Potas (k)

Wyjaśniamy, jakie potas, jego historia, struktura chemiczna, właściwości fizyczne i chemiczne, reakcje, zastosowania i więcej.

Co to jest potas?

On potas Jest to metal alkaliczny, którego symbol chemiczny to k. Jego liczba atomowa wynosi 19 i znajduje się poniżej sodu w stoliku okresowym. Jest to miękki metal, który można nawet wyciąć nożem. Ponadto jest dość lekki i może unosić się na ciekłej wodzie, reagując energicznie.

Po prostu wycięte, przedstawia bardzo jasny srebrny kolor, ale po wystawieniu na powietrze utlenia się.

Potas reaguje wybuchowo z wodą, tworząc wodorotlenek potasu i wodór gazowy. Dokładnie ten gaz jest przyczyną wybuchowości reakcji. Kiedy płonie w zapalniczce, ich wzbudzone atomy wiążą płomień intensywnego liliowego koloru; To jeden z jego dowodów jakościowych.

Jest to najliczniejszy siódmy w skorupie Ziemi i stanowi 2,6% jej masy. Występuje głównie w skałach magmowych, lutitach i osadach, oprócz minerałów, takich jak Silvita (KCl). W przeciwieństwie do sodu, jego stężenie w wodzie morskiej jest niskie (0,39 g/l).

Historia potasu

Potaż

Od starożytności człowiek używał potassów jako nawozu, ignorując istnienie potasu, a tym bardziej jego związek z potassą. Zostało to przygotowane z popiołów pni i liści drzew, do których dodano wodę, które następnie wyparowano.

Warzywa zawierają głównie potas, sód i wapń. Ale związki wapnia są mało rozpuszczalne w wodzie. Z tego powodu potassa była koncentratem związków potasowych. Słowo pochodzi od skurczu angielskich słów „garnek” i „popiół”.

W 1702 r. G. Ernst Stahl zasugerował różnicę między sodami sodowymi i potasowymi; sugestia, którą udowodnił Henry Duhamel Du Monceau, w 1736 roku. Ponieważ dokładny skład soli nie był znany, Antoine Lavoiser (1789) postanowił nie uwzględniać alkaliów na liście pierwiastków chemicznych.

Odkrycie

W 1797 r. Niemiecki chemik Martin Klaproth odkrył potassa w leuki i lepidolite minerały, więc doszedł do wniosku, że nie był to tylko produkt roślin.

W 1806 r. Angielski chemik Sir Humphrey Davy odkrył, że związek między pierwiastkami związku miał charakter elektryczny.

Następnie Davy izolował potas poprzez elektrolizę wodorotlenku potasu, obserwując metaliczne globule jasności, które gromadziły się w anodzie. Nazwał metal słowem angielskiego etymologii potasu.

W 1809 roku Ludwig Wilhelm Gilbert zaproponował nazwę Kalium (Kalio) dla potasu Davy'ego. Berzelius wywołał nazwę Kalium, aby przypisać symbol chemiczny „K” do potasu.

Wreszcie, Justus Liebig w 1840 r. Odkrył, że potas był niezbędnym elementem dla roślin.

Struktura elektroniczna i konfiguracja potasu

Metalowe potas krystalizuje w normalnych warunkach w strukturze sześciennej skoncentrowanej na ciele (BCC). Charakteryzuje się tym, że jest mało gęsty, co zgadza się z właściwościami potasu. Atom K jest otoczony ośmiu sąsiad.

Ta faza BCC jest również oznaczona jako faza K-I (pierwsza). Gdy ciśnienie wzrasta, struktura krystaliczna jest kompaktowa na fazę sześcienną wyśrodkowaną na twarzach (FCC, przez twarz skoncentrowaną w sześciennym). Jednak potrzebne jest ciśnienie 11 GPA, aby takie przejście nastąpiło spontanicznie.

Ta faza FCC, gęstsza, jest znana jako K-II. Do wyższych ciśnień (80 GPa) i niższych temperatur (niższe niż -120 ° C), potas nabiera trzeciej fazy: k -iii. K-III charakteryzuje się jego zdolnością do przechowywania innych atomów lub cząsteczek w jej krystalicznych jamach.

