این مقاله پتاسیم را از دیدگاه فیزیک و شیمی توصیف می کند. اولین مورد از این علوم به بررسی خواص مکانیکی و خارجی مواد می پردازد. و دوم - تعامل آنها با یکدیگر - شیمی است. پتاسیم نوزدهمین عنصر جدول تناوبی است. متعلق به فلزات قلیایی است. این مقاله فرمول الکترونیکی پتاسیم و رفتار آن با سایر مواد و غیره را بررسی می کند. این یکی از فعال ترین فلزات است. علمی که به مطالعه این عنصر و سایر عناصر می پردازد، علم شیمی است. درجه 8 مطالعه مواد معدنی و خواص آنها را فراهم می کند. بنابراین، این مقاله برای دانش آموزان مفید خواهد بود. پس بیایید شروع کنیم.
ویژگی پتاسیم از نظر فیزیک
این یک ماده ساده است که در شرایط عادی در حالت جامد تجمع می یابد. نقطه ذوب شصت و سه درجه سانتیگراد است. این فلز زمانی به جوش می آید که دما به هفتصد و شصت و یک درجه سانتیگراد برسد.ماده مورد نظر دارای رنگ سفید مایل به نقره ای است. جلای فلزی دارد.
چگالی پتاسیم هشتاد و شش صدم گرم در سانتی متر مکعب است. این یک فلز بسیار سبک است. فرمول پتاسیم بسیار ساده است - مولکول تشکیل نمی دهد. این ماده متشکل از اتم هایی است که در نزدیکی یکدیگر قرار گرفته اند و دارای شبکه کریستالی هستند. جرم اتمی پتاسیم سی و نه گرم بر مول است. سختی آن بسیار کم است - مثل پنیر به راحتی با چاقو بریده می شود.
پتاسیم و شیمی
اجازه دهید با این واقعیت شروع کنیم که پتاسیم یک عنصر شیمیایی است که فعالیت شیمیایی بسیار بالایی دارد. شما حتی نمی توانید آن را در هوای آزاد ذخیره کنید، زیرا فوراً شروع به واکنش با مواد اطراف خود می کند. پتاسیم یک عنصر شیمیایی است که در گروه اول و دوره چهارم جدول تناوبی قرار دارد. تمام خواصی را دارد که مشخصه فلزات است.
تعامل با مواد ساده
اینها عبارتند از: اکسیژن، نیتروژن، گوگرد، فسفر، هالوژن (ید، فلوئور، کلر، برم). به ترتیب، تعامل پتاسیم با هر یک از آنها را در نظر بگیرید. برهمکنش با اکسیژن را اکسیداسیون می گویند. در طی این واکنش شیمیایی، پتاسیم و اکسیژن به نسبت مولی چهار قسمت به یک مصرف می شود و در نتیجه اکسیدی از فلز مورد نظر به مقدار دو قسمت تشکیل می شود. این برهمکنش را می توان با استفاده از معادله واکنش زیر بیان کرد: 4K + O2=2K2O. هنگام سوزاندن پتاسیم، شعله بنفش روشن را می توان مشاهده کرد.
بنابراین، این واکنش برای تعیین پتاسیم کیفی در نظر گرفته می شود. واکنش ها با هالوژن ها با توجه به نام این عناصر شیمیایی نامگذاری می شوند: ید زایی، فلوئوراسیون، کلرزنی، برم زایی. این فعل و انفعالات را می‌توان واکنش‌های افزودن نامید، زیرا اتم‌های دو ماده مختلف در یکی ترکیب می‌شوند. نمونه ای از چنین فرآیندی واکنش بین پتاسیم و کلر است که منجر به تشکیل کلرید فلز مورد نظر می شود. برای انجام این فعل و انفعال، لازم است این دو جزء - دو مول از اول و یکی از دوم - گرفته شود. در نتیجه دو مول از ترکیب پتاسیم تشکیل می شود. این واکنش با معادله زیر بیان می شود: 2K + CI2=2KCI. با نیتروژن، پتاسیم می تواند ترکیباتی را در هنگام سوزاندن در هوای آزاد تشکیل دهد. در طی این واکنش، فلز مورد نظر و نیتروژن به نسبت مولی شش قسمت به یک مصرف می شود که در نتیجه این فعل و انفعال، نیترید پتاسیم به مقدار دو قسمت تشکیل می شود. این را می توان به صورت معادله زیر نشان داد: 6K + N2=2K3N. این ترکیب یک کریستال سبز-سیاه است. با فسفر، فلز مورد نظر بر اساس همان اصل واکنش نشان می دهد. اگر سه مول پتاسیم و یک مول فسفر بگیریم یک مول فسفید به دست می آید. این برهمکنش شیمیایی را می توان به صورت معادله واکنش زیر نوشت: 3K + P=K3P. علاوه بر این، پتاسیم قادر به واکنش با هیدروژن است و یک هیدرید تشکیل می دهد. به عنوان مثال، معادله زیر را می توان ارائه داد: 2K + H2 \u003d 2KN. تمام واکنش های افزودن فقط در حضور دماهای بالا رخ می دهد.
