Naturalny potas. Potas jest metalem o dużym znaczeniu biogennym. Związki tlenu

Plan:

1 Historia i pochodzenie nazwy
2 Będąc w naturze
- 2.1 Depozyty
3 Odbiór
4 Właściwości fizyczne
5 Właściwości chemiczne
- 5.1 Interakcja z substancjami prostymi
- 5.2 Interakcja z substancjami złożonymi
- 5.3 Związki tlenu
- 5.4 Wodorotlenek
6 Zastosowanie
- 6.1 Ważne połączenia
7 Rola biologiczna
- 7.1 Potas w organizmie człowieka
8 izotopów

Wstęp

Potas- element głównej podgrupy pierwszej grupy, czwartego okresu układ okresowy pierwiastki chemiczne DI Mendelejew, o liczbie atomowej 19. Oznaczone symbolem K(łac. Kalium). Prosta substancja potas(Numer CAS: 7440-09-7) to miękki metal alkaliczny o srebrzystobiałej barwie.

W naturze potas występuje tylko w związkach z innymi pierwiastkami, np woda morska, a także w wielu minerałach. Utlenia się bardzo szybko na powietrzu i bardzo łatwo przedostaje się do wnętrza reakcje chemiczne, zwłaszcza z wodą, tworząc zasadę. Na wiele sposobów właściwości chemiczne potas są bardzo zbliżone do sodu, jednak z punktu widzenia funkcji biologicznej i wykorzystania przez komórki organizmów żywych nadal się od siebie różnią.

1. Historia i pochodzenie nazwy

Potas (a dokładniej jego związki) był stosowany już w starożytności. Zatem produkcja potażu (który był używany jako detergent) istniała już w XI wieku. Popiół powstały podczas spalania słomy lub drewna zadano wodą, a powstały roztwór (ług) odparowano po przefiltrowaniu. Sucha pozostałość oprócz węglanu potasu zawierała siarczan potasu K2SO4, sodę i chlorek potasu KCl.

W 1807 roku angielski chemik Davy wyizolował potas metodą elektrolizy stopionego wodorotlenku potasu (KOH) i nazwał go „potasowy”(łac. potas; nazwa ta jest nadal używana w języku angielskim, francuskim, hiszpańskim, portugalskim i polskim). W 1809 roku L. V. Gilbert zaproponował nazwę „potas” (łac. kalium, z arabskiego. al-kali - potas). Nazwa ta znalazła się w niemiecki, stamtąd do większości języków Północy i Europa Wschodnia(w tym rosyjski) i „wygrał” przy wyborze symbolu tego elementu - K.

2. Bycie na łonie natury

Nie znaleziono w stanie wolnym. Potas jest częścią sylwinu KCl, sylwinitu KCl NaCl, karnalitu KCl MgCl 2 6H 2 O, kainitu KCl MgSO 4 6H 2 O, występuje także w popiele niektórych roślin w postaci węglanu K 2 CO 3 (potażu). Potas występuje we wszystkich komórkach (patrz sekcja poniżej Rola biologiczna). Clarke'a potasu w skorupie ziemskiej wynosi 2,4% (5. najobficiej występujący metal, 7. najobficiej występujący pierwiastek w skorupie). Stężenie w wodzie morskiej wynosi 380 mg/l.

2.1. Depozyty

Największe złoża potażu znajdują się w Kanadzie (producent PotashCorp), Rosji (OJSC Uralkali, Berezniki, OJSC Silvinit, Solikamsk, Terytorium Perm, złoże rudy potażu Wierchnekamsk), Białorusi (PO Białoruśkali, Soligorsk, złoże rudy potasu Starobinskoe).

3. Odbiór

Potas, podobnie jak inne metale alkaliczne, otrzymuje się przez elektrolizę stopionych chlorków lub zasad. Ponieważ chlorków jest więcej wysoka temperatura topienie (600-650°C), wówczas elektrolizę wyprostowanych zasad częściej prowadzi się z dodatkiem sody lub potażu (do 12%). Podczas elektrolizy stopionych chlorków na katodzie uwalnia się stopiony potas, a na anodzie chlor:
K + + mi − → K
2Cl − − 2e − → Cl 2

Podczas elektrolizy zasad na katodzie uwalnia się również stopiony potas, a na anodzie tlen:
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. Powstały potas zbiera się w postaci stopionej w cylindrze. Anoda jest również wykonana w postaci cylindra z niklu (do elektrolizy zasad) lub z grafitu (do elektrolizy chlorków).

4. Właściwości fizyczne

Potas pod warstwą THF

Potas jest srebrzystą substancją o charakterystycznym połysku na świeżo utworzonej powierzchni. Bardzo lekki i topliwy. Stosunkowo dobrze rozpuszcza się w rtęci, tworząc amalgamaty. Dodatek potasu (oraz jego związków) do płomienia palnika powoduje zabarwienie płomienia na charakterystyczny różowo-różowy kolor. fioletowy.

Potas aktywnie oddziałuje z wodą. Uwolniony wodór zapala się, a jony potasu nadają płomieniowi fioletowy kolor. Roztwór fenoloftaleiny w wodzie zmienia kolor na szkarłatny, co świadczy o alkalicznej reakcji utworzonego KOH.

5. Właściwości chemiczne

Potas pierwiastkowy, podobnie jak inne metale alkaliczne, wykazuje typowe właściwości metaliczne, jest bardzo aktywny chemicznie i jest silnym środkiem redukującym. W powietrzu świeży kawałek szybko blaknie z powodu tworzenia się warstw związków (tlenków i węglanów). Przy dłuższym kontakcie z atmosferą może całkowicie się zawalić. Reaguje wybuchowo z wodą. Należy go przechowywać pod warstwą benzyny, nafty lub silikonu, aby zapobiec kontaktowi powietrza i wody z jego powierzchnią. Potas tworzy związki międzymetaliczne z Na, Tl, Sn, Pb, Bi.