Może ci służyć: masa: koncepcja, właściwości, przykłady, obliczenia

Istnieją również dwie inne fazy krystaliczne do jeszcze większych ciśnień: K-IV (54 GPA) i K-V (90 GPa). W bardzo niskich temperaturach potas wykazuje fazę amorficzną (z nieuporządkowanymi atomami K).

Numer utleniania

Konfiguracja elektroniczna potasu to:

[Ar] 4s¹

Orbital 4S jest najbardziej zewnętrzny, a zatem ma jedyny elektron w Walencji. To teoretycznie odpowiada za metalowy łącznik, który utrzymuje atomy K, aby zdefiniować kryształ.

Z tej samej konfiguracji elektronicznej łatwo zrozumieć, dlaczego potas zawsze ma (lub prawie zawsze) liczbę utleniania +1. Kiedy stracisz elektron, aby utworzyć Kation K⁺, Staje się izolektroniczny do szlachetnego gazu argonowego, z pełnym okTETEM WALENCJI.

W większości jego związków pochodnych zakłada się, że potas jest jak k⁺ (Nawet jeśli twoje linki nie są czysto jonowe).

Z drugiej strony, choć mniej prawdopodobne, potas może wygrać elektron, mając dwa elektrony na orbicie 4s. Zatem staje się izolektroniczny do metalu wapnia:

[Ar] 4s²

Następnie mówi się, że wygrał elektron i ma negatywny numer utleniania, -1. Gdy ten liczba utleniania jest obliczana w związku, zakłada się istnienie anionu Potasuro, k^-.

Właściwości potasu

Wygląd

Jasny biały srebrny metal.

Skuteczne obciążenie jądrowe

Efektywne obciążenie jądrowe potasu wynosi +1. Ma niską energię jonizacyjną, więc ma dużą łatwość utraty jedynego elektronu obecnego w swojej zewnętrznej warstwie.

Masa cząsteczkowa

39 0983 g/mol.

Temperatura topnienia

83,5 ° C.

Punkt wrzenia

759 ° C.

Gęstość

-0,862 g/cm³, w temperaturze pokojowej.

-0,828 g/cm³, W temperaturze topnienia (ciecz).

Rozpuszczalność

Reaguj gwałtownie wodą. Rozpuszczalne w ciekłym amoniaku, etyllendiaminie i anilinie. Rozpuszczalne w innych metalach alkalicznych w celu tworzenia stopów i rtęci.

Gęstość pary

1.4 w relacjach powietrznych wziętych jako 1.

Ciśnienie pary

8 mmHg w 432 ºC.

Stabilność

Stabilny, jeśli jest chroniony przed powietrzem i wilgocią.

Korozja

Może być żrący w kontakcie z metali. Przez kontakt może to powodować oparzenia skóry i oczu.

Napięcie powierzchniowe

86 Dynas/cm w 100 ° C.

Fusion Heat

2,33 kJ/mol.

Ciepło parowe

76,9 kJ/mol.

Molowa pojemność termiczna

29,6 j/(mol · k).

Elektronialiczność

0,82 w skali Pauling.

Energie jonizacyjne

Pierwszy poziom jonizacji: 418,8 kJ/mol.

Drugi poziom jonizacji: 3.052 kJ/mol.

Trzeci poziom jonizacji: 4.420 kJ/mol.

Radio atomowe

227 PM.

Radio Kowalencyjne

203 ± 12 pm.

Rozszerzalność cieplna

83,3 µm/(m · k) w 25 ° C.

Przewodność cieplna

102,5 W/(M · K).

Rezystancja

72 nω · m (przy 25 ° C).

Twardość

0,4 w skali MOHS.

Naturalne izotopy

Potas jest prezentowany głównie jako trzy izotopy: ³⁹K (93 258 %),⁴¹K (6,73 %) i ⁴⁰K (0,012 %, emisja radioaktywna β)

Nomenklatura

Związki potasowe mają domyślnie numer utleniania +1 (z wyjątkiem bardzo specjalnych wyjątków). Dlatego w nomenklaturze zapasowej (i) jest pominięte na końcu nazw; A w tradycyjnej nomenklaturze nazwy kończą się na sufiks -ico.

Na przykład KCl to chlorek potasu, a nie chlorek potasu (i). Jego tradycyjna nazwa to chlorek potasowy lub monoklorek potasowy, zgodnie z systematyczną nomenklaturą.

Reszty, chyba że są bardzo powszechne lub mineralne (takie jak Silvina), nomenklatura wokół potasu jest dość prosta.