تعاملبا مواد پیچیده
مشخصات پتاسیم از نقطه نظر شیمی امکان بررسی این موضوع را فراهم می کند. مواد پیچیده ای که پتاسیم قادر به واکنش با آنها است عبارتند از آب، اسیدها، نمک ها، اکسیدها. با همه آنها، فلز مورد نظر واکنش متفاوتی نشان می دهد.
پتاسیم و آب
این عنصر شیمیایی به شدت با آن واکنش نشان می دهد. در این حالت، هیدروکسید و همچنین هیدروژن تشکیل می شود. اگر دو مول پتاسیم و آب بگیریم به همان مقدار هیدروکسید پتاسیم و یک مول هیدروژن به دست می آید. این برهمکنش شیمیایی را می توان با استفاده از معادله زیر بیان کرد: 2K + 2H2O=2KOH=H2.
واکنش با اسیدها
از آنجایی که پتاسیم یک فلز فعال است، به راحتی اتم های هیدروژن را از ترکیبات آنها جابجا می کند. یک مثال می تواند واکنشی باشد که بین ماده مورد نظر و اسید هیدروکلریک رخ می دهد. برای انجام آن، باید دو مول پتاسیم و همچنین اسید را به همان میزان مصرف کنید. در نتیجه، کلرید پتاسیم تشکیل می شود - دو مول و هیدروژن - یک مول. این فرآیند را می توان در معادله زیر نوشت: 2K + 2HCI=2KCI + H2.
پتاسیم و اکسید
با این گروه از مواد معدنی، فلز مورد نظر تنها با حرارت دادن قابل توجه واکنش نشان می دهد. اگر اتم فلزی که بخشی از اکسید است منفعل تر از آن چیزی باشد که در این مقاله در مورد آن صحبت می کنیم، در واقع یک واکنش تبادلی رخ می دهد. به عنوان مثال، اگر دو مول پتاسیم و یک مول اکسید مس را بگیریم، در نتیجه برهمکنش آنها می توان یک مول از اکسید ماده شیمیایی مورد نظر را به دست آورد.عنصر و مس خالص. این را می توان به شکل معادله زیر نشان داد: 2K + CuO=K2O + Cu. اینجاست که خواص کاهنده قوی پتاسیم وارد عمل می شود.
تعامل با پایه
پتاسیم قادر به واکنش با هیدروکسیدهای فلزی است که در سمت راست آن در سری فعالیت های الکتروشیمیایی قرار دارند. در این مورد، خواص ترمیمی آن نیز آشکار می شود. به عنوان مثال، اگر دو مول پتاسیم و یک مول هیدروکسید باریم بگیریم، در نتیجه واکنش جانشینی موادی مانند هیدروکسید پتاسیم به مقدار دو مول و باریم خالص (یک مول) به دست خواهیم آورد - رسوب می کند.. برهمکنش شیمیایی ارائه شده را می توان به صورت معادله زیر نمایش داد: 2K + Ba(OH)2=2KOH + Ba.
واکنش با نمک
در این مورد، پتاسیم همچنان خواص خود را به عنوان یک عامل کاهنده قوی نشان می دهد. با جایگزینی اتم های عناصر شیمیایی غیر فعال تر، دستیابی به یک فلز خالص را ممکن می سازد. به عنوان مثال، اگر سه مول پتاسیم به مقدار دو مول به کلرید آلومینیوم اضافه کنید، در نتیجه این واکنش سه مول کلرید پتاسیم و دو مول آلومینیوم به دست می‌آید. این فرآیند را می توان با استفاده از یک معادله به صورت زیر بیان کرد: 3K + 2AІСІ3=3KІ2 + 2AІ.
واکنش با چربی
اگر به هر ماده آلی این گروه پتاسیم اضافه کنید، یکی از اتم های هیدروژن را نیز جابجا می کند. به عنوان مثال، هنگامی که استئارین با فلز مورد نظر مخلوط می شود، استئارات پتاسیم و هیدروژن تشکیل می شود. از ماده به دست آمده برای تهیه صابون مایع استفاده می شود. این ویژگی پتاسیم و برهمکنش آن با آن استبا مواد دیگر به پایان می رسد.
