مما يتكون البوتاسيوم؟ خصائص البوتاسيوم وتفاعله مع الماء. التفاعل مع المواد البسيطة
![مما يتكون البوتاسيوم؟ خصائص البوتاسيوم وتفاعله مع الماء. التفاعل مع المواد البسيطة](https://i2.wp.com/kratkoe.com/wp-content/uploads/2017/11/kaliy.jpg)
البوتاسيوم- يُشار إليه بالرمز K - العنصر الكيميائي للمجموعة الأولى من النظام الدوري لمندليف؛
- العدد الذري 19,
- الكتلة الذرية 39.098؛
البوتاسيوم معدن أبيض فضي، خفيف جدًا، ناعم وقابل للانصهار.
يتكون العنصر من نظيرين مستقرين - 39K (93.08%)، 41K (6.91%) ونظير ضعيف الإشعاع 40K (0.01%) مع عمر نصف يبلغ 1.32109 سنة.
يقع عنصر البوتاسيوم في الدورة الرابعة من الجدول الدوري، مما يعني أن جميع الإلكترونات تقع في أربعة مستويات طاقة. وهكذا فإن بنية ذرة البوتاسيوم مكتوبة على النحو التالي: +19 K: 2е؛ 8e; 8e; 1ه.
بناءً على بنية الذرة، من الممكن التنبؤ بحالة أكسدة البوتاسيوم C1 في مركباته. نظرًا لأنه في التفاعلات الكيميائية، تتخلى ذرة البوتاسيوم عن إلكترون خارجي واحد، مما يُظهر خصائص اختزالية، وبالتالي، فإنها تكتسب حالة أكسدة قدرها +1.
تكون خصائص الاختزال للبوتاسيوم أكثر وضوحًا من خصائص الصوديوم، ولكنها أضعف من خصائص الروبيديوم، والتي ترتبط بزيادة نصف القطر من Na إلى Rb.
البوتاسيوم مادة بسيطة، وتتميز بشبكة بلورية معدنية ورابطة كيميائية معدنية، وبالتالي جميع الخصائص النموذجية للمعادن.
الخصائص المعدنية للبوتاسيوم أكثر وضوحًا من خصائص الصوديوم، ولكنها أضعف من خصائص الروبيديوم، لأن تتخلى ذرة البوتاسيوم عن إلكترون بسهولة أكبر من ذرة الصوديوم، ولكنها أصعب من ذرة الروبيديوم.
الخصائص المعدنية للبوتاسيوم أكثر وضوحا من تلك الخاصة بالكالسيوم، لأن من الأسهل إزالة إلكترون واحد من ذرة البوتاسيوم مقارنة بإلكترونين من ذرة الكالسيوم.
أكسيد البوتاسيوم K2O هو أكسيد أساسي ويظهر جميع الخصائص النموذجية للأكاسيد الأساسية. التفاعل مع الأحماض وأكاسيد الأحماض.
ك 2 O + 2 حمض الهيدروكلوريك = 2 K Cl + H 2 O؛
ك 2 O + SO 3 = ك 2 SO 4
القاعدة (القلويات) KOH تتوافق مع هيدروكسيد البوتاسيوم، الذي يظهر جميع الخصائص المميزة للقواعد: التفاعل مع الأحماض وأكاسيد الأحماض.
KOH + HNOz = KNO3 + H2O؛
2KOH + H2O5 = 2KNO3 + H2O.
لا يشكل البوتاسيوم مركب هيدروجين متطاير، ولكنه يشكل هيدريد البوتاسيوم KH
في الطبيعة، يتم العثور على البوتاسيوم فقط في تركيبة مع عناصر أخرى، على سبيل المثال، في مياه البحر، وكذلك في العديد من المعادن. يتأكسد بسرعة كبيرة في الهواء ويدخل بسهولة في التفاعلات الكيميائية، خاصة مع الماء، مكونًا مادة قلوية. في كثير من النواحي، فإن الخواص الكيميائية للبوتاسيوم تشبه إلى حد كبير الصوديوم، ولكن من حيث الوظيفة البيولوجية واستخدامه من قبل خلايا الكائنات الحية، فإنها لا تزال مختلفة.
تم اكتشاف البوتاسيوم في خريف عام 1807 من قبل الكيميائي الإنجليزي ديفي أثناء التحليل الكهربائي للبوتاسيوم الكاوي الصلب. وبعد ترطيب البوتاسيوم الكاوي، عزل العالم المعدن الذي أطلق عليه اسمه بوتاسيوس,إشارة إلى الإنتاج البوتاس(عنصر ضروري لصنع المنظفات) من الرماد. حصل المعدن على اسمه المعتاد بعد عامين، في عام 1809، كان البادئ في إعادة تسمية المادة هو L.V. جيلبرت، الذي اقترح الاسم البوتاسيوم(من العربية الكالي- البوتاس).
البوتاسيوم (lat. كاليوم) هو معدن قلوي ناعم، وهو عنصر من المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الأولى، الفترة الرابعة من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية D.I. مندليف، لديه العدد الذري 19 والتسمية - ل.
التواجد في الطبيعة
لا يوجد البوتاسيوم في حالة حرة في الطبيعة، بل هو جزء من جميع الخلايا. معدن شائع إلى حد ما، فهو يحتل المرتبة السابعة من حيث محتوى القشرة الأرضية (المسعر). الموردون الرئيسيون للبوتاسيوم هم كندا وبيلاروسيا وروسيا، التي لديها رواسب كبيرة من هذه المادة.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
البوتاسيوم معدن منخفض الذوبان وله لون أبيض فضي. له خاصية تحويل النيران المكشوفة إلى اللون الأرجواني الوردي المشرق.
يحتوي البوتاسيوم على نشاط كيميائي عالي وهو عامل اختزال قوي. عند التفاعل مع الماء يحدث انفجار، وعند تعرضه للهواء لفترة طويلة ينهار تماما. لذلك يتطلب البوتاسيوم شروطًا معينة للتخزين - حيث يتم ملؤه بطبقة من الكيروسين أو السيليكون أو البنزين لمنع ملامسته للماء والجو المضر بالمعدن.
المصادر الغذائية الرئيسية للبوتاسيوم هي زبدة الجوز المجففة والحمضيات وجميع الخضروات الورقية الخضراء. يوجد الكثير من البوتاسيوم في الأسماك... بشكل عام، يتم تضمين البوتاسيوم في جميع النباتات تقريبا. و- أبطال في محتوى البوتاسيوم.
الاحتياجات اليومية من البوتاسيوم
تعتمد حاجة جسم الإنسان اليومية للبوتاسيوم على العمر والحالة البدنية وحتى مكان الإقامة. يحتاج البالغون الأصحاء إلى 2.5 جرام من البوتاسيوم، والنساء الحوامل - 3.5 جرام، والرياضيون - ما يصل إلى 5 جرام من البوتاسيوم يوميًا. يتم حساب كمية البوتاسيوم المطلوبة للمراهقين بالوزن - 20 ملغ من البوتاسيوم لكل 1 كجم من وزن الجسم.
الخصائص المفيدة للبوتاسيوم وتأثيره على الجسم
ويشارك البوتاسيوم في عملية إجراء النبضات العصبية ونقلها إلى الأعضاء المعصبة. يعزز نشاط الدماغ بشكل أفضل من خلال تحسين إمداداته. له تأثير إيجابي على العديد من حالات الحساسية. البوتاسيوم ضروري لتقلصات العضلات والهيكل العظمي. ينظم البوتاسيوم محتوى الأملاح والقلويات والأحماض في الجسم، مما يساعد على تقليل التورم.
يوجد البوتاسيوم في جميع السوائل داخل الخلايا، وهو ضروري للعمل الطبيعي للأنسجة الرخوة (العضلات والأوعية الدموية والشعيرات الدموية والغدد الصماء، وما إلى ذلك).
