potasiu este un metal alcalin al cărui simbol chimic este K. Numărul său atomic este 19 și este situat sub sodiu pe tabelul periodic. Este un metal moale care poate fi tăiat chiar cu un cuțit. De asemenea, este destul de ușor și poate pluti pe apă lichidă în timp ce reacționează energic..
Proaspăt tăiat, are o culoare alb-argintiu foarte strălucitoare, dar când este expus la aer se oxidează rapid și își pierde luciul, devenind cenușiu (aproape albăstrui, ca cel din imaginea de mai jos)..
Potasiul reacționează exploziv cu apa pentru a forma hidroxid de potasiu și hidrogen gazos. Tocmai acest gaz determină explozia reacției. Când arde în brichetă, atomii săi excitați vopsesc flacăra de o culoare liliac intensă; acesta este unul dintre testele tale calitative.
Este al șaptelea cel mai abundent metal din scoarța terestră și reprezintă 2,6% din greutatea sa. Se găsește în principal în roci magne, șisturi și sedimente, pe lângă minerale precum silvita (KCl). Spre deosebire de sodiu, concentrația sa în apă de mare este scăzută (0,39 g / L).
Potasiul a fost izolat în 1807 de chimistul englez Sir Humphrey Davy, prin electroliza unei soluții de hidroxid a acestuia, KOH. Acest metal a fost primul izolat prin electroliză și Davy i-a dat numele în engleză potasiu.
În Germania, totuși, denumirea de kalium a fost folosită pentru a se referi la metal. Tocmai din acest nume de familie vine litera „K”, folosită ca simbol chimic pentru potasiu.
Metalul în sine are o utilizare industrială redusă, dar produce mulți compuși utili. Cu toate acestea, din punct de vedere biologic, este mult mai important, deoarece este unul dintre elementele esențiale pentru corpul nostru.
La plante, de exemplu, favorizează realizarea fotosintezei, procesul osmozei. De asemenea, promovează sinteza proteinelor, favorizând astfel creșterea plantelor.
Indice articol
Din cele mai vechi timpuri, omul a folosit potasa ca îngrășământ, ignorând existența potasiului, cu atât mai puțin relația sa cu potasa. Aceasta a fost pregătită din cenușa trunchiurilor și frunzelor copacilor, la care s-a adăugat apă, care a fost evaporată ulterior.
Legumele conțin în principal potasiu, sodiu și calciu. Dar compușii de calciu sunt slab solubili în apă. Din acest motiv, potasa a fost un concentrat de compuși de potasiu. Cuvântul este derivat din contracția cuvintelor în engleză „pot” și „ash”.
În 1702, G. Ernst Stahl a sugerat o diferență între sărurile de sodiu și potasiu; Această sugestie a fost verificată de Henry Duhamel du Monceau în 1736. Deoarece nu se cunoaște compoziția exactă a sărurilor, Antoine Lavoiser (1789) a decis să nu includă alcalii în lista elementelor chimice..
În 1797, chimistul german Martin Klaproth a descoperit potasiu în mineralele leucită și lepidolit, pentru care a ajuns la concluzia că nu este doar un produs al plantelor.
În 1806, chimistul englez Sir Humphrey Davy a descoperit că legătura dintre elementele unui compus era de natură electrică..
Davy a izolat apoi potasiul prin electroliza hidroxidului de potasiu, observând globule de luciu metalic care s-au acumulat la anod. Numit metal cu cuvântul englez de etimologie potasiu.
În 1809, Ludwig Wilhelm Gilbert a propus denumirea de kalium (kalium) pentru potasiul lui Davy. Berzelius a evocat numele de kalium pentru a atribui potasiului simbolul chimic „K”.
În cele din urmă, Justus Liebig a descoperit în 1840 că potasiul este un element necesar pentru plante.
Potasiul metalic cristalizează în condiții normale în structura cubică (bcc) centrată pe corp. Acest lucru se caracterizează prin faptul că este puțin dens, ceea ce este de acord cu proprietățile potasiului. Un atom K este înconjurat de opt vecini, chiar în centrul unui cub și cu ceilalți atomi K localizați la vârfuri.
Această fază bcc este desemnată și ca fază K-I (prima). Când presiunea crește, structura cristalină se compactează cu faza cubică (fcc) centrată pe față. Cu toate acestea, este necesară o presiune de 11 GPa pentru ca această tranziție să aibă loc spontan..
Această fază fcc mai densă este cunoscută sub numele de K-II. La presiuni mai mari (80 GPa) și temperaturi mai scăzute (mai mici de -120 ° C), potasiul capătă o a treia fază: K-III. K-III se caracterizează prin capacitatea sa de a găzdui alți atomi sau molecule în cavitățile sale cristaline..