5.1. Interakcja z substancjami prostymi

Potas w temperaturze pokojowej reaguje z tlenem atmosferycznym i halogenami; praktycznie nie reaguje z azotem (w przeciwieństwie do litu i sodu). Po umiarkowanym ogrzaniu reaguje z wodorem, tworząc wodorek (200-350 °C):

z chalkogenami (100-200 °C, E = S, Se, Te):

Kiedy potas spala się w powietrzu, powstaje ponadtlenek potasu KO 2 (z domieszką K 2 O 2):

W reakcji z fosforem w obojętnej atmosferze powstaje fosforek zielony(200°C):

5.2. Interakcja z substancjami złożonymi

W temperaturze pokojowej potas aktywnie reaguje z wodą i kwasami i rozpuszcza się w ciekłym amoniaku (-50 °C), tworząc ciemnoniebieski roztwór.

Potas głęboko regeneruje rozcieńczony kwasy siarkowy i azotowy:

Kiedy metaliczny potas łączy się z zasadami, redukuje wodór grupy hydroksylowej:

Po umiarkowanym ogrzaniu reaguje z gazowym amoniakiem, tworząc amid (65-105 °C):

Potas metaliczny reaguje z alkoholami, tworząc alkoholany:

Alkoholany metali alkalicznych (w tym przypadku etanian potasu) są bardzo mocnymi zasadami i są szeroko stosowane w syntezie organicznej.

5.3. Związki tlenu

Kiedy potas reaguje z tlenem atmosferycznym, nie tworzy tlenku, ale nadtlenku i ponadtlenku:

Tlenek potasu można otrzymać przez ogrzewanie metalu do temperatury nieprzekraczającej 180 °C w środowisku zawierającym bardzo mało tlenu lub przez ogrzewanie mieszaniny nadtlenku potasu z metalicznym potasem:

Tlenki potasu mają wyraźne właściwości zasadowe i reagują gwałtownie z wodą, kwasami i tlenki kwasowe. Nie mają one żadnego praktycznego znaczenia. Nadtlenki to żółtawo-białe proszki, które rozpuszczalne w wodzie tworzą zasady i nadtlenek wodoru:

Radziecka izolacyjna maska gazowa IP-5

Nieruchomość do wymiany dwutlenek węgla ponieważ tlen jest stosowany w izolacyjnych maskach gazowych i na łodziach podwodnych. Jako absorber stosuje się równomolową mieszaninę ponadtlenku potasu i nadtlenku sodu. Jeżeli mieszanina nie jest równomolowa, to w przypadku nadmiaru nadtlenku sodu więcej gazu zostanie wchłonięte niż uwolnione (przy absorpcji dwóch objętości CO 2 uwalnia się jedna objętość O 2), a ciśnienie w zamkniętej przestrzeni spadnie, a w przypadku nadmiaru nadtlenku potasu (przy absorpcji dwóch objętości CO 2 uwolnione zostaną trzy objętości O 2) więcej gazu zostanie uwolnione niż wchłonięte, a ciśnienie wzrośnie.

W przypadku mieszaniny równomolowej (Na 2 O 2: K 2 O 4 = 1:1) objętości pochłoniętych i uwolnionych gazów będą równe (przy absorpcji czterech objętości CO 2 uwalniane są cztery objętości O 2 ).

Nadtlenki są silnymi utleniaczami, dlatego stosuje się je do wybielania tkanin w przemyśle tekstylnym.

Nadtlenki otrzymuje się poprzez kalcynację metali w powietrzu wolnym od dwutlenku węgla.

Znany jest również ozonek potasu KO 3 o barwie pomarańczowo-czerwonej. Można go otrzymać w reakcji wodorotlenku potasu z ozonem w temperaturze nieprzekraczającej 20 °C:

Ozonek potasu jest bardzo silnym utleniaczem, np. utlenia siarkę elementarną do siarczanów i disiarczanów już w temperaturze 50°C:

5.4. Wodorotlenek

Wodorotlenek potasu (lub żrący potas) to twarde, białe, nieprzezroczyste, bardzo higroskopijne kryształy, które topią się w temperaturze 360 °C. Wodorotlenek potasu jest zasadą. Dobrze rozpuszcza się w wodzie, uwalniając duża ilość ciepło. Rozpuszczalność wodorotlenku potasu w temperaturze 20°C w 100 g wody wynosi 112 g.

6. Zastosowanie

Stop potasu i sodu, ciekły w temperaturze pokojowej, stosuje się jako chłodziwo w układach zamkniętych, na przykład w elektrowniach jądrowych elektrownie na szybkich neutronach. Ponadto szeroko stosowane są jego ciekłe stopy z rubidem i cezem. Skład stopu: sód 12%, potas 47%, cez 41% - posiada rekordowo niską temperaturę topnienia -78°C.
Związki potasu są najważniejszym pierwiastkiem biogennym i dlatego wykorzystywane są jako nawozy.
Sole potasowe są szeroko stosowane w galwanizacji, ponieważ pomimo stosunkowo wysokiego kosztu są często lepiej rozpuszczalne niż odpowiadające im sole sodowe, dzięki czemu zapewniają intensywną pracę elektrolitów przy podwyższonych gęstościach prądu.