امتصاص البوتاسيوم
يُمتص البوتاسيوم إلى الجسم من الأمعاء، حيث يدخل مع الطعام، ويُطرح في البول، عادةً بنفس الكمية. يتم التخلص من البوتاسيوم الزائد من الجسم بنفس الطريقة ولا يتم الاحتفاظ به أو تراكمه. الاستهلاك المفرط للقهوة والسكر والكحول يمكن أن يتداخل مع الامتصاص الطبيعي للبوتاسيوم.
التفاعل مع الآخرين
يعمل البوتاسيوم بشكل وثيق مع الصوديوم والمغنيسيوم، ومع زيادة تركيز البوتاسيوم، يتم إزالة الصوديوم بسرعة من الجسم، كما أن انخفاض كمية المغنيسيوم يمكن أن يتداخل مع امتصاص البوتاسيوم.
علامات نقص البوتاسيوم
يتميز نقص البوتاسيوم في الجسم بضعف العضلات، والتعب، وانخفاض المناعة، واضطرابات في وظيفة عضلة القلب، وضغط الدم غير الطبيعي، والتنفس السريع والصعب. قد يتقشر الجلد، ولا يلتئم الضرر بشكل جيد، ويصبح الشعر جافًا وهشًا للغاية. تحدث أعطال في الجهاز الهضمي - الغثيان والقيء وعسر الهضم وحتى التهاب المعدة والقرحة.
علامات زيادة البوتاسيوم
يحدث فائض من البوتاسيوم مع جرعة زائدة من الأدوية التي تحتوي على البوتاسيوم ويتميز باضطرابات عصبية عضلية وزيادة التعرق والإثارة والتهيج والدموع. يشعر الإنسان باستمرار بالعطش، مما يؤدي إلى كثرة التبول. يتفاعل الجهاز الهضمي مع المغص المعوي، بالتناوب بين الإمساك والإسهال.
استخدامات البوتاسيوم في الحياة
يستخدم البوتاسيوم على شكل مركبات أساسية على نطاق واسع في الطب والزراعة والصناعة. أسمدة البوتاسيوم ضرورية للنمو الطبيعي ونضج النباتات، والجميع يعلم ذلك برمنجنات البوتاسيوم، هذا ليس أكثر من برمنجنات البوتاسيوم، وهو مطهر تم اختباره عبر الزمن.
لقد عرفت البشرية البوتاسيوم منذ أكثر من قرن ونصف. وفي محاضرة ألقاها في لندن في 20 نوفمبر 1807، أفاد همفري ديفي أنه عن طريق التحليل الكهربائي للبوتاسيوم الكاوي حصل على "كرات صغيرة ذات بريق معدني قوي... وبعضها احترق فور تكوينها بانفجار". هذا كان البوتاسيوم.
البوتاسيوم معدن رائع. إنه أمر رائع ليس فقط لأنه يمكن قطعه بسكين، أو يطفو في الماء، أو يشتعل بانفجار أو يحترق، ويحول اللهب إلى اللون الأرجواني. وليس فقط لأن هذا العنصر يعد من أكثر العناصر نشاطًا كيميائيًا. كل هذا يمكن اعتباره طبيعيا، لأنه يتوافق مع موقع معدن البوتاسيوم القلوي في الجدول الدوري. يتميز البوتاسيوم بأنه لا غنى عنه لجميع الكائنات الحية، ويُشار إليه باعتباره معدنًا "غريبًا" من جميع النواحي.
يرجى ملاحظة: العدد الذري هو 19، والكتلة الذرية هي 39، وهناك إلكترون واحد في طبقة الإلكترون الخارجية، والتكافؤ هو 1+. وفقا للكيميائيين، فإن هذا يفسر التنقل الاستثنائي للبوتاسيوم في الطبيعة. وهو مكون من عدة مئات من المعادن. يوجد في التربة، في النباتات، في أجسام الناس والحيوانات. إنه مثل فيجارو الكلاسيكي: هنا، هناك، في كل مكان.
البوتاسيوم والتربة
من الصعب أن نفسر بالصدفة أو نزوة اللغويين حقيقة أن كلمة واحدة في اللغة الروسية تشير إلى كوكبنا نفسه وطبقته العليا - التربة. "أمنا الأرض"، "الأرض المرضعة" - يتعلق الأمر بالتربة أكثر من الكوكب ككل...
ولكن ما هي التربة؟ جسم طبيعي مستقل وفريد للغاية. وتتكون من الطبقات السطحية للصخور المختلفة تحت تأثير الهواء والماء والتغيرات في درجات الحرارة ونشاط الحياة لجميع أنواع سكان الأرض. تحت التربة، يتم إخفاء ما يسمى بالصخور الأم، المكونة من معادن مختلفة. يتم تدميرها تدريجياً وتجديد "احتياطيات" التربة. وفي التربة، بالإضافة إلى الميكانيكية البحتة، هناك تدمير آخر يحدث باستمرار. ويسمى التجوية الكيميائية. الماء وثاني أكسيد الكربون (بدرجة أقل مواد أخرى) يدمران المعادن تدريجياً.
ما يقرب من 18٪ من وزن القشرة الأرضية يأتي من الأورثوكلاز المعدني الذي يحتوي على البوتاسيوم. هذا ملح مزدوج من حمض السيليك K 2 Al 2 Si 6 O 16 أو K 2 O-Al 2 O 3 -BSiO 2. إليك ما يحدث للأورثوكلاز نتيجة للتجوية الكيميائية:
K 2 O*AI 2 O 3 *6SO 2 + 2H 2 O + CO 2 → K 2 CO 3 + Al 2 O 3 *2SO 2 *2H 2 O + + 4SiO 2 .
ويتحول الأرثوكلاز إلى الكاولين (نوع من الطين) والرمل والبوتاس. يُستخدم الرمل والطين لبناء العمود الفقري المعدني للتربة، ويتم "تحرير" البوتاسيوم، المنقول من الأورثوكلاز إلى البوتاس، ويصبح متاحًا للنباتات. ولكن ليس في كل مرة.
في مياه التربة، تتفكك جزيئات K 2 CO 3: K 2 CO 3 ↔ + K + + KSO 3 - ↔ 2K + + CO 3 2- . وتبقى بعض أيونات البوتاسيوم في محلول التربة، مما يعمل كمصدر لتغذية النباتات. لكن يتم امتصاص معظم أيونات البوتاسيوم بواسطة جزيئات التربة الغروية، حيث يصعب على جذور النباتات استخراجها منها. لذلك اتضح أنه على الرغم من وجود الكثير من البوتاسيوم في التربة، إلا أن النباتات في كثير من الأحيان لا تحتوي على ما يكفي منه. نظرًا لحقيقة أن كتل التربة "تحبس" معظم البوتاسيوم، فإن محتوى هذا العنصر في مياه البحر أقل بحوالي 50 مرة من محتوى الصوديوم. تشير التقديرات إلى أنه من بين آلاف ذرات البوتاسيوم التي تطلقها التجوية الكيميائية، تصل ذرتان فقط إلى الأحواض البحرية، ويبقى 998 منها في التربة. كتب الأكاديمي أ.إي. فيرسمان: "إن التربة تمتص البوتاسيوم، وهذه هي قوتها المعجزة".