Există, de asemenea, alte două faze cristaline la presiuni și mai mari: K-IV (54 GPa) și K-V (90 GPa). La temperaturi foarte reci, potasiul prezintă chiar o fază amorfă (cu atomi de K dezordinați).
Configurația electronică a potasiului este:
[Ar] 4s1
Orbitalul 4s este cel mai exterior și, prin urmare, are singurul electron de valență. Acest lucru, în teorie, este responsabil pentru legătura metalică care menține atomii K împreună pentru a defini un cristal.
Din aceeași configurație electronică este ușor de înțeles de ce potasiul are întotdeauna (sau aproape întotdeauna) un număr de oxidare de +1. Când pierdeți un electron pentru a forma cationul K+, devine izoelectronic pentru gazul nobil argon, cu octetul său complet de valență.
În majoritatea compușilor derivați se presupune că potasiul se găsește ca K+ (chiar dacă legăturile dvs. nu sunt pur ionice).
Pe de altă parte, deși mai puțin probabil, potasiul poate câștiga un electron, având doi electroni în orbitalul său 4s. Astfel, calciul metalic devine izoelectronic:
[Ar] 4sDouă
Se spune apoi că a câștigat un electron și are un număr de oxidare negativ, -1. Când acest număr de oxidare este calculat într-un compus, se presupune existența anionului potasidic, K-.
Metal argintiu alb lucios.
39,0983 g / mol.
83,5 ºC.
759 ºC.
-0,862 g / cm3, la temperatura camerei.
-0,828 g / cm3, la punctul de topire (lichid).
Reacționează violent cu apa. Solubil în amoniac lichid, etilendiamină și anilină. Solubil în alte metale alcaline pentru a forma aliaje și în mercur.
1.4 în raport cu aerul luat ca 1.
8 mmHg la 432 ºC.
Stabil dacă este protejat de aer și umiditate.
Poate fi coroziv în contact cu metalele. La contact, poate provoca arsuri ale pielii și ale ochilor.
86 dynes / cm la 100 ° C.
2,33 kJ / mol.
76,9 kJ / mol.
29,6 J / (mol K).
0,82 pe scara Pauling.
Primul nivel de ionizare: 418,8 kJ / mol.
Al doilea nivel de ionizare: 3,052 kJ / mol.
Al treilea nivel de ionizare: 4.420 kJ / mol.
227 pm.
203 ± 12 pm.
83,3 µm / (mK) la 25 ° C.
102,5 W / (m K).
72 nΩ · m (la 25 ºC).
0,4 pe scara Mohs.
Potasiul apare ca trei izotopi principali: 39K (93,258%),41K (6,73%) și 40K (0,012%, emisie β radioactivă)
Compușii de potasiu au numărul de oxidare +1 în mod implicit (cu excepții foarte speciale). Prin urmare, în nomenclatura stocului (I) la sfârșitul numelor este omis; iar în nomenclatura tradițională, numele se termină cu sufixul -ico.
De exemplu, KCl este clorură de potasiu, nu clorură de potasiu (I). Denumirea sa tradițională este clorură de potasiu sau monoclorură de potasiu, conform nomenclaturii sistematice.
În rest, cu excepția cazului în care sunt nume foarte frecvente sau de minerale (cum ar fi silvinul), nomenclatura din jurul potasiului este destul de simplă.
Potasiul nu se găsește în natură sub formă metalică, dar poate fi obținut industrial sub această formă pentru anumite utilizări. Se găsește în principal la ființe vii, sub forma ionică (K+). În general, este principalul cation intracelular.
Potasiul este prezent în numeroși compuși, cum ar fi hidroxidul de potasiu, acetat sau clorură etc. De asemenea, face parte din aproximativ 600 de minerale, inclusiv silvita, alunita, carnalita etc..
Potasiul formează aliaje cu alte elemente alcaline, cum ar fi sodiu, cesiu și rubidiu. De asemenea, formează aliaje ternare cu sodiu și cesiu, prin așa-numitele fuziuni eutectice..
Potasiul constituie, împreună cu azotul și fosforul, cei trei nutrienți principali ai plantelor. Potasiul este absorbit de rădăcini sub formă ionică: un proces favorizat de existența unor condiții adecvate de umiditate, temperatură și oxigenare.
Reglează deschiderea și închiderea stomatelor foliare: activitate care permite absorbția dioxidului de carbon, care se combină cu apa în timpul fotosintezei pentru a forma glucoză și oxigen; Aceștia sunt agenți generatori de ATP care constituie principala sursă de energie a ființelor vii.