Może ci służyć: zmiany chemiczne: cechy, przykłady, typy

Kształty

Potas nie występuje w naturze w formie metalicznej, ale można go uzyskać przemysłowo w tej formie dla niektórych zastosowań. Znajduje się przede wszystkim w żywych istotach, w formie jonowej (k⁺). Ogólnie jest to główny kation wewnątrzkomórkowy.

Potas jest obecny w licznych związkach, takich jak wodorotlenek, octan lub chlorek potasowy itp. Jest także częścią około 600 minerałów, w tym La Silvita, La Alunita, La Carnalita itp.

Potas tworzy stopy z innymi pierwiastkami alkalicznymi, takimi jak sód, cez i rubidium. Tworzy również stopnie noundalne z sodem i cezem, przez SO -Called Eutktyczne fuzje.

Artykuł biologiczny

Podłogi

Potas stanowi, wraz z azotem i fosforem, trzy główne składniki odżywcze roślin. Jest wchłaniany przez korzenie w formie jonowej: proces faworyzowany przez istnienie odpowiedniej wilgotności, temperatury i utleniania.

Zwierząt

U zwierząt ogólnie potas jest głównym kationem wewnątrzkomórkowym o stężeniu 140 mmol/L; podczas gdy stężenie zewnątrzkomórkowe waha się między 3,8 a 5,0 mmol/l. 98 % potasu ciała ogranicza się w przedziale wewnątrzkomórkowym.

Repolaryzacja komórek

Tworzenie potencjałów czynnościowych i początek skurczu mięśni jest wspólną odpowiedzialnością za sód i potas.

Inne funkcje

Potas wypełnia inne funkcje u ludzi, takie jak napięcie naczyniowe, kontrola ogólnoustrojowego ciśnienia krwi i ruchliwość przewodu pokarmowego.

Gdzie jest potas i produkcja

Silvita Crystal, który składa się z praktycznie chlorku potasu. Źródło: Rob Lavinsky, Irocks.COM-CC-BY-SA-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]

Potas występuje głównie w skałach magmowych, lutitas i osadach. Ponadto w minerałach, takich jak muskowit i ortoklaza, które są nierozpuszczalne w wodzie. Ortoklaza jest minerałem, który jest zwykle prezentowany w skałach magmowych i granitowych.

Potas jest również obecny w rozpuszczalnych w wodzie związkach mineralnych, takich jak Carnalite (KMGCL₃· 6H₂O), la Silvita (kcl) i landbeinita [k₂Mg₂(POŁUDNIOWY ZACHÓD₄)₃], które znajdują się w suchych łóżkach jezior i dna morskiego.

Ponadto potas występuje w Salmuelas i jako produkt spalania pni i liści roślin w procesie stosowanym do produkcji potassów. Chociaż jego stężenie w wodzie morskiej jest niskie (0,39 g/l), służy również do uzyskania potasu.

Potas został zaprezentowany w dużych depozytach, takich jak istniejący w Saskatchewan, w Kanadzie, bogaty w minerał Silvita (KCL) i zdolny do wytworzenia 25 % globalnego spożycia potasu. Płyny odpadowe Salinas mogą zawierać znaczną ilość potasu w postaci KCl.

Elektroliza

Potas jest wytwarzany dwiema metodami: elektroliza i termiczna. W elektrolizy zastosowano metodę stosowaną przez Davy'ego do izolowania potasu, bez wielkich modyfikacji.

Jednak ta metoda z punktu przemysłowego nie była wydajna, ponieważ wysoki punkt topnienia stopionego związków potasowych musi zostać zmniejszony.

Metodę elektrolizy wodorotlenku potasu zastosowano przemysłowo w latach dwudziestych. Metoda termiczna mimo to wyparła ją i stała się dominującą metodą z 1950 r. Do produkcji tego metalu.

Metoda termiczna

W metodzie termicznej potas powstaje przez zmniejszenie stopionego chlorku potasu w temperaturze 870 ° C. To ciągle zasila kolumnę destylacyjną wypełnioną solą. Tymczasem para sodu przechodzi przez kolumnę, aby wytworzyć zmniejszenie chlorku potasu.