البوتاسيوم والنباتات
يوجد البوتاسيوم في جميع النباتات. نقص البوتاسيوم يؤدي إلى موت النبات. تم العثور على كل البوتاسيوم تقريبًا في النباتات بالشكل الأيوني - K +. يوجد بعض الأيونات في عصارة الخلية، بينما يتم امتصاص الجزء الآخر بواسطة العناصر الهيكلية للخلية. وتشارك أيونات البوتاسيوم في العديد من العمليات البيوكيميائية التي تحدث في النبات. لقد ثبت أنه في الخلايا النباتية توجد هذه الأيونات بشكل رئيسي في البروتوبلازم. لم يتم العثور عليها في نواة الخلية. وبالتالي فإن العنصر رقم 19 لا يدخل في عمليات التكاثر وانتقال الصفات الوراثية. لكن حتى بدون ذلك فإن دور البوتاسيوم في حياة النبات كبير ومتنوع.
يوجد البوتاسيوم في الفواكه والجذور والسيقان والأوراق، وفي الأعضاء النباتية، كقاعدة عامة، يوجد أكثر منه في الفواكه. ميزة أخرى مميزة: النباتات الصغيرة تحتوي على كمية أكبر من البوتاسيوم مقارنة بالنباتات القديمة. وقد لوحظ أيضًا أنه مع تقدم عمر أعضاء النبات الفردية، تنتقل أيونات البوتاسيوم إلى نقاط النمو الأكثر كثافة. مع نقص البوتاسيوم، تنمو النباتات بشكل أبطأ، وتتحول أوراقها، وخاصة القديمة منها، إلى اللون الأصفر والبني عند الحواف، ويصبح الجذع رقيقًا وهشًا، وتفقد البذور حيويتها.
لقد ثبت أن أيونات البوتاسيوم تنشط تخليق المواد العضوية في الخلايا النباتية. لديهم تأثير قوي بشكل خاص على عمليات تكوين الكربوهيدرات. إذا لم يكن هناك ما يكفي من البوتاسيوم، فإن النبات يمتص ثاني أكسيد الكربون بشكل أسوأ، ويفتقر إلى "المواد الخام" الكربونية لتخليق جزيئات الكربوهيدرات الجديدة. وفي الوقت نفسه، تتكثف عمليات التنفس، وتتأكسد السكريات الموجودة في عصارة الخلية. وبالتالي، فإن احتياطيات الكربوهيدرات في النباتات التي تجد نفسها في نظام غذائي جائع (البوتاسيوم)، لا يتم تجديدها، ولكنها تستهلك. ثمار مثل هذا النبات - وهذا ملحوظ بشكل خاص في الفاكهة - ستكون أقل حلاوة من تلك النباتات التي تلقت جرعة عادية من البوتاسيوم. النشا هو أيضا من الكربوهيدرات، وبالتالي فإن محتواه في الفواكه يتأثر بقوة بالعنصر رقم 19.
ولكن هذا ليس كل شيء. النباتات التي تتلقى ما يكفي من البوتاسيوم تتحمل الجفاف والشتاء البارد بسهولة أكبر. ويفسر ذلك أن العنصر رقم 19 يؤثر على قدرة المواد الغروية الموجودة في الخلايا النباتية على امتصاص الماء والانتفاخ. لا يوجد ما يكفي من البوتاسيوم - تمتص الخلايا الرطوبة وتحتفظ بها بشكل أسوأ وتتقلص وتموت.
تؤثر أيونات البوتاسيوم أيضًا على استقلاب النيتروجين. عندما يكون هناك نقص في البوتاسيوم، تتراكم الأمونيا الزائدة في الخلايا. هذا يمكن أن يؤدي إلى تسمم وموت النبات.
لقد سبق أن ذكرنا أن K يؤثر أيضًا على تنفس النبات، وأن زيادة التنفس لا تؤثر فقط على محتوى الكربوهيدرات. كلما كان التنفس أكثر كثافة، كلما كانت جميع عمليات الأكسدة أكثر نشاطا، ويتم تحويل العديد من المواد العضوية إلى أحماض عضوية. الأحماض الزائدة يمكن أن تسبب انهيار البروتين. تعتبر منتجات هذا الاضمحلال بيئة مواتية للغاية للفطريات والبكتيريا. ولهذا السبب، أثناء مجاعة البوتاسيوم، تتأثر النباتات في كثير من الأحيان بالأمراض والآفات. الفواكه والخضروات التي تحتوي على منتجات تحلل البروتين لا تتحمل النقل جيدًا ولا يمكن تخزينها لفترة طويلة، باختصار، إذا كنت ترغب في الحصول على فواكه لذيذة ومحفوظة جيدًا، قم بإطعام النبات بكمية كبيرة من البوتاسيوم. وبالنسبة للحبوب، يعتبر البوتاسيوم مهمًا لسبب آخر: فهو يزيد من قوة القش وبالتالي يمنع الحبوب من الاستقرار...
- لقاء مع البوتاسيوم؟ إذا رأيت في أحد المستودعات أو محطة الشحن صناديق فولاذية عليها نقوش: "قابلة للاشتعال!"، "ينفجر الماء"، فمن المحتمل جدًا أنك واجهت البوتاسيوم.
يتم اتخاذ العديد من الاحتياطات عند نقل هذا المعدن. لذلك، عندما تفتح صندوقًا فولاذيًا، لن ترى البوتاسيوم، لكن سترى علبًا فولاذية محكمة الغلق. أنها تحتوي على البوتاسيوم والغاز الخامل - البيئة الوحيدة الآمنة للبوتاسيوم. يتم نقل كميات كبيرة من البوتاسيوم في حاويات محكمة الغلق تحت ضغط غاز خامل يبلغ 1.5 ضغط جوي.
- لماذا تحتاج إلى معدن البوتاسيوم؟ يستخدم Metallic K كمحفز في إنتاج بعض أنواع المطاط الصناعي، وكذلك في الممارسة المعملية. في الآونة الأخيرة، كان الاستخدام الرئيسي لهذا المعدن هو إنتاج بيروكسيد البوتاسيوم K 2 O 2، المستخدم في تجديد الأكسجين. تعمل سبيكة البوتاسيوم مع الصوديوم كمبرد في المفاعلات النووية، وفي إنتاج التيتانيوم كعامل اختزال.
- من الملح والقلويات. يتم الحصول على العنصر رقم 19 في أغلب الأحيان من تفاعل تبادل البوتاسيوم الكاوي المنصهر والصوديوم المعدني: KOH + Na → NaOH + K. وتتم العملية في عمود تقطير النيكل عند درجة حرارة 380-440 درجة مئوية. يتم الحصول على العنصر رقم 19 أيضًا من كلوريد البوتاسيوم بطريقة مماثلة، فقط في هذه الحالة تكون درجة حرارة العملية أعلى - 760-800 درجة مئوية. عند درجة الحرارة هذه، يتحول كل من الصوديوم والبوتاسيوم إلى بخار، ويذوب كلوريد البوتاسيوم (مع المواد المضافة). يتم تمرير بخار الصوديوم من خلال الملح المنصهر ويتم تكثيف بخار البوتاسيوم الناتج. يتم أيضًا تحضير سبائك الصوديوم والبوتاسيوم باستخدام نفس الطريقة. يعتمد تكوين السبيكة إلى حد كبير على ظروف العملية.
- ماذا تفعل إذا كانت هذه هي المرة الأولى التي تتعامل فيها مع معدن البوتاسيوم. ومن الضروري أن نتذكر التفاعلية العالية لهذا المعدن، حيث يشتعل البوتاسيوم من أدنى أثر للماء. عند العمل مع البوتاسيوم، تأكد من ارتداء القفازات المطاطية والنظارات الواقية، أو الأفضل من ذلك، قناع يغطي الوجه بالكامل. ويتم عمل كميات كبيرة من البوتاسيوم في غرف خاصة مملوءة بالنيتروجين أو الأرجون. (في بدلات فضائية خاصة بالطبع.) وإذا اشتعلت K، فلا يتم إطفاؤها بالماء، بل بالصودا أو ملح الطعام.