Facilitează sinteza unor enzime legate de creșterea plantelor, pe lângă amidon, o substanță de rezervă de energie. De asemenea, intervine în osmoza: un proces necesar absorbției radiculare a apei și a mineralelor; iar în creșterea apei prin xilem.
Cloroza este o manifestare a unui deficit de potasiu la plante. Se caracterizează prin faptul că frunzele își pierd verdeața și se îngălbenesc, cu marginile arse; și în cele din urmă, apare defolierea, cu o întârziere în creșterea plantelor.
La animale, în general, potasiul este principalul cation intracelular cu o concentrație de 140 mmol / L; în timp ce concentrația extracelulară variază între 3,8 și 5,0 mmol / L. 98% din potasiul corpului este limitat la compartimentul intracelular.
Deși aportul de potasiu poate varia între 40 și 200 mmol / zi, concentrația sa extracelulară este menținută constantă prin reglarea excreției renale. Hormonul aldosteron, care reglează secreția de potasiu la nivelul tuburilor colectoare și distale, este implicat în acest lucru..
Potasiul este responsabilul central pentru menținerea osmolarității intracelulare și, prin urmare, este responsabil pentru menținerea integrității celulare.
Deși membrana plasmatică este relativ permeabilă la potasiu, concentrația sa intracelulară este menținută de activitatea enzimei Na, ATPaza (pompă de sodiu și potasiu) care îndepărtează trei atomi de sodiu și introduce doi atomi de potasiu.
Celule excitabile, formate din neuroni și celule musculare striate și netede; iar celulele musculare striate, formate din celule musculare scheletice și cardiace, toate sunt capabile să formeze potențiale de acțiune.
Interiorul celulelor excitabile este încărcat negativ în raport cu exteriorul celulei, dar, atunci când este corect stimulat, crește permeabilitatea membranei plasmatice a celulelor la sodiu. Acest cation pătrunde prin membrana plasmatică și transformă interiorul celulei în pozitiv..
Fenomenul care apare se numește potențial de acțiune, care are un set de proprietăți, printre care este capabil să se răspândească în întregul neuron. O comandă emisă de creier călătorește ca potențial de acțiune către un mușchi dat pentru a-l contracta..
Pentru ca un nou potențial de acțiune să apară, interiorul celulei trebuie să aibă o sarcină negativă. Pentru a face acest lucru, există o ieșire de potasiu din interiorul celulei, readucându-l la negativitatea inițială. Acest proces se numește repolarizare, fiind o funcție principală a potasiului.
Prin urmare, se spune că formarea potențialelor de acțiune și inițierea contracției musculare este o responsabilitate comună a sodiului și a potasiului..
Potasiul are alte funcții la om, cum ar fi tonusul vascular, controlul tensiunii arteriale sistemice și motilitatea gastro-intestinală..
O creștere a concentrației plasmatice de potasiu (hiperkaliemie) produce o serie de simptome precum anxietate, greață, vărsături, dureri abdominale și nereguli în electrocardiogramă. Unda T legată de repolarizarea ventriculară este înaltă și largă.
Această înregistrare este explicată deoarece, atunci când crește concentrația extracelulară de potasiu, acesta părăsește exteriorul celulei mai încet, deci repolarizarea ventriculară este mai lentă.
O scădere a concentrației plasmatice de potasiu (hipocalcemie), prezintă, printre altele, următoarele simptome: slăbiciune musculară, scăderea motilității intestinale, scăderea filtrării glomerulare, aritmie cardiacă și aplatizarea undei T a electrocardiogramei.
Unda T este scurtată, deoarece prin scăderea concentrației extracelulare de potasiu, ieșirea sa către exteriorul celulei este facilitată și durata repolarizării scade.
Potasiul se găsește în principal în roci magmatice, șisturi și sedimente. De asemenea, în minerale precum muscovitul și ortoclasa, care sunt insolubile în apă. Orthoclase este un mineral care apare de obicei în roci magmatice și granit.
Potasiul este prezent și în compușii minerali solubili în apă, cum ar fi carnalitul (KMgCl36HDouăO), silvita (KCl) și landbeinite [KDouăMgDouă(SW4)3], găsit în albiile lacului uscat și pe fundul mării.
În plus, potasiul se găsește în saramură și ca produs al incinerării trunchiurilor și frunzelor plantelor într-un proces utilizat pentru producerea de potasiu. Deși concentrația sa în apă de mare este scăzută (0,39 g / L), este folosită și pentru obținerea potasiului.
Potasiul este prezent în depozite mari, precum cel din Saskatchewan, Canada, bogat în silvit mineral (KCl) și capabil să producă 25% din consumul de potasiu din lume. Lichidele reziduale saline pot conține o cantitate semnificativă de potasiu, sub formă de KCl.
