acest lucru se face pentru a exclude complet contactul cu aerul sau apa.

Trebuie remarcat faptul că, la temperatura camerei, metalul reacţionează cu halogenii. Dacă este ușor încălzit, atunci interacționează ușor cu sulful. În cazul creșterii temperaturii, potasiul este capabil să se combine cu seleniul și telurul. Dacă temperatura crește la mai mult de 200 0 C într-o atmosferă de hidrogen, atunci se formează hidrură de KH, care este capabilă să se aprindă fără ajutor extern, adică. pe cont propriu. Potasiul nu interacționează deloc cu azotul, chiar dacă sunt create condițiile potrivite pentru aceasta (temperatura și presiune ridicate). Cu toate acestea, contactul dintre aceste două substanțe se poate face prin influențarea lor cu o descărcare electrică. În acest caz, se vor obține azida de potasiu KN 3 și nitrură de potasiu K 3 N. Dacă grafitul și potasiul sunt încălzite împreună, rezultă carburi KC 8 (la 300 ° C) și KC 16 (la 360 ° C).

Potasiul reacţionează cu alcoolii pentru a forma alcoolaţi. În plus, potasiul face polimerizarea olefinelor și diolefinelor mult mai rapidă. Haloalchilii și haloarilii, împreună cu al nouăsprezecelea element, au ca rezultat alchili de potasiu și arii de potasiu.

Structura electronică a atomului de potasiu

Potasiul are un nucleu atomic încărcat pozitiv (+19). În mijlocul acestui atom, există 19 protoni și 19 neutroni, care sunt înconjurați de patru orbite, unde 19 electroni sunt în mișcare constantă. Electronii sunt distribuiți în orbiti în următoarea ordine:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 .

Există doar 1 electron de valență în nivelul de energie exterior al unui atom de metal. Așa se explică faptul că absolut în toți compușii potasiul are o valență de 1. Spre deosebire de litiu și sodiu, acest electron este situat la o distanță mai îndepărtată de nucleul atomic. Acesta este motivul creșterii activității chimice a potasiului, ceea ce nu se poate spune despre cele două metale menționate. Astfel, învelișul exterior de electroni a potasiului este reprezentat de următoarea configurație:

În ciuda prezenței vacantei 3 p- și 3 d-orbitali, nu exista stare excitata.