- ما يجب التعامل مع النفايات. تحظر قواعد السلامة بشكل صارم تراكم أكثر من جرامين في المختبرات من بقايا أو نفايات أي معدن قلوي، بما في ذلك البوتاسيوم. يجب تدمير النفايات في الموقع. الطريقة الكلاسيكية هي تكوين إيثوكسيد البوتاسيوم C 2 H 5 OK تحت تأثير الكحول الإيثيلي: ما عليك سوى صب الكحول في النفايات. ولكن هناك طريقة أخرى - طريقة خالية من الكحول. يتم تعبئة النفايات بالكيروسين أو البنزين. ولا يتفاعل البوتاسيوم معها، ولأنه أخف من الماء ولكنه أثقل من هذه السوائل العضوية، فإنه يستقر في القاع. ثم يبدأون بإضافة قطرة ماء قطرة قطرة إلى الوعاء المائل. وعندما يصل الماء إلى المعدن يحدث تفاعل ويتحول عنصر K إلى بوتاس كاوي. يتم فصل طبقات المحلول القلوي والكيروسين أو البنزين بسهولة تامة في قمع فصل.
- هل توجد أيونات بوتاسيوم في المحلول؟ ليس من الصعب معرفة ذلك. اغمس الحلقة السلكية في المحلول، ثم ضعها في لهب موقد الغاز. إذا كان هناك البوتاسيوم، فإن اللهب سوف يتحول إلى اللون الأرجواني، على الرغم من أنه ليس بنفس سطوع اللون الأصفر الذي تعطيه مركبات الصوديوم للهب. من الصعب تحديد كمية البوتاسيوم الموجودة في المحلول. يحتوي هذا المعدن على عدد قليل من المركبات غير القابلة للذوبان في الماء. عادةً ما يتم ترسيب البوتاسيوم على شكل بيركلورات - وهو ملح حمض البيركلوريك القوي جدًا HClO 4. بالمناسبة، بيركلورات البوتاسيوم هو عامل مؤكسد قوي جدا، وعلى هذا النحو يستخدم في إنتاج بعض المتفجرات ووقود الصواريخ.
- ما هو سيانيد البوتاسيوم المطلوب؟ لاستخراج الذهب والفضة من الخامات. للتذهيب الكلفاني وتفضيض المعادن الأساسية. للحصول على العديد من المواد العضوية. بالنسبة لنيترة الفولاذ - فهذا يمنح سطحه قوة أكبر. لسوء الحظ، هذه المادة التي تشتد الحاجة إليها شديدة السمية. وتبدو KCN غير ضارة تمامًا: بلورات بيضاء صغيرة ذات لون بني أو رمادي.
- ما هو الكرومبيك؟ بتعبير أدق، كروم البوتاسيوم. هذه بلورات برتقالية من التركيبة K 2 Cr 2 O 7. ويستخدم الكرومبيك في إنتاج الأصباغ، كما تستخدم محاليله في دباغة الجلود "الكروم"، كما يستخدم كمادة لصباغة وطباعة الأقمشة. محلول الكروم في حامض الكبريتيك هو خليط كروم يستخدم في جميع المختبرات لغسل الأواني الزجاجية.
- لماذا تحتاج إلى CAUSID KALI؟ حقا لماذا؟ بعد كل شيء، فإن خصائص هذه القلويات والصودا الكاوية الأرخص هي نفسها تقريبًا. اكتشف الكيميائيون الفرق بين هذه المواد فقط في القرن الثامن عشر. الفرق الأكثر وضوحًا بين NaOH وKOH هو أن هيدروكسيد البوتاسيوم أكثر قابلية للذوبان في الماء من هيدروكسيد الصوديوم. يتم الحصول على KOH عن طريق التحليل الكهربائي لمحاليل كلوريد البوتاسيوم. وللحفاظ على خليط الكلوريد عند الحد الأدنى، يتم استخدام كاثودات الزئبق. لكن هذه المادة مطلوبة في المقام الأول كمنتج أولي لإنتاج أملاح البوتاسيوم المختلفة. وبالإضافة إلى ذلك، لا غنى عن البوتاسيوم الكاوي في إنتاج الصابون السائل، وبعض الأصباغ والمركبات العضوية. يستخدم محلول البوتاسيوم الكاوي كإلكتروليت في البطاريات القلوية.
- الملح الصخري أم الملح الصخري؟ الأصح - الملح الصخري. هذا هو الاسم العام لأملاح النترات من الفلزات القلوية والقلوية الترابية. إذا قالوا ببساطة "الملح الصخري" (وليس "الصوديوم" أو "الكالسيوم" أو "الأمونيوم"، ولكن ببساطة "الملح الصخري")، فإنهم يقصدون نترات البوتاسيوم. تستخدم البشرية هذه المادة منذ أكثر من ألف عام لإنتاج المسحوق الأسود. بالإضافة إلى ذلك، فإن الملح الصخري هو أول سماد مزدوج: من بين العناصر الثلاثة الأكثر أهمية للنباتات، فهو يحتوي على عنصرين - النيتروجين والبوتاسيوم. هذه هي الطريقة التي وصف بها D. I. Mendeleev الملح الصخري في "أساسيات الكيمياء":
"الملح الصخري هو ملح عديم اللون وله طعم تبريد خاص. ويتبلور بسهولة إلى منشورات طويلة محززة ومعينية سداسية على الجوانب تنتهي بنفس الأهرامات. بلوراته (الكثافة النوعية 1.93) لا تحتوي على الماء. عند درجة حرارة منخفضة (339 درجة)، يذوب الملح الصخري إلى سائل عديم اللون تمامًا. في درجات الحرارة العادية، في الحالة الصلبة، يكون KNO 3 غير نشط وغير متغير، ولكن في درجات الحرارة المرتفعة يعمل كعامل مؤكسد قوي جدًا، لأنه يمكن أن يطلق كمية كبيرة من الأكسجين إلى المواد المخلوطة به. يؤدي إلقاء النترات على الفحم الساخن إلى احتراق سريع، ويشتعل خليطه الميكانيكي مع الفحم المسحوق عند ملامسته لجسم ساخن ويستمر في الاحتراق من تلقاء نفسه. وفي هذه الحالة يتحرر النيتروجين، ويذهب أكسجين النترات إلى أكسدة الفحم، ونتيجة لذلك يتم الحصول على ملح البوتاسيوم الكربونيك وثاني أكسيد الكربون...
في الممارسة الكيميائية والتكنولوجيا، يتم استخدام الملح الصخري في كثير من الحالات كعامل مؤكسد يعمل في درجات حرارة عالية. وهذا أيضًا هو الأساس لاستخدامه في البارود العادي، وهو خليط ميكانيكي من الكبريت المطحون جيدًا والملح الصخري والفحم.
- أين وما هي أملاح البوتاسيوم الأخرى المستخدمة؟ بروميد البوتاسيوم KBr - في التصوير الفوتوغرافي لحماية الصور السلبية أو المطبوعة من التعرض للحجب.
- يوديد البوتاسيوم KI - في الطب وككاشف كيميائي.
- فلوريد البوتاسيوم KF - في التدفقات المعدنية ولإدخال الفلور في المركبات العضوية.
- كربونات البوتاسيوم (البوتاسيوم) K2CO3 - تدخل في صناعة الزجاج والصابون، وأيضاً كسماد.
- فوسفات البوتاسيوم، وخاصة K 4 P 2 O 7 و K 5 P 3 O 10، كمكونات للمنظفات.
- كلورات البوتاسيوم (ملح بيرثوليت) KClO 3 - في إنتاج الثقاب والألعاب النارية.
- سيليكوفلوريد البوتاسيوم K 2 SiF 6 - كمادة مضافة للشحنة عند استخلاص العناصر الأرضية النادرة من المعادن.
- كبريتيد حديد البوتاسيوم (ملح الدم الأصفر) K 4 Fe (CN) 6 -SH 2 O - كمادة لاصقة لصبغ الأقمشة وفي التصوير الفوتوغرافي.