Potasiul este produs prin două metode: electroliză și termică. În electroliză, metoda utilizată de Davy pentru izolarea potasiului a fost urmată fără modificări majore..
Cu toate acestea, această metodă din punct de vedere industrial nu a fost eficientă, deoarece punctul de topire ridicat al compușilor de potasiu topit trebuie scăzut..
Metoda de electroliză a hidroxidului de potasiu a fost utilizată industrial în anii 1920. Metoda termică a înlocuit-o, însă a devenit metoda dominantă din 1950 pentru producerea acestui metal..
În metoda termică, potasiul este produs prin reducerea clorurii de potasiu topit la 870 ºC. Acesta este alimentat continuu într-o coloană de distilare ambalată cu sare. Între timp, vaporii de sodiu trec prin coloană pentru a produce reducerea clorurii de potasiu..
Potasiul este cea mai volatilă componentă a reacției și se acumulează în partea de sus a coloanei de distilare, unde este colectat continuu. Producția de potasiu metalic prin metoda termică poate fi conturată în următoarea ecuație chimică:
Na (g) + KCl (l) => K (l) + NaCl (l)
Procesul Griesheimer, care utilizează reacția fluorurii de potasiu cu carbura de calciu, este, de asemenea, utilizat în producția de potasiu:
2 KF + CaCDouă => 2 K + CaFDouă + 2 C
Potasiul este un element foarte reactiv care reacționează rapid cu oxigenul pentru a forma trei oxizi: oxid (KDouăO), peroxid (KDouăSAUDouă) și superoxid (KODouă) potasiu.
Potasiul este un element puternic reducător, motiv pentru care se oxidează mai repede decât majoritatea metalelor. Este folosit pentru a reduce sărurile metalice, înlocuind potasiul cu metalul din sare. Această metodă permite obținerea de metale pure:
MgClDouă + 2 K => Mg + 2 KCl
Potasiul reacționează puternic cu apa pentru a forma hidroxid de potasiu și eliberează hidrogen gazos exploziv (imaginea de mai jos):
Hidroxidul de potasiu poate reacționa cu dioxidul de carbon pentru a produce carbonat de potasiu.
Potasiul reacționează cu monoxidul de carbon la o temperatură de 60 ° C pentru a produce un carbonil exploziv (K6C6SAU6). De asemenea, reacționează cu hidrogenul la 350 ° C, formând o hidrură. De asemenea, este foarte reactiv cu halogeni și explodează în contact cu brom lichid..
Exploziile apar și atunci când potasiul reacționează cu acizi halogenați, cum ar fi acidul clorhidric, iar amestecul este lovit sau agitat puternic. Potasiul topit reacționează în continuare cu sulful și hidrogenul sulfurat.
Reacționează cu compuși organici care conțin grupe active, dar este inert față de hidrocarburile alifatice și aromatice. Potasiul reacționează lent cu amoniacul pentru a forma potasomină (KNHDouă).
Spre deosebire de sodiu, potasiul reacționează cu carbonul sub formă de grafit pentru a forma o serie de compuși interlaminari. Acești compuși au raporturi atomice carbon-potasiu: 8, 16, 24, 36, 48, 60 sau 1; adică KC60, de exemplu.
Nu există prea multă cerere industrială de potasiu metalic. Majoritatea acestuia este transformat în superoxid de potasiu, utilizat în aparatele de respirație, deoarece eliberează oxigen și elimină dioxidul de carbon și vaporii de apă..
Aliajul NaK are o capacitate mare de absorbție a căldurii, motiv pentru care este utilizat ca agent de răcire în unele reactoare nucleare. De asemenea, metalul vaporizat a fost utilizat în turbine.
KCl este utilizat în agricultură ca îngrășământ. Este, de asemenea, utilizat ca materie primă pentru producerea altor compuși de potasiu, cum ar fi hidroxidul de potasiu.
De asemenea, cunoscut sub numele de potasiu caustic, KOH, este utilizat la fabricarea săpunurilor și detergenților.
Reacția sa cu iod produce iodură de potasiu. Această sare este adăugată la sarea de masă (NaCl) și se hrănește pentru a proteja împotriva deficitului de iod. Hidroxidul de potasiu este utilizat la fabricarea bateriilor alcaline.
De asemenea, cunoscut sub numele de salbatic, KNO3, se folosește ca îngrășământ. În plus, este utilizat în elaborarea artificiilor; ca conservant alimentar și în sticlă de întărire.
Se utilizează în producția de îngrășăminte și producția de alum de potasiu.
Se folosește la fabricarea ochelarilor, în special la cei folosiți la fabricarea televizoarelor.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.