استفاده از پتاسیم و ترکیبات آن
مانند تمام فلزات مورد بحث در این مقاله، برای بسیاری از فرآیندهای صنعتی ضروری است. کاربرد اصلی پتاسیم در صنایع شیمیایی رخ می دهد. به دلیل فعالیت شیمیایی بالا، فلز قلیایی بارز و خواص کاهنده، به عنوان یک معرف برای بسیاری از فعل و انفعالات و به دست آوردن انواع مواد استفاده می شود. علاوه بر این، آلیاژهای حاوی پتاسیم به عنوان خنک کننده در راکتورهای هسته ای استفاده می شوند. فلز در نظر گرفته شده در این مقاله کاربرد خود را در مهندسی برق نیز پیدا می کند. علاوه بر تمام موارد فوق، یکی از اجزای اصلی کودهای گیاهی است. علاوه بر این، ترکیبات آن در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، در استخراج طلا از سیانید پتاسیم استفاده می شود که به عنوان یک معرف برای جداسازی فلزات ارزشمند از سنگ معدن عمل می کند. از کربنات پتاسیم در تولید شیشه استفاده می شود. فسفات های عنصر شیمیایی مورد بحث از اجزای محصولات پاک کننده و پودرهای مختلف هستند. کبریت ها حاوی کلرات این فلز هستند. در ساخت فیلم های دوربین های قدیمی از برمید عنصر مورد نظر استفاده می شد. همانطور که می دانید، می توان آن را با برم کردن پتاسیم در دمای بالا به دست آورد. در پزشکی از کلرید این عنصر شیمیایی استفاده می شود. در صابون سازی - استئارات و سایر مشتقات چربی.
دستیابی به فلز مورد نظر
در زمان ما، پتاسیم توسط دو آزمایشگاه در آزمایشگاه ها استخراج می شودراه های اصلی اولین مورد بازیابی آن از هیدروکسید با کمک سدیم است که از نظر شیمیایی حتی از پتاسیم فعال تر است. و دوم گرفتن آن از کلرید، همچنین با کمک سدیم است. اگر به همان مقدار سدیم به یک مول هیدروکسید پتاسیم اضافه کنید، یک مول قلیایی سدیم و پتاسیم خالص تشکیل می شود. معادله این واکنش به این صورت است: KOH + Na=NaOH + K. برای انجام واکنش نوع دوم، باید کلرید فلز مورد نظر و سدیم را به نسبت مولی مساوی مخلوط کنید. در نتیجه موادی مانند نمک آشپزخانه و پتاسیم به یک نسبت تشکیل می شوند. این برهمکنش شیمیایی را می توان با استفاده از معادله واکنش زیر بیان کرد: KSI + Na=NaCl + K.
ساختار پتاسیم
اتم این عنصر شیمیایی مانند سایر عناصر از یک هسته تشکیل شده است که حاوی پروتون ها و نوترون ها و همچنین الکترون هایی است که به دور آن می چرخند. تعداد الکترون ها همیشه برابر با تعداد پروتون هایی است که در داخل هسته قرار دارند. اگر هر الکترونی جدا شود یا به اتم بپیوندد، دیگر خنثی نیست و به یون تبدیل می شود. آنها دو نوع هستند: کاتیون ها و آنیون ها. اولی دارای بار مثبت و دومی دارای بار منفی است. اگر یک الکترون به یک اتم بپیوندد، به آنیون تبدیل می شود، اما اگر هر یک از الکترون ها مدار خود را ترک کند، اتم خنثی به یک کاتیون تبدیل می شود. از آنجایی که شماره سریال پتاسیم طبق جدول تناوبی نوزده است، در هسته این عنصر شیمیایی به همان تعداد پروتون وجود دارد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که الکترون های اطراف هستهواقع در نوزدهم تعداد پروتون هایی که در ساختار یک اتم وجود دارد را می توان با کم کردن شماره سریال یک عنصر شیمیایی از جرم اتمی تعیین کرد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که بیست پروتون در هسته پتاسیم وجود دارد. از آنجایی که فلز در نظر گرفته شده در این مقاله مربوط به دوره چهارم است، دارای چهار مدار است که الکترون ها به طور مساوی بر روی آنها توزیع شده اند که دائماً در حرکت هستند. طرح پتاسیم به شرح زیر است: دو الکترون در مدار اول و هشت الکترون در مدار دوم قرار دارند. و همچنین در مدار سوم، در آخرین، چهارم، تنها یک الکترون می چرخد. این امر سطح بالای فعالیت شیمیایی این فلز را توضیح می دهد - آخرین مدار آن به طور کامل پر نشده است، بنابراین تمایل به ترکیب با برخی اتم های دیگر دارد که در نتیجه الکترون های آخرین مدارهای آنها مشترک می شود.