- لماذا سمي البوتاسيوم بالبوتاسيوم؟ الكلمة أصلها عربي. في اللغة العربية، القلعي يعني رماد النبات. لأول مرة تم الحصول على البوتاسيوم من البوتاسيوم الكاوي، والبوتاسيوم الكاوي من البوتاس المعزول من رماد النبات... ومع ذلك، في اللغة الإنجليزية واللغات الأوروبية الأخرى تم الحفاظ على اسم البوتاسيوم، الذي أطلقه على البوتاسيوم مكتشفه X. ديفي. تم إدخال اسم "البوتاسيوم" في التسميات الكيميائية الروسية في عام 1831 من قبل جي آي هيس.
- ليس على الإطلاق فقط في المشمش. ينصح بشدة مرضى القلب، وخاصة الأشخاص الذين أصيبوا بنوبة قلبية، بتناول المشمش المجفف لتعويض فقدان البوتاسيوم في الجسم. أو على الأقل الزبيب. يحتوي 100 جرام من المشمش المجفف على ما يصل إلى 2 جرام من البوتاسيوم. يوجد نفس الكمية في المشمش (ولكن من أجل الدقة، عند الحساب، من الضروري طرح وزن البذور). يحتوي الزبيب على حوالي نصف كمية البوتاسيوم. لكن لا تعتقد أن الفواكه المجففة هي المصدر الوحيد للبوتاسيوم. يوجد الكثير منه في أي طعام نباتي تقريبًا. على سبيل المثال، أربعون جرامًا من البطاطس المقلية تعادل 10 جرامًا من المشمش المجفف المختار. البقوليات والشاي ومسحوق الكاكاو غنية بالبوتاسيوم. باختصار، ليس من الصعب الحصول على الجرعة اليومية من البوتاسيوم (2.5-5 جم) من خلال اتباع نظام غذائي عادي.
البوتاسيوم مادة عنصرية، فلز، نشط للغاية لدرجة أنه لا يوجد في الطبيعة على شكل شذرات. ويوجد البوتاسيوم في المعادن ومياه البحر، وفي الكائنات الحية من النباتات والحيوانات، ويحتل المرتبة السابعة من حيث الوفرة. وله أهمية حيوية كبيرة، لأنه ضروري لعمل الخلايا الحية.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبوتاسيوم
البوتاسيوم مادة ناعمة (يمكن قطعها بسكين)، فضية اللون، خفيفة (أخف من الماء)، قابلة للانصهار. يحترق بلهب وردي بنفسجي.
فلز قلوي يتفاعل بشكل نشط مع الأكسجين والماء والهالوجينات والأحماض المخففة، وغالبًا ما تكون التفاعلات مصحوبة بانفجار. لا يتفاعل مع النيتروجين. يتفاعل مع القلويات والكحولات.
يتطلب العمل بالبوتاسيوم النقي استخدام معدات الحماية، حيث أن ملامسة حتى أصغر الجزيئات الموجودة على الجلد أو العينين تسبب حروقًا خطيرة.
يجب تخزين البوتاسيوم في أوعية حديدية محكمة الغلق تحت طبقة من المواد التي تمنع ملامسة الهواء: الزيوت المعدنية والسيليكون والكيروسين المجفف.
استخدام البوتاسيوم ومركباته
أما على شكل معدن نقي، فإن المادة تستخدم في نطاق محدود من المجالات:
- تُصنع منه الأقطاب الكهربائية في بعض المصادر الحالية؛
- يستخدم في أنابيب الإلكترون كمادة ماصة للغاز تحافظ على الفراغ. في الخلايا الضوئية، في مصابيح وأجهزة تفريغ الغاز، في المحولات الحرارية، في المضاعف الضوئي؛
- لإنتاج الأكسيد الفائق.
- باستخدام نظير البوتاسيوم -40، يتم حساب عمر الصخور؛
- يستخدم النظير الاصطناعي للبوتاسيوم -42 كمتتبع إشعاعي في الطب وعلم الأحياء؛
- سبيكة من البوتاسيوم والصوديوم - مادة سائلة في الظروف العادية، تستخدم كمبرد في المفاعلات النووية. كما تستخدم سبائك البوتاسيوم السائلة الأخرى.
هناك طلب كبير على مركبات البوتاسيوم المختلفة.
- في الممارسة الطبية، يتم استخدام كلوريد البوتاسيوم، يوديد البوتاسيوم، برمنجنات، وبروميد البوتاسيوم. يتم تضمين البوتاسيوم بالضرورة في مستحضرات الفيتامينات المعدنية المعقدة. يحتاجه جسمنا لوظيفة العضلات، بما في ذلك القلب. للحفاظ على تكوين متوازن للدم والماء والتوازن الحمضي القاعدي.
- يذهب نصيب الأسد من البوتاسيوم الذي تحصل عليه الصناعة (أكثر من 90%) إلى إنتاج أسمدة البوتاس التي تعتبر حيوية لتنمية النباتات. ولهذا الغرض تستخدم أملاح البوتاسيوم المختلفة في الزراعة. وأشهرها ملح البوتاسيوم لحمض النيتريك المعروف بنترات البوتاسيوم أو الهندي أو نترات البوتاسيوم.
- يستخدم KOH (هيدروكسيد البوتاسيوم) في البطاريات لتجفيف الغازات.
- يستخدم البوتاس (كربونات البوتاسيوم) في إنتاج زجاج البوتاس البصري، وفي إنتاج الأسمدة، وفي عمليات تنقية الغاز، وتجفيف، ودباغة الجلود.
- بيروكسيد البوتاسيوم وأكسيد الفائق يمتصان ثاني أكسيد الكربون ويطلقان الأكسجين. تُستخدم هذه الخاصية لتجديد الأكسجين في أقنعة الغاز وفي المناجم والغواصات وسفن الفضاء.
- يتم تبييض الأقمشة باستخدام البيروكسيدات.
- مركبات البوتاسيوم هي جزء من المتفجرات والمواد القابلة للاشتعال المختلفة.
- تستخدم برمنجنات البوتاسيوم في الإنتاج المعملي للأكسجين.
- تستخدم مركبات البوتاسيوم في الطلاء الكهربائي والتركيب العضوي، وفي تكنولوجيا الليزر والتصوير الفوتوغرافي، وفي إنتاج الأسيتيلين والفولاذ والإلكترونيات الضغطية. يتم استخدامها في لحام المعادن غير الحديدية والفولاذ، ولغسل الأدوات الكيميائية.
يوديد البوتاسيوم، ونترات البوتاسيوم، وكربونات البوتاسيوم ليست سوى جزء صغير من مركبات البوتاسيوم التي يوفرها مخزن الكواشف الكيميائية لدينا. في موسكو ومنطقة موسكو، يعد شراء السلع للمختبرات والإنتاج من Prime Chemicals Group أمرًا مريحًا ومربحًا. لدينا خدمة ممتازة، وخيارات التسليم والاستلام.
البوتاسيوم (كاليوم، من العربية، كيلي - بوتاس) ك - عنصر المجموعة الأولى من الفترة الرابعة من النظام الدوري لـ D. I. Mendeleev، p. 19 الكتلة الذرية 39.102.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
معدن البوتاسيوم ناعم، يمكن قطعه بسهولة بالسكين ويمكن ضغطه ولفه. لديها شبكة مكعبة مركزية الجسم، المعلمة a = 0.5344 نانومتر. كثافة البوتاسيوم أقل من كثافة الماء وتساوي 0.8629 جم/سم3. مثل جميع الفلزات القلوية، يذوب البوتاسيوم بسهولة (نقطة الانصهار 63.51 درجة مئوية) ويبدأ في التبخر حتى عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا (نقطة غليان البوتاسيوم 761 درجة مئوية).