6.1. Ważne połączenia

Bromek potasu stosowany jest w medycynie oraz jako środek uspokajający na układ nerwowy.
Wodorotlenek potasu (potaż żrący) stosowany jest w bateriach alkalicznych i przy suszeniu gazów.
Węglan potasu (potaż) stosowany jest jako nawóz w produkcji szkła.
Jako nawóz stosuje się chlorek potasu (sylwin, „sól potasowa”).
Azotan potasu ( azotan potasu) - nawóz, składnik czarnego prochu.
Nadchloran potasu i chloran potasu (sól Bertholleta) wykorzystywane są do produkcji zapałek, proszków rakietowych, ładunków oświetleniowych, materiały wybuchowe, w galwanizacji.
Dwuchromian potasu (chromowy) jest silnym utleniaczem, stosowanym do przygotowania „mieszanki chromu” do mycia naczyń chemicznych oraz przy obróbce skór (garbowaniu). Stosowany jest także do oczyszczania acetylenu w instalacjach acetylenowych z amoniaku, siarkowodoru i fosfiny.

Kryształy nadmanganianu potasu

Nadmanganian potasu jest silnym utleniaczem, stosowanym jako środek antyseptyczny w medycynie i do laboratoryjnej produkcji tlenu.
Winian sodowo-potasowy (sól Rochelle) jako środek piezoelektryczny.
Diwodorofosforan i dideuterofosforan potasu w postaci monokryształów w technologii laserowej.
Nadtlenek i ponadtlenek potasu stosuje się do regeneracji powietrza w łodziach podwodnych oraz w izolacyjnych maskach gazowych (pochłania dwutlenek węgla, uwalniając tlen).
Fluoroboran potasu jest ważnym topnikiem do lutowania stali i metali nieżelaznych.
Cyjanek potasu stosowany jest w galwanizacji (srebrzenie, złocenie), wydobywaniu złota i azotonawęglaniu stali.
Potas wraz z nadtlenkiem potasu stosowany jest w termochemicznym rozkładzie wody na wodór i tlen (cykl potasowy „Gaz de France”, Francja).

7. Rola biologiczna

Potas jest najważniejszym pierwiastkiem biogennym, szczególnie w świecie roślin. Jeśli w glebie brakuje potasu, rośliny rozwijają się bardzo słabo, plony spadają, dlatego około 90% wyekstrahowanych soli potasowych wykorzystuje się jako nawozy.

7.1. Potas w organizmie człowieka

Zawiera potas głównie w komórkach aż do 40 razy więcej niż w przestrzeni międzykomórkowej. W trakcie funkcjonowania komórek nadmiar potasu opuszcza cytoplazmę, dlatego aby utrzymać stężenie, należy go przepompować z powrotem przez pompę sodowo-potasową. Potas i sód są ze sobą funkcjonalnie powiązane i spełniają następujące funkcje:

Tworzenie warunków dla wystąpienia potencjału błonowego i skurczu mięśni.
Utrzymanie stężenia osmotycznego krwi.
Utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej.
Normalizacja bilans wodny.

Zalecane dzienne spożycie potasu wynosi od 600 do 1700 miligramów dla dzieci i od 1800 do 5000 miligramów dla dorosłych. Zapotrzebowanie na potas zależy od całkowitej masy ciała, aktywność fizyczna, stan fizjologiczny i klimat miejsca zamieszkania. Wymioty, długotrwała biegunka, obfite pocenie się, stosowanie leków moczopędnych zwiększają zapotrzebowanie organizmu na potas.

Głównymi źródłami pożywienia są suszone morele, melon, fasola, kiwi, ziemniaki, awokado, banany, brokuły, wątroba, mleko, masła orzechowe, owoce cytrusowe, winogrona. W rybach i produktach mlecznych jest dużo potasu.

Prawie wszystkie rodzaje ryb zawierają więcej niż 200 mg potasu na 100 g różne typy ryby są różne. Warzywa, grzyby i zioła również zawierają dużo potasu, ale żywność w puszkach może mieć znacznie niższy poziom. Słodycze zawierają dużo potasu, zwłaszcza czekolada.

Wchłanianie następuje w jelicie cienkim. Wchłanianie potasu ułatwia witamina B6, a komplikuje alkohol.

Przy braku potasu rozwija się hipokaliemia. Występują zaburzenia w funkcjonowaniu mięśni sercowych i szkieletowych. Długotrwały niedobór potasu może powodować ostrą nerwoból.

POTAS (łac. Kalium), K, pierwiastek chemiczny I grupy formy krótkiej (grupa 1 formy długiej) układu okresowego; liczba atomowa 19; masa atomowa 39,0983; odnosi się do metali alkalicznych. Naturalny potas składa się z trzech izotopów: 39 K (93,2581%), 40 K (0,0117%; słabo radioaktywny, T 1/2 1,277 10 9 lat, rozpad β do 40 Ca), 41 K (6,7302 %). Radioizotopy o liczbach masowych 32-54 uzyskano sztucznie.

Informacje historyczne. Niektóre związki potasu znane były już w starożytności, np. węglan potasu K 2 CO 3 (tzw. zasada roślinna) izolowano z popiół drzewny i używany do produkcji mydła. Potas metaliczny po raz pierwszy otrzymał G. Davy w 1807 roku poprzez elektrolizę mokrego stałego wodorotlenku KOH i nazwał go potasem (angielski potas od angielskiego potash - nazwa węglanu potasu). W 1809 roku zaproponowano nazwę „potas” (od arabskiego al-kali – potaż). Nazwa „potas” zachowała się w Wielkiej Brytanii, USA, Francji i innych krajach. W Rosji od 1840 roku używa się nazwy „potas”, która przyjęła się także w Niemczech, Austrii i krajach skandynawskich.