این عنصر را در کجا می توان در طبیعت یافت؟
از آنجایی که فعالیت شیمیایی بسیار بالایی دارد، در هیچ کجای سیاره به شکل خالص آن یافت نمی شود. فقط می توان آن را به عنوان بخشی از انواع ترکیبات مشاهده کرد. کسر جرمی پتاسیم در پوسته زمین 2.4 درصد است. رایج ترین مواد معدنی حاوی پتاسیم سالوینیت و کارنالیت هستند. اولین فرمول شیمیایی زیر را دارد: NaCl•KCl. رنگی متنوع دارد و از کریستال های زیادی با رنگ های متنوع تشکیل شده است. بسته به نسبت کلرید پتاسیم و سدیم و همچنین وجود ناخالصی ها، ممکن است دارای اجزای قرمز، آبی، صورتی، نارنجی باشد. ماده معدنی دوم - کارنالیت - به نظر می رسدبلورهای شفاف، آبی کم رنگ، صورتی روشن یا زرد کم رنگ. فرمول شیمیایی آن به این صورت است: KCl•MgCl2•6H2O. این یک هیدرات کریستالی است.
نقش پتاسیم در بدن علائم کمبود و بیش از حد
او همراه با سدیم تعادل آب و نمک سلول را حفظ می کند. همچنین در انتقال بین غشاهای تکانه عصبی شرکت می کند. علاوه بر این، تعادل اسید و باز را در سلول و در کل بدن تنظیم می کند. در فرآیندهای متابولیک شرکت می کند، با بروز ادم مقابله می کند، بخشی از سیتوپلاسم است - حدود پنجاه درصد آن - نمک فلز مورد نظر. علائم اصلی کمبود پتاسیم بدن عبارتند از تورم، بروز بیماری هایی مانند آبریزش، تحریک پذیری و اختلال در عملکرد سیستم عصبی، مهار واکنش و اختلال حافظه.
علاوه بر این، مقدار ناکافی این عنصر کمیاب بر سیستم قلبی عروقی و عضلانی تأثیر منفی می گذارد. کمبود پتاسیم برای مدت طولانی می تواند باعث حمله قلبی یا سکته شود. اما به دلیل وجود پتاسیم بیش از حد در بدن، زخم روده کوچک می تواند ایجاد شود. برای متعادل کردن رژیم غذایی خود به طوری که مقدار مناسبی پتاسیم دریافت کنید، باید بدانید چه غذاهایی حاوی آن هستند.
غذاهای سرشار از عنصر کمیاب مورد نظر
اول از همه، اینها آجیل هستند، مانند بادام هندی، گردو، فندق، بادام زمینی، بادام. همچنین مقدار زیادی از آن در سیب زمینی یافت می شود. علاوه بر این، پتاسیم در میوه های خشک مانندمانند کشمش، زردآلو خشک، آلو خشک. آجیل کاج نیز سرشار از این عنصر است. همچنین غلظت بالای آن در حبوبات: لوبیا، نخود، عدس مشاهده می شود. جلبک دریایی نیز سرشار از این عنصر شیمیایی است. از دیگر محصولات حاوی این عنصر به مقدار زیاد چای سبز و کاکائو است. علاوه بر این، در بسیاری از میوه ها مانند آووکادو، موز، هلو، پرتقال، گریپ فروت و سیب در غلظت های بالا یافت می شود. بسیاری از غلات غنی از عنصر کمیاب مورد بحث هستند. این در درجه اول جو مروارید و همچنین گندم و بلغور گندم سیاه است. جعفری و کلم بروکسل نیز سرشار از پتاسیم هستند. علاوه بر این، در هویج و خربزه نیز یافت می شود. پیاز و سیر دارای مقدار قابل توجهی از عنصر شیمیایی در نظر گرفته شده هستند. تخم مرغ، شیر و پنیر نیز سرشار از پتاسیم هستند. هنجار روزانه این عنصر شیمیایی برای افراد عادی سه تا پنج گرم است.
نتیجه گیری
پس از خواندن این مقاله می توان نتیجه گرفت که پتاسیم یک عنصر شیمیایی بسیار مهم است. برای سنتز