البوتاسيوم، مثل المعادن القلوية الأخرى، نشط للغاية كيميائيا. يتفاعل بسهولة مع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي لتكوين خليط يتكون بشكل أساسي من بيروكسيد K 2 O 2 وأكسيد فائق KO 2 (K 2 O 4):
2ك + يا 2 = ك 22، ك + أو 2 = كو 2.
عند تسخينه في الهواء، يحترق البوتاسيوم بلهب أحمر بنفسجي. مع الماء والأحماض المخففة، يتفاعل البوتاسيوم بشكل انفجاري (يشتعل الهيدروجين الناتج (H):
2K + 2H2O = 2KOH + H2
8K + 4H 2 SO 4 = K 2 S + 3 K 2 SO 4 + 4 H 2 O.
عند تسخينه إلى 200-300 درجة مئوية، يتفاعل البوتاسيوم مع الهيدروجين (H) لتكوين الهيدريد الشبيه بالملح KH:
يتفاعل البوتاسيوم بشكل انفجاري مع الهالوجينات. ومن المثير للاهتمام أن البوتاسيوم لا يتفاعل مع النيتروجين (N).
مثل المعادن القلوية الأخرى، يذوب البوتاسيوم بسهولة في الأمونيا السائلة ليشكل محاليل زرقاء. في هذه الحالة، يستخدم البوتاسيوم لتنفيذ تفاعلات معينة. أثناء التخزين، يتفاعل البوتاسيوم ببطء مع الأمونيا لتكوين الأميد KNH 2:
2K + 2NH 3 لتر. = 2KNH2 + H2
وأهم مركبات البوتاسيوم: أكسيد K2O، بيروكسيد K2O2، فوق أكسيد K2O4، هيدروكسيد KOH، يوديد KI، كربونات K2CO3 وكلوريد KCl.
عادة ما يتم الحصول على أكسيد البوتاسيوم K2O بشكل غير مباشر من خلال تفاعل البيروكسيد ومعدن البوتاسيوم:
2 ك + ك 2 يا 2 = 2 ك 2 أو
يُظهر هذا الأكسيد خصائص أساسية واضحة ويتفاعل بسهولة مع الماء لتكوين هيدروكسيد البوتاسيوم KOH:
K2O + H2O = 2KOH
هيدروكسيد البوتاسيوم، أو هيدروكسيد البوتاسيوم، قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء (يصل إلى 49.10% بالوزن عند 20 درجة مئوية). المحلول الناتج هو قاعدة قوية جدًا، مصنفة على أنها قلوية. يتفاعل KOH مع الأكاسيد الحمضية والمذبذبة:
SO 2 + 2KOH = K 2 SO 3 + H 2 O،
Al 2 O 3 + 2KOH + 3H 2 O = 2K (هكذا يحدث التفاعل في المحلول) و
Al 2 O 3 + 2KOH = 2KAlO 2 + H 2 O (هكذا يحدث التفاعل عندما تندمج الكواشف).
في الصناعة، يتم إنتاج هيدروكسيد البوتاسيوم KOH عن طريق التحليل الكهربائي للمحاليل المائية لـ KCl أو K 2 CO 3 باستخدام أغشية التبادل الأيوني والأغشية:
2KCl + 2H2O = 2KOH + Cl2 + H2،
أو بسبب تفاعلات تبادل محاليل K 2 CO 3 أو K 2 SO 4 مع Ca(OH) 2 أو Ba(OH) 2:
K 2 CO 3 + Ba(OH) 2 = 2KOH + BaCO 3
إن ملامسة هيدروكسيد البوتاسيوم الصلب أو قطرات محاليله على الجلد والعينين يسبب حروقاً شديدة للجلد والأغشية المخاطية، لذا يجب العمل مع هذه المواد الكاوية فقط بارتداء النظارات الواقية والقفازات. المحاليل المائية لهيدروكسيد البوتاسيوم أثناء التخزين تدمر الزجاج، والذوبان يدمر الخزف.
يتم الحصول على كربونات البوتاسيوم K 2 CO 3 (الاسم الشائع بوتاس) عن طريق تحييد محلول هيدروكسيد البوتاسيوم مع ثاني أكسيد الكربون:
2KOH + CO 2 = K 2 CO 3 + H 2 O.
يوجد البوتاس بكميات كبيرة في رماد بعض النباتات.
الاسم: من الكلمة العربية "بوتاس القلعي" (مركب البوتاسيوم المعروف منذ زمن طويل والمستخرج من رماد الخشب).
تاريخ اكتشاف البوتاسيوم
تم اكتشاف البوتاسيوم (البوتاسيوم الإنجليزي، والبوتاسيوم الفرنسي، والكاليوم الألماني) في عام 1807 من قبل ديفي، الذي أجرى التحليل الكهربائي للبوتاسيوم الكاوي الصلب والمبلل قليلاً. أطلق ديفي على المعدن الجديد اسم البوتاسيوم، لكن هذا الاسم لم يلتصق به. تبين أن الأب الروحي للمعادن هو جيلبرت، الناشر الشهير لمجلة "Annalen de Physik"، الذي اقترح اسم "البوتاسيوم"؛ تم اعتماده في ألمانيا وروسيا. يأتي كلا الاسمين من المصطلحات التي تم استخدامها قبل فترة طويلة من اكتشاف معدن البوتاسيوم. كلمة البوتاسيوم مشتقة من كلمة بوتاس، والتي ربما ظهرت في القرن السادس عشر. تم العثور عليه في فان هيلمونت في النصف الثاني من القرن السابع عشر. يستخدم على نطاق واسع كاسم لمنتج تجاري - البوتاس - في روسيا وإنجلترا وهولندا. تُترجم كلمة "بوتاش" إلى اللغة الروسية وتعني "رماد الوعاء أو الرماد المسلوق في وعاء"؛ في القرنين السادس عشر والسابع عشر. تم الحصول على البوتاس بكميات كبيرة من رماد الخشب الذي تم غليه في غلايات كبيرة. تم استخدام البوتاس لتحضير لتر الملح الصخري (المنقى) بشكل أساسي، والذي كان يستخدم لصنع البارود. تم إنتاج الكثير من البوتاس بشكل خاص في روسيا، في الغابات القريبة من أرزاماس وأرداتوف في المصانع المتنقلة (ميدان)، التي كانت مملوكة لأحد أقارب القيصر أليكسي ميخائيلوفيتش، أحد البويار المقرب بي موروزوف. أما كلمة البوتاسيوم فهي مشتقة من اللفظ العربي القلوي (المواد القلوية). في العصور الوسطى، كانت القلويات، أو كما قالوا آنذاك، الأملاح القلوية، لا يمكن تمييزها تقريبًا عن بعضها البعض وكانت تسمى بأسماء لها نفس المعنى: النطرون، البوراكس، الفاريك، إلخ. تم العثور على كلمة كالي (قيلا) حوالي 850 كاتبًا عربيًا، ثم بدأ استخدام كلمة "قالي" التي تعني منتج يتم الحصول عليه من رماد بعض النباتات، وترتبط بهذه الكلمات العربية "قلجين" أو "قالجان" (رماد) و"قلج" (حرق). في عصر الكيمياء الأتروكيميائية، بدأ تقسيم القلويات إلى "ثابتة" و"متطايرة". في القرن السابع عشر هناك أسماء القلويات الثابتة القلوية (المعدنية الثابتة القلوية أو الصودا الكاوية)، القلوية الثابتة. الخضروات (الخضروات القلوية الثابتة أو البوتاس والبوتاسيوم الكاوي)، وكذلك القلويات المتطايرة (القلوية المتطايرة أو NH3). أنشأ اللون الأسود تمييزًا بين القلويات الكاوية والناعمة أو الكربونية. لا تظهر القلويات في جدول الأجسام البسيطة، ولكن في ملاحظة للجدول يشير لافوازييه إلى أن القلويات الثابتة (البوتاس والصودا) ربما تكون مواد معقدة، على الرغم من أن طبيعة الأجزاء المكونة لها لم تتم دراستها بعد. في الأدب الكيميائي الروسي في الربع الأول من القرن التاسع عشر. كان يسمى البوتاسيوم البوتاسيوم (سولوفييف، 1824)، البوتاس (ستراخوفي، 1825)، البوتاس (شيشلوف، 1830)؛ في "متجر Dvigubsky" بالفعل في عام 1828. جنبا إلى جنب مع اسم البوتاس (كبريتات البوتاس)، تم العثور على اسم البوتاسيوم (البوتاسيوم الكاوي، البوتاسيوم الهيدروكلوريك، وما إلى ذلك). أصبح اسم البوتاسيوم مقبولًا بشكل عام بعد نشر كتاب هيس المدرسي.