Występowanie w przyrodzie. Zawartość potasu w skorupie ziemskiej wynosi 2,6% wagowych. Potas nie występuje w przyrodzie w postaci wolnej. Potas występuje w znacznych ilościach w krzemianach nefelinu i leucytu, skaleniach (na przykład ortoklazie) i mikach (na przykład muskowicie). Własne minerały potasowe – sylwin, sylwinit, karnalit, kainit, langbeinit K 2 SO 4 ∙2MgSO 4 tworzą duże nagromadzenia naturalnych soli potasowych. W wyniku działania wody i dwutlenku węgla potas zamienia się w rozpuszczalne związki, które częściowo przedostają się do mórz, a częściowo zatrzymują w glebie. Sole potasu występują także w solankach słonych jezior i solankach podziemnych.

Właściwości. Konfiguracja zewnętrznej powłoki elektronowej atomu potasu wynosi 4s 1; w związkach wykazuje stopień utlenienia +1; energie jonizacji K 0 →K + →K 2+ wynoszą odpowiednio 4,3407 i 31,8196 eV; Elektroujemność Paulinga 0,82; promień atomowy 220 pm, promień jonu K + 152 pm (numer koordynacyjny 6).

Potas jest srebrzystobiałym miękkim metalem; skupiona na ciele sześcienna sieć krystaliczna; t topnienia 63,38°C, t wrzenia 759°C, gęstość 856 kg/m 3 (20°C); pojemność cieplna 29,60 J/(mol K) w temperaturze 298 K.

Potas można prasować i zwijać, łatwo ciąć nożem i zachowuje swoją plastyczność podczas użytkowania. niskie temperatury; Twardość Brinella 0,4 MPa.

Potas jest metalem o dużej aktywności chemicznej (potas magazynowany jest pod warstwą benzyny, nafty lub oleju mineralnego). W normalnych warunkach potas oddziałuje z tlenem (powstaje tlenek K 2 O, nadtlenek K 2 O 2, głównym produktem jest ponadtlenek KO 2), halogenami (odpowiednie halogenki potasu), po podgrzaniu - z siarką (siarczek K 2 S), selen (selenek K 2 Se), tellur (K 2 Te tellur), z fosforem w atmosferze azotu (fosfory K 3 P i K 2 P5), węgiel (związki warstwowe o składzie KS 8 - KS 60), wodór (KN wodorek). Potas oddziałuje z azotem tylko pod wpływem wyładowania elektrycznego (azydek KN 3 i azotek K 3 N powstają w małych ilościach). Potas reaguje z niektórymi metalami tworząc związki międzymetaliczne lub roztwory stałe (stopy potasu). Największe znaczenie praktyczne mają stopy z sodem, charakteryzujące się dużą aktywnością chemiczną; otrzymywany przez stapianie metali w obojętnej atmosferze lub przez działanie metalicznego sodu na wodorotlenek KOH lub chlorek KCl.

Potas metaliczny jest silnym czynnikiem redukującym: reaguje energicznie (w normalnych warunkach z eksplozją i zapaleniem metalu) z wodą (powstaje wodorotlenek potasu KOH), reaguje gwałtownie (czasami z eksplozją) z kwasami (tworzą się odpowiednie sole, np. np. dwuchromian potasu, azotan potasu, nadmanganian potasu, fosforany potasu, cyjanek potasu), redukuje tlenki B, Si, Al, Ag, Bi, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sn, Ti do pierwiastków; siarczany, siarczyny, azotany, azotyny, węglany i fosforany pozostałych metali - do tlenków odpowiednich metali. Metaliczny potas rozpuszcza się powoli w ciekłym amoniaku, dając ciemnoniebieski roztwór o metalicznym przewodnictwie; rozpuszczony metal stopniowo reaguje z amoniakiem, tworząc amid: 2K + 2NH3 = 2KNH2 + H2. Potas oddziałuje z różnymi związkami organicznymi: alkoholami (powstają alkoholany, na przykład etylat C 2 H 5 OK), acetylenem (acetylenidy KS≡CH i KS≡SK), halogenkami alkilu (alkile potasu, na przykład etylopotas C 2 H 5 K) i halogenki arylu (aryle potasu, na przykład fenylopotas C6H5K). Potas metaliczny inicjuje reakcje polimeryzacji alkenów i dienów. Z N- i O-donorami policyklicznymi ligandami (eterami koronowymi, kryptandami i innymi jonoforami) potas tworzy złożone związki.

Podczas pracy z potasem należy wziąć pod uwagę jego wysoką reaktywność, w tym zdolność do zapalenia się w kontakcie z wodą. Ze względów bezpieczeństwa należy używać gumowych rękawiczek, okularów ochronnych lub maseczki. Z duża liczba Potas należy obrabiać w specjalnych komorach, w obojętnej atmosferze (argon, azot). Potas służy do gaszenia pożarów sól kuchenna NaCl lub soda kalcynowana Na 2 CO 3.

Rola biologiczna. Potas jest pierwiastkiem biogennym. Dzienne zapotrzebowanie człowieka na potas wynosi około 2 g. W organizmach żywych jony potasu odgrywają ważną rolę w procesach regulacji metabolizmu, w szczególności transportu jonów przez błony komórkowe (patrz np. artykuł Pompy jonowe).

Paragon. W przemyśle potas otrzymuje się przez redukcję stopionego wodorotlenku KOH lub chlorku KCl metalicznym sodem w kolumnie przeciwprądowej, a następnie kondensację par potasu. Obiecujące są próżniowo-termiczne metody produkcji potasu, polegające na redukcji chlorku KCl po podgrzaniu mieszaniną glinu lub krzemu z tlenkiem wapnia (6Kl + 2Al + 4CaO = 6K + 3CaCl2 + CaO Al 2 O 3 lub 4Kl + Si + 4CaO = 4K + 2CaCl 2 + 2CaO∙SiO2), a także metoda polegająca na wytwarzaniu stopu potasowo-ołowiowego metodą elektrolizy węglanu K 2 CO 3 lub chlorku KCl z katodą ze stopionego ołowiu i późniejszej destylacji potasu stop. Wielkość światowej produkcji potasu wynosi około 28 ton/rok (2004).

Aplikacja. Potas metaliczny jest materiałem na elektrody w chemicznych źródłach prądu, katalizatorem w procesach wytwarzania kauczuku syntetycznego. Szeroko stosowane są różne związki potasu: nadtlenek K 2 O 2 i ponadtlenek KO 2 - składniki kompozycji do regeneracji tlenu (na łodziach podwodnych, statki kosmiczne i w innych pomieszczeniach zamkniętych), wodorek KN – reduktor w syntezie chemicznej, stop potasu z sodem (10-60% wag. Na, ciecz o temperaturze pokojowej) – czynnik chłodzący w reaktorach jądrowych, reduktor w produkcji tytanu , odczynnik do oczyszczania gazów z tlenu i pary wodnej; Sole potasowe stosowane są jako nawozy potasowe i składniki detergentów. Kompleksy potasu z jonoforami są modelami do badania transportu jonów potasu przez błony komórkowe. Radioizotop 42 K (T 1/2 12,36 h) jest stosowany jako znacznik promieniotwórczy w chemii, medycynie i biologii.

Dosł.: sód i potas. L., 1959; Stepin B. D., Tsvetkov A. A. Chemia nieorganiczna. M., 1994; Chemia nieorganiczna: chemia pierwiastków / Pod redakcją Yu. D. Tretyakova. M., 2004. T. 2.

Potas(Kalium), K, pierwiastek chemiczny I grupy układu okresowego Mendelejewa; liczba atomowa 19, masa atomowa 39,098; srebrnobiały, bardzo lekki, miękki i topliwy metal. Pierwiastek składa się z dwóch stabilnych izotopów - 39 K (93,08%), 41 K (6,91%) i jednego słabo radioaktywnego 40 K (0,01%) z okresem półtrwania wynoszącym 1,32·10 9 lat.

Informacje historyczne. Niektóre związki potasu (np. potaż ekstrahowany z popiołu drzewnego) były znane już w starożytności; jednakże nie odróżniano ich od związków sodu. Dopiero w XVIII wieku wykazano różnicę pomiędzy „zasadami roślinnymi” (potaż K 2 CO 3) i „zasadami mineralnymi” (soda Na 2 CO 3). W 1807 r. G. Davy wyizolował potas i sód poprzez elektrolizę lekko zwilżonego stałego żrącego potasu i sody (KOH i NaOH) i nazwał je potasem i sodem. W 1809 r. L. V. Gilbert zaproponował nazwy „potas” (od arabskiego al-kali - potaż) i „sód” (od arabskiego natrun - soda naturalna); I. Ya. Berzelius zmienił to drugie na „sodowe” w 1811 roku. Nazwy „potas” i „sód” zachowały się w Wielkiej Brytanii, USA, Francji i niektórych innych krajach. W Rosji nazwy te zostały zastąpione w latach czterdziestych XIX wieku przez „potas” i „sód”, przyjęte w Niemczech, Austrii i krajach skandynawskich.

Rozkład potasu w przyrodzie. Potas jest powszechnym pierwiastkiem: zawartość w litosferze wynosi 2,50% masowych. W procesach magmowych potas, podobnie jak sód, gromadzi się w magmach kwaśnych, z których krystalizują granity i inne skały (średnia zawartość potasu 3,34%). Potas występuje w skaleniach i mikach. Skały zasadowe i ultrazasadowe bogate w żelazo i magnez mają niską zawartość potasu. NA powierzchnia ziemi Potas, w przeciwieństwie do sodu, migruje słabo. Kiedy zwietrzały skały Potas częściowo przedostaje się do wód, ale stamtąd jest szybko wychwytywany przez organizmy i wchłaniany przez gliny, dlatego wody rzeczne są ubogie w potas i do oceanu trafia go znacznie mniej niż sodu. W oceanie potas jest wchłaniany przez organizmy i muły denne (na przykład jest częścią glaukonitu); dlatego wody oceaniczne zawierają jedynie 0,038% potasu – 25 razy mniej niż sodu. W minionych epokach geologicznych, zwłaszcza w okresie permu (ok. 200 mln lat temu), w późnych stadiach parowania wody morskiej w lagunach, po wytrąceniu się NaCl, krystalizowały sole potasu i magnezu – karnalit KCl MgCl 2 6H 2 O i inne (złoże Solikamsk w Rosji, Stasfurt w Niemczech itp.). Większość gleb zawiera mało rozpuszczalnych związków potasu i rośliny uprawne potrzebuje nawozów potasowych.

Izotop promieniotwórczy 40 K jest ważnym źródłem głębokiego ciepła, szczególnie w poprzednich epokach, kiedy tego izotopu było więcej. Rozpad 40 K wytwarza 40 Ca i argon 40 Ar, który ucieka do atmosfery. Niektóre minerały potasu nie tracą argonu, a jego zawartość można wykorzystać do określenia bezwzględnego wieku skał (tzw. metoda potasowo-argonowa).