Może ci służyć: azotany: właściwości, struktura, nomenklatura, szkolenie

Potas jest najbardziej lotnym składnikiem reakcji i gromadzi się na górze kolumny destylacji, gdzie jest ciągle zbierany. Produkcja metalicznych potasu metodą termiczną można schematyzować w następującym równaniu chemicznym:

Na (g) +kcl (l) => k (l) +NaCl (l)

Proces Griesheimera jest również stosowany w produkcji potasu, który wykorzystuje reakcję fluorku potasu z węglikiem wapniowym:

2 kf +cac₂     => 2 k +kawa₂    +     2 c

Reakcje

Nieorganiczny

Potas jest bardzo reaktywny element, który szybko reaguje z tlenem, tworząc trzy tlenki: tlenk (k₂O), nadtlenek (k₂ALBO₂) i nadtlenki (Ko₂) Potas.

Potas jest elementem silnie redukującym, więc utlenia się szybciej niż większość metali. Służy do zmniejszenia soli metalowych, zastępując potas na metal solny. Ta metoda pozwala uzyskać czyste metale:

MGCL₂    +     2 k => mg +2 kcl

Potas silnie reaguje z wodą, tworząc wodorotlenek potasu i uwalniał wybuchowy gaz wodoru (niższy obraz):

Metalliczne potas reagujący z wodnym roztworem fenoloftaleiny, który jest barwiony z fioletowego czerwieni przez uwalnianie jonów OH na medium. Zwróć uwagę na tworzenie gazu wodorowego. Źródło: Ozone Aurora i Philip Evans przez Wikipedię.

Wodorotlenek potasu może reagować z dwutlenek węgla, wytwarzając węglan potasowy.

Potas reaguje z tlenkiem węgla w temperaturze 60 ° C w celu uzyskania wybuchowego karbonylu (k₆C₆ALBO₆). Reaguje również z wodorem w temperaturze 350 ° C, tworząc wodorot. Jest również wysoce reaktywny z halogenami i eksploduje w kontakcie z ciekłym bromem.

Wybuchy są również wytwarzane, gdy reaguje potas za pomocą kwasów fluorogenowanych, takich jak kwas solny, a mieszanina jest silnie pobita lub wstrząśnięta. Stopione potas reaguje również z siarką i siarkowodorem.

Organiczny

Reaguje ze związkami organicznymi zawierającymi grupy aktywne, ale jest obojętne od węglowodorów alifatycznych i aromatycznych. Potas reaguje powoli z amonu z tworzeniem potasominy (knh₂).

W przeciwieństwie do sodu, potas reaguje z węglem w postaci grafitu, tworząc serię związków interlaminarnych. Związki te mają relacje atomowe z potasem węgla: 8, 16, 24, 36, 48, 60 lub 1; to znaczy, KC₆₀, Na przykład.

Zastosowanie potasu

Metalowy potas

Nie ma dużego zapotrzebowania przemysłowego na metalowy potas. Większość z nich staje się nadtlenkiem potasu, stosowanym w urządzeniach oddychających, ponieważ uwalnia tlen i eliminuje dwutlenek węgla i pary wodne.

Stop Nak ma dużą zdolność absorpcji ciepła, więc jest stosowany jako czynnik chłodniczy w niektórych reaktorach jądrowych. Również odparowany metal był używany w turbinach.

Związki

Chlorek

KCl jest stosowany w rolnictwie jako nawóz. Jest również stosowany jako surowiec do produkcji innych związków potasowych, takich jak wodorotlenek potasu.

Wodorotlenek

W produkcji mydeł i detergentów znanych również jako potass żrący jest używany.

Jego reakcja z jodem wytwarza jodek potasowy. Ta sól jest dodawana do soli stołowej (NaCl) i na paszę, aby chronić ją przed niedoborem jodu. Wodorotlenek potasu jest stosowany w produkcji akumulatorów alkalicznych.

Azotan

Znany również jako Salitre, Kno₃, jest używany jako nawóz. Ponadto jest używany w opracowaniu fajerwerków; jako konserwujący żywność i utwardzanie szkła.

Chromat

Jest stosowany w produkcji nawozów i produkcji aluminium potasu.

Węglan

Jest stosowany w produkcji szkła, zwłaszcza tych stosowanych w produkcji telewizji.

Bibliografia

1. Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). MC Graw Hill.
2. Potas. Źródło: w:.Wikipedia.org
3. Potas. Encyclopædia Britannica. Odzyskane z: Britannica.com