وجود البوتاسيوم في الطبيعة
في القشرة الأرضية، يعد البوتاسيوم أحد العناصر الرئيسية الأكثر شيوعًا. ويوجد بتركيزات أقل بكثير في مياه المحيطات، إذ تحتوي على 0.029% منه فقط، على الرغم من أن الأنهار والمياه الجوفية تحمل سنويًا 8.4 × 10 7 من البوتاسيوم المذاب إلى المحيطات.
في الصخور القريبة من سطح القشرة الأرضية، يتم تمييز مجموعتين رئيسيتين من المعادن المحتوية على البوتاسيوم: الألومينوسيليكات والهالوجين والكبريتات. مجموعة الألومينوسيليكات شائعة جدًا، لكن معادنها صعبة أو غير قابلة للذوبان. تتميز مجموعة المعادن المحتوية على الهالوجين والكبريتات بالبوتاسيوم بقابلية ذوبان جيدة وتشكل قاعدة المادة الخام الرئيسية لإنتاج أسمدة البوتاس.
المعادن الرئيسية التي تحتوي على البوتاسيوم: سيلفين KCl (52.44% K)، سيلفينيت (Na,K)Cl (هذا المعدن عبارة عن خليط ميكانيكي مضغوط بإحكام من بلورات كلوريد البوتاسيوم KCl وكلوريد الصوديوم (Na) NaCl)، كارناليت KCl MgCl 2 · 6H. 2O (35.8% K)، ألومينوسيليكات مختلفة تحتوي على البوتاسيوم، كينيت KCl MgSO4·3H2O، متعدد الهاليت K2SO4 MgSO42CaSO4·2H2O، ألونيت KAl3 (SO4) 2 (OH)6 . تحتوي مياه البحر على حوالي 0.04% من البوتاسيوم (انظر أيضًا أملاح البوتاسيوم).
الحصول على البوتاسيوم
ويوجد كلوريد الصوديوم أيضًا في مياه البحر والينابيع المالحة، وعادة ما تحتوي الطبقات العليا من الرواسب على أملاح البوتاسيوم. وهي موجودة في مياه البحر، ولكن بكميات أقل بكثير من أملاح الصوديوم. توجد أكبر احتياطيات أملاح البوتاسيوم في العالم في جبال الأورال بالقرب من سوليكامسك (معادن سيلفينيت NaCl * KCl * MgCl * 6H2O). تم استكشاف واستغلال رواسب كبيرة من أملاح البوتاسيوم في بيلاروسيا (سوليجورسك).
حاليًا، يتم الحصول على البوتاسيوم عن طريق التفاعل مع الصوديوم السائل (Na) KOH المنصهر (عند 380-450 درجة مئوية) أو KCl (عند 760-890 درجة مئوية):
نا + كوه = هيدروكسيد الصوديوم + ك
يتم الحصول على البوتاسيوم أيضًا عن طريق التحليل الكهربائي لـ KCl المنصهر الممزوج بـ K 2 CO 3 عند درجات حرارة قريبة من 700 درجة مئوية:
2KCl = 2K + Cl2
تتم تنقية البوتاسيوم من الشوائب عن طريق التقطير الفراغي.
يمكن أيضًا الحصول على البوتاسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لـ KCl و KOH المنصهرين، ومع ذلك، لم تجد هذه الطريقة للحصول على البوتاسيوم استخدامًا واسع النطاق بسبب الصعوبات التقنية (انخفاض كفاءة التيار، وصعوبة ضمان قواعد السلامة). يعتمد الإنتاج الصناعي الحديث للبوتاسيوم على التفاعلات التالية: KCl + Na (NaCl + K (a) KOH + Na (NaOH + K (b) وفي الطريقة (أ) يتم تمرير بخار الصوديوم من خلال كلوريد البوتاسيوم المنصهر عند درجة حرارة 8000 مئوية، ويتم يتم تكثيف بخار البوتاسيوم المنطلق، وفي الطريقة (ب) يتم التفاعل بين هيدروكسيد البوتاسيوم المنصهر والصوديوم السائل في تيار معاكس عند 4400 درجة مئوية في عمود تفاعل النيكل (. وباستخدام نفس الطرق، يتم الحصول على سبيكة من البوتاسيوم مع الصوديوم، والذي يستخدم كمبرد للمعدن السائل في المفاعلات النووية، كما تستخدم سبيكة البوتاسيوم مع الصوديوم كعامل اختزال في إنتاج التيتانيوم.
استخدامات البوتاسيوم
معدن البوتاسيوم هو مادة للأقطاب الكهربائية في مصادر التيار الكيميائي. يتم استخدام سبيكة من البوتاسيوم مع فلز قلوي آخر، الصوديوم (Na)، كمبرد في المفاعلات النووية.
وعلى نطاق أوسع بكثير من معدن البوتاسيوم، يتم استخدام مركباته. يعد البوتاسيوم عنصرًا مهمًا في التغذية المعدنية للنباتات (حوالي 90٪ من أملاح البوتاسيوم المستخرجة تدخل في هذا)، فهي بحاجة إليها بكميات كبيرة للتطور الطبيعي، لذلك تستخدم أسمدة البوتاسيوم على نطاق واسع: كلوريد البوتاسيوم KCl، نترات البوتاسيوم، أو البوتاسيوم النترات، KNO3، البوتاس K2CO3 وأملاح البوتاسيوم الأخرى. ويستخدم البوتاس أيضًا في إنتاج النظارات البصرية الخاصة، كمادة ممتصة لكبريتيد الهيدروجين لتنقية الغاز، وكعامل تجفيف لدباغة الجلود.
يستخدم يوديد البوتاسيوم KI كدواء. يستخدم يوديد البوتاسيوم أيضًا في التصوير الفوتوغرافي وكسماد دقيق. يستخدم محلول برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4 ("برمنجنات البوتاسيوم") كمطهر.
الدور البيولوجي للبوتاسيوم
يعد البوتاسيوم أحد أهم العناصر الحيوية، وهو موجود باستمرار في جميع خلايا جميع الكائنات الحية. وتشارك أيونات البوتاسيوم K+ في تشغيل القنوات الأيونية وتنظيم نفاذية الأغشية البيولوجية، وفي توليد وتوصيل النبضات العصبية، وفي تنظيم نشاط القلب والعضلات الأخرى، وفي عمليات التمثيل الغذائي المختلفة. يتم تنظيم محتوى البوتاسيوم في الأنسجة الحيوانية والبشرية بواسطة هرمونات الستيرويد الكظرية. يحتوي جسم الإنسان العادي (وزن الجسم 70 كجم) على حوالي 140 جرامًا من البوتاسيوم. لذلك، من أجل الحياة الطبيعية، يجب أن يحصل الجسم على 2-3 جرام من البوتاسيوم يوميًا مع الطعام. تشمل الأطعمة الغنية بالبوتاسيوم الزبيب والمشمش المجفف والبازلاء وغيرها.