Właściwości fizyczne potasu. Potas to srebrzystobiały, bardzo lekki i miękki metal (można go łatwo ciąć nożem). Sieć krystaliczna Potas jest sześcienny skupiony wokół ciała, a = 5,33 Å. Promień atomowy 2,36 Å, promień jonowy K + 1,33 Å. Gęstość 0,862 g/cm 3 (20°C), temperatura topnienia 63,55°C (wrzenia 760°C; współczynnik rozszerzalności cieplnej 8,33 10 -5 (0-50°C), przewodność cieplna w 21°C 97,13 W /(m-Potas); ciepło właściwe(w 20°C) 741,2 J/(kg·K), czyli 0,177 cal/(g·°C), rezystywność elektryczna (w 20°C) 7,118·10 -8 om·m; współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego wynosi 5,8·10 -5 (20°C). Twardość Brinella 400 kn/m2 (0,04 kgf/mm2).

Właściwości chemiczne potasu. Konfiguracja zewnętrznej powłoki elektronowej atomu potasu wynosi 4s 1, zgodnie z czym jego wartościowość w związkach jest zawsze równa 1. Pojedynczy elektron walencyjny atomu potasu jest bardziej oddalony od jego jądra niż elektrony walencyjne litu i sodu , dlatego aktywność chemiczna potasu jest wyższa niż w przypadku tych dwóch metali. W powietrzu, zwłaszcza wilgotnym, potas szybko się utlenia, w wyniku czego jest magazynowany w benzynie, nafcie lub olej mineralny. W temperaturze pokojowej potas reaguje z halogenami; przy słabym ogrzewaniu łączy się z siarką, przy silniejszym ogrzewaniu - z selenem i tellurem. Po podgrzaniu powyżej 200 °C w atmosferze wodoru potas tworzy wodorek KH, który zapala się samorzutnie w powietrzu. Azot i potas nie oddziałują nawet po podgrzaniu pod ciśnieniem, ale pod wpływem wyładowania elektrycznego pierwiastki te tworzą azydek potasu KN 3 i azotek potasu K 3 N. Kiedy potas jest podgrzewany z grafitem, węgliki KC 8 (w temperaturze 300 ° C) i KC 16 (w 360°C). W suchym powietrzu (lub tlenie) potas tworzy żółtawo-biały tlenek K 2 O i pomarańczowy nadtlenek KO 2 (znane są również nadtlenki K 2 O 2 i K 2 O 3, otrzymywane przez działanie tlenu na roztwór potasu w cieczy amoniak).

Potas reaguje bardzo energetycznie, czasem wybuchowo, z wodą, wydzielając wodór (2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2), a także z roztwory wodne kwasy, tworząc sole. Potas powoli rozpuszcza się w amoniaku; powstały niebieski roztwór jest silnym środkiem redukującym. Po podgrzaniu potas usuwa tlen z tlenków i soli kwasów tlenowych, tworząc K 2 O i wolne metale (lub ich tlenki). Potas z alkoholami tworzy alkoholany, przyspiesza polimeryzację olefin i diolefin, a z haloalkilami i haloarylami tworzy alkile i aryle potasu. Obecność potasu łatwo rozpoznać po fioletowej barwie płomienia.

Pozyskiwanie potasu. W przemyśle potas otrzymuje się w wyniku reakcji wymiany pomiędzy metalicznym sodem a KOH lub KCl odpowiednio: KOH + Na = NaOH + K, KCl + Na = NaCl + K.

W pierwszym przypadku reakcja zachodzi pomiędzy stopionym wodorotlenkiem KOH i ciekłym Na - w przeciwprądzie w płytowej kolumnie reakcyjnej wykonanej z niklu w temperaturze 380-440°C. W drugim przypadku pary Na przepuszcza się przez stopioną sól KCl w temperaturze 760–800 °C; Uwolnione pary potasu ulegają kondensacji. Potas można również otrzymać przez ogrzewanie mieszanin chlorku potasu z glinem (lub krzemem) i wapnem powyżej 200 ° C. Produkcja potasu metodą elektrolizy stopionego KOH lub KCl nie jest powszechna ze względu na niską wydajność prądową potasu i trudność w zapewnieniu bezpieczeństwa procesu.

Zastosowanie potasu. Głównym zastosowaniem potasu metalicznego jest wytwarzanie nadtlenku potasu, który służy do regeneracji tlenu (w łodziach podwodnych i innych). Stopy sodu zawierające 40-90% potasu, konserwujące stan ciekły w temperaturze pokojowej, są stosowane w reaktorach jądrowych jako chłodziwa, jako środki redukujące przy produkcji tytanu i jako pochłaniacze tlenu. Rolnictwo- główny konsument soli potasowych.

Potas w organizmie. Potas jest jednym z pierwiastków biogennych, stałym część rośliny i zwierzęta. Dzienne zapotrzebowanie na potas u osoby dorosłej (2-3 g) pokrywają mięso i produkty roślinne; U niemowląt całkowicie pokrywa zapotrzebowanie na potas (30 mg/kg). mleko z piersi, w którym 60-70 mg% potasu. Wiele organizmy morskie wyodrębnić potas z wody. Rośliny pozyskują potas z gleby. U zwierząt zawartość potasu wynosi średnio 2,4 g/kg. W przeciwieństwie do sodu, potas koncentruje się głównie w komórkach; w środowisku zewnątrzkomórkowym jest go znacznie mniej. Potas jest rozmieszczony nierównomiernie w komórce.

Jony potasu biorą udział w wytwarzaniu i przewodzeniu potencjałów bioelektrycznych w nerwach i mięśniach, w regulacji skurczów serca i innych mięśni, w utrzymaniu ciśnienia osmotycznego i nawodnieniu koloidów w komórkach, a także aktywują niektóre enzymy. Metabolizm potasu jest ściśle powiązany z metabolizmem węglowodanów; Jony potasu wpływają na syntezę białek. W większości przypadków K+ nie można zastąpić Na+. Komórki selektywnie koncentrują K+. Zahamowanie glikolizy, oddychania, fotosyntezy i upośledzona przepuszczalność zewnętrznej błony komórkowej prowadzą do uwalniania K + z komórek, często w zamian za Na +. Potas jest wydalany z organizmu głównie z moczem. Zawartość potasu we krwi i tkankach kręgowców jest regulowana przez hormony nadnerczy – kortykosteroidy. Potas rozkłada się nierównomiernie w roślinach: jest go więcej w organach wegetatywnych rośliny niż w korzeniach i nasionach. Dużo potasu zawierają rośliny strączkowe, buraki, ziemniaki, liście tytoniu i zboża pastewne (20-30 g/kg suchej masy). Przy braku potasu w glebie wzrost roślin spowalnia i zwiększa się częstość występowania chorób. Dawka nawozów potasowych zależy od rodzaju uprawy i gleby.

W biosferze pierwiastki śladowe Rb i Cs towarzyszą potasowi. Jony Li+ i Na+ są antagonistami K+, dlatego ważne są nie tylko bezwzględne stężenia K+ i Na+, ale także optymalne proporcje K+/Na+ w komórkach i środowisku. Prawie 90% naturalnej radioaktywności organizmów (promieniowanie gamma) wynika z obecności w tkankach naturalnego radioizotopu 40 K.

Wyznaczony Litera łacińska K (z łac. Kalium). Niektóre związki potasu (np. potaż ekstrahowany z popiołu drzewnego) były znane już w starożytności; jednak sam potas został odkryty dopiero w 1807 roku przez angielskiego chemika Humphry'ego Davy'ego, który nowy pierwiastek chemiczny nazwał „potasem” (zgodnie ze znanym już potasem - węglanem potasu K 2 CO 3). W 1809 roku niemiecki naukowiec Ludwig Wilhelm Hilbert zaproponował nazwę „potas” (od arabskiego al-kali - potaż), która z powodzeniem się zakorzeniła. Potas ma ogromne znaczenie dla zdrowia człowieka, nawet niewielkie zmiany jego zawartości w organizmie mogą zaburzyć jego normalne funkcjonowanie. Przyjrzyjmy się, dlaczego potas jest potrzebny w organizmie człowieka, dlaczego jego niedobór jest niebezpieczny i odwrotnie, jego nadmierne stężenie?

Dla wszystkich nadszedł poranek, ale nie dla Ciebie? W pracy panuje pośpiech, jesteś zmęczony i nerwy napięte? Musisz się rozweselić, oczywiście, tylko kawa może ci pomóc. Dzień w pracy dobiegł końca, a Twój nastrój nadal się nie poprawił? Czy myślisz, że dla pozbycia się porywającego nastroju można sięgnąć po alkohol i zjeść go z czekoladą? Pytanie brzmi – jak się czujesz? Martwisz się nerwami i ogólnym zmęczeniem? Tak, kofeina dodaje energii. Ale jak długo? Problem został już zidentyfikowany – organizm jest osłabiony przez nadużywanie słodyczy, aktywność fizyczna i napoje alkoholowe. W efekcie tracimy tak cenny mikroelement jak potas, który utrzymuje mięśnie w napięciu, dodaje nam sił i zapewnia dobry nastrój. To nie dzieje się „nagle”. Kawa i wszelkie napoje moczopędne po prostu wypłukują ten mikroelement z organizmu, alkohol i produkty zawierające cukier spowalniają jego wchłanianie.

Objawy niedoboru potasu w organizmie

Jeśli na ciele pojawi się siniak od drobnych dotknięć, w mięśniach zaczynają pojawiać się nieznane dotąd bolesne odczucia - jest to również zmniejszenie obecności potasu w organizmie. Możesz na chwilę pozbyć się choroby dzięki odżywczemu składowi miodu i octu jabłkowego w proporcji 1:1. Wcierając ten roztwór w obolałe mięśnie, dzięki dobrze wchłanianemu octowi, tkanki zostają zaopatrzone w potas.

Niedobór potasu może objawiać się również takimi objawami jak bezprzyczynowe skurcze i pojawienie się pękających małych naczyń krwionośnych. Jeśli chcesz czuć się zdrowo, dowiedz się o tym mikroelementie jak najwięcej. Przy pierwszych objawach choroby wiele osób biegnie do apteki. Ale bez porady specjalisty lepiej nie podejmować żadnych działań. Aby wyleczyć niedobór potasu w organizmie, konieczne jest wykonanie szczegółowych badań krwi, ponieważ nadmiar potasu w organizmie przyczynia się do poważniejszych chorób niż jego niedobór. Hiperkaliemia jest niebezpieczna dla zdrowia. Może wystąpić odwodnienie, rozstrój żołądka, senność, arytmia i utrata orientacji. Stan ten występuje podczas przyjmowania leków przeciwnowotworowych i niektórych leków przeciwzapalnych. Tylko lekarz przepisuje leczenie i podaje zalecenia dotyczące spożywania niezbędnych pokarmów. Jeżeli nie chcesz obciążać bliskich swoimi problemami zdrowotnymi, sięgnij po produkty zawierające potas.

Potas w żywności

Istnieje wspaniały przepis, który pozwala zwiększyć zawartość potasu w organizmie, znany naszym babciom - rano na czczo wypij łyżeczkę miodu rozcieńczonego w szklance przegotowana woda. Dziś zostało to poprawione. Teraz zaleca się pić taką samą ilość przegotowanej wody, ale z dodatkiem po jednej łyżeczce miodu pszczelego i octu jabłkowego, ponieważ w tych produktach znajduje się potas największa liczba. Zaleca się przyjmowanie tego napoju przez cały dzień, przed każdym posiłkiem, małymi łykami.

Potas w znacznych ilościach występuje nie tylko w occie jabłkowym i miodzie, ale także w otrębach pszennych i drożdżach. W zależności od aktywności fizycznej i masy ciała, dzienna ilość potasu dla każdej osoby jest bardzo indywidualna. Utrzymanie go nie jest trudne, jeśli spożywasz odpowiednią żywność. Potas występuje zarówno w mięsie, jak i produktach roślinnych i jest składnikiem wszystkich roślin i zwierząt. Wszystkie organizmy morskie pozyskują potas z wody. Drzewa owocowe, orzechy, rośliny warzywne i zbożowe pobierają go z gleby. Jak uzupełnić organizm potasem, nauczywszy się rozumieć produkty zawierające ten nieoceniony minerał? Dzielimy je na grupę roślin i grupę zwierząt.

Z flora orzechy włoskie a orzechy nerkowca przegrywają z innymi suszonymi morelami, rodzynkami i suszonymi śliwkami. W suszonych owocach prym wiodą rodzynki, figi i te same suszone śliwki. Aby utrzymać dzienną ilość potasu w organizmie w okresie letnim, wystarczy włączyć do diety warzywa i warzywa. Świeże jagody, rzodkiewki, pomidory, ogórki, marchew, cukinia powinny mieć pierwszeństwo przed produktami w puszkach. Musimy pamiętać, że potas długo zatrzymuje się w warzywach i owocach – zaleca się je myć i obierać przed spożyciem. Ziemniaki gotowane na parze lub pieczone w piekarniku będą zdrowsze niż gotowane. Nie zostawiaj pokrojonych owoców i warzyw na dłuższy czas – w tej formie szybko tracą potas. Aby wzbogacić organizm w potas, wskazane jest spożywanie owoców: melonów, pomarańczy, bananów, arbuzów, a menu można urozmaicić przygotowując z nich koktajle jagodowo-owocowe, świeże soki i przeciery. Zimą produkty pochodzenia zwierzęcego wspomogą organizm w potas: twarożek, wątroba, ryby i wszystkie inne produkty mięsne i mleczne.

Aby znormalizować równowagę kwasowo-zasadową, utrzymać równowagę wodną i normalizować stężenie osmotyczne krwi w organizmie człowieka, potas jest zawsze funkcjonalnie połączony z sodem i magnezem. Tylko w ten sposób serce będzie pracować bez zakłóceń, mózg otrzyma wystarczającą ilość tlenu, a zmęczenie i chroniczne zmęczenie zniknie. Jednym słowem, nie czekaj, aż zadzwoni dzwonek alarmowy ostrzegający o nieprawidłowym działaniu organizmu, zadbaj o siebie z wyprzedzeniem.

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 metal alkaliczny o srebrzystobiałej barwie.
W naturze potas występuje tylko w połączeniu z innymi pierwiastkami, na przykład w wodzie morskiej, a także w wielu minerałach. Bardzo szybko utlenia się na powietrzu i bardzo łatwo wchodzi w reakcje chemiczne, zwłaszcza z wodą, tworząc zasadę. Pod wieloma względami właściwości chemiczne potasu są bardzo podobne do sodu, jednak pod względem funkcji biologicznej i wykorzystania przez komórki organizmów żywych są nadal różne.

Historia i pochodzenie nazwy

Potas (a dokładniej jego związki) był stosowany już w starożytności. Tak więc produkcja potażu (który był używany jako detergent) istniała już w XI wieku. Popiół powstały podczas spalania słomy lub drewna zadano wodą, a powstały roztwór (ług) odparowano po przefiltrowaniu. Sucha pozostałość oprócz węglanu potasu zawierała siarczan potasu K2SO4, sodę i chlorek potasu KCl.
W 1807 roku angielski chemik Davy wyizolował potas metodą elektrolizy stopionego wodorotlenku potasu (KOH) i nazwał go „potasem” (łac. potas; nazwa ta jest nadal używana w języku angielskim, francuskim, hiszpańskim, portugalskim i polskim). W 1809 roku L. V. Gilbert zaproponował nazwę „potas” (łac. kalium, od arabskiego al-kali - potas). Nazwa ta weszła do języka niemieckiego, stamtąd do większości języków Europy Północnej i Wschodniej (w tym do rosyjskiego) i „wygrała” przy wyborze symbolu tego pierwiastka – K.

Paragon

Potas, podobnie jak inne metale alkaliczne, otrzymuje się przez elektrolizę stopionych chlorków lub zasad. Ponieważ chlorki mają wyższą temperaturę topnienia (600-650°C), elektrolizę wyprostowanych zasad częściej prowadzi się z dodatkiem sody lub potażu (do 12%). Podczas elektrolizy stopionych chlorków na katodzie uwalnia się stopiony potas, a na anodzie chlor:
K + + mi - → K
2Cl - - 2e - → Cl 2

Podczas elektrolizy zasad na katodzie uwalnia się również stopiony potas, a na anodzie tlen:
4OH - - 4e - → 2H 2 O + O 2

Właściwości fizyczne

Potas jest srebrzystą substancją o charakterystycznym połysku na świeżo utworzonej powierzchni. Bardzo lekki i topliwy. Stosunkowo dobrze rozpuszcza się w rtęci, tworząc amalgamaty. Potas (oraz jego związki) wprowadzony do płomienia palnika powoduje zabarwienie płomienia na charakterystyczny różowo-fioletowy kolor.