مميزات التعامل مع معدن البوتاسيوم
يمكن أن يسبب البوتاسيوم المعدني حروقًا شديدة جدًا في الجلد، وعندما تدخل جزيئات صغيرة من البوتاسيوم إلى العين، تحدث آفات شديدة مع فقدان الرؤية، لذلك لا يمكنك العمل إلا مع البوتاسيوم المعدني أثناء ارتداء القفازات والنظارات الواقية. يُسكب البوتاسيوم المشتعل بالزيت المعدني أو يُغطى بخليط من التلك وكلوريد الصوديوم. قم بتخزين البوتاسيوم في حاويات حديدية محكمة الغلق تحت طبقة من الكيروسين المجفف أو الزيوت المعدنية.
احتياطيات البوتاسيوم وإنتاجه في العالم
المواد الخام الرئيسية لإنتاج كلوريد البوتاسيوم هي خامات البوتاسيوم الطبيعية (سيلفينيت وكارناليت - أملاح تحتوي على مادة نقية بنسبة 12-15٪ مع شوائب من أملاح الصوديوم والمغنيسيوم).
تتميز احتياطيات خام البوتاس العالمية بمستوى عالٍ من التركيز - حيث تمتلك 3 دول فقط حوالي 85٪ من الاحتياطيات. ويوجد ما يزيد قليلاً عن 38% في كندا، تليها روسيا باحتياطيات تبلغ حوالي 33%. تحتل بيلاروسيا المركز الثالث - 9٪ من إجمالي احتياطيات خام البوتاس في العالم. محتوى البوتاسيوم في الودائع الموجودة في روسيا أعلى منه في البلدان الأخرى.
في كل عام، يستخرج منتجو أسمدة البوتاس 8.6 مليار طن من خام الكارناليت-سيلفينيت (تقديرات المسح الجيولوجي العالمي)، ولكن حتى مع هذا التعدين المكثف، فإن احتياطيات الخام سوف تستمر لأكثر من مائة عام.
احتياطيات البوتاسيوم في روسيا
يتم تنظيم إنتاج أسمدة البوتاس في روسيا في جبال الأورال على أساس رواسب Verkhne-Kamskoye، والتي تمثل 84٪ من الاحتياطيات المستكشفة من أملاح البوتاسيوم في روسيا. تم الوصول إلى الحد الأقصى لحجم الإنتاج في عام 1988 وبلغ 5.26 مليون طن من K2O.
يتم تنفيذ استخراج ومعالجة خامات البوتاسيوم من قبل أكبر شركتين - Uralkali وSilvinit، اللتين تعملان على تطوير رواسب Verkhnekamskoye لأملاح البوتاسيوم والمغنيسيوم باحتياطيات تبلغ حوالي 3.8 مليار طن من الخام. يبلغ محتوى البوتاسيوم في منطقتي Uralkali وSilvinit المرخصتين 30% و25% على التوالي - وهذه هي أفضل المؤشرات في الصناعة العالمية.
لإنتاج طن واحد من أسمدة البوتاس، من الضروري استخراج ما لا يقل عن أربعة أطنان من الخام، في عام 2008، تجاوزت تكلفة كلوريد البوتاسيوم في البورصات الروسية 4.5 ألف روبل للطن.
في عام 2008، بدأت شركة "سولفينيت سيلفينيت" في بناء مجمع جديد للتعدين والمعالجة في موقع بولوفودوفسكي لرواسب فيرخنكامسك في إقليم بيرم. من حيث الحجم، فإن هذا البناء ليس بأي حال من الأحوال أدنى من مشاريع البناء الصادمة في الماضي. وعلى مدى 8 إلى 10 سنوات، تخطط "سيلفينيت" لاستثمار أكثر من 1.5 مليار دولار في بناء منجم ومصنع معالجة في موقع جديد. يرتبط تعدين البوتاسيوم ارتباطًا وثيقًا بتطور البنية التحتية للنقل في فيرخنيكامي ومصير صناعة التيتانيوم والمغنيسيوم. في عام 2008، سيبدأ البناء على نطاق واسع لقسم من السكك الحديدية بطول 53 كيلومترًا إلى سوليكامسك، متجاوزًا بيريزنيكي. وسيتلقى علماء المعادن في VSMPO-AVISMA ضمانات بإمدادات الكارناليت، وهو أمر حيوي بالنسبة لهم، والتي بدأت المشاكل بعد فيضان المنجم الثاني في بيريزنيكي في أورالكالي. بالمعدل الحالي لتطوير الاحتياطيات في موقع بولوفودوفسكي، سوف يستمر سيلفينيت لمدة 150 عامًا على الأقل. في عام 2007 أنتجت شركة سلفينيت 100 مليون طن من أسمدة البوتاس منذ بداية عمليات المؤسسة.
إن زيادة الصادرات إلى الصين واليابان والهند تتطلب بشكل عاجل تطوير مخزون نيبا في سيبيريا. وفي الوقت نفسه، فإن التوفير الناتج عن انخفاض تكاليف النقل سيضاعف الربح من تشغيل هذا الحقل. ومن الأمور الواعدة بشكل خاص استخدام الأساليب الجيوتكنولوجية في تطويرها والتي تضمن إنتاج المحاليل الملحية مع إنتاج أسمدة قيمة ونادرة خالية من الكلوريد. تجدر الإشارة إلى أن الطريقة الجيوتكنولوجية تجعل من الممكن زيادة إنتاجية الإنتاج بمقدار 4 مرات مع تقليل الاستثمارات الرأسمالية المحددة بمقدار 7 مرات.
بالإضافة إلى زيادة الإنتاج في منجم Verkhnekamskoye وتطوير Nepskoye، تم تطوير منجم Gremyachenskoye في منطقة فولغوجراد، الذي تبلغ احتياطياته من السيلفينيت في فئة C2 إلى 250 مليون طن من K2O بمتوسط محتوى مكون مفيد يبلغ 21-26٪. ، وكذلك رواسب Eltonskoye، فهي أيضًا واعدة جدًا. في منطقة أولاغانسكي الأكثر دراسة في الأخير، يصل إجمالي احتياطيات السيلفينيت والكارناليت وخامات كيسيريت-كارناليت-سيلفينيت في فئة C1 + C2 إلى 430 مليون طن من K2O. وفي المجالين الآخرين، تقدر احتياطيات فئة C2 والموارد المستنتجة بنحو 580 مليون طن من K2O.
يعد تطوير هذه الرواسب أمرًا جذابًا نظرًا لقربها من المستهلكين الرئيسيين لأسمدة البوتاس - مناطق الفولغا والوسطى ووسط تشيرنوزيم وشمال القوقاز الاقتصادية.
استخدامات البوتاسيوم
تستخدم أملاح البوتاسيوم ومركباتها على نطاق واسع في مختلف قطاعات الاقتصاد الوطني. يعد البوتاسيوم، جنبًا إلى جنب مع الفوسفور والنيتروجين، جزءًا من ثالوث العناصر الأكثر أهمية للنباتات وهو أساس الأسمدة المعدنية.
بالإضافة إلى صناعة الأسمدة، يتم استخدام خامات البوتاسيوم لإنتاج المنظفات والمواد الكيميائية المختلفة - نترات البوتاسيوم، البوتاسيوم الكاوي، البوتاس، ملح البرثوليت، سيانيد البوتاسيوم، بروميد البوتاسيوم، إلخ. كلوريد المغنيسيوم الذي يتم الحصول عليه عن طريق معالجة الكارناليت هو المنتج الأولي للإنتاج. من أكسيد المغنيسيوم والمغنيسيوم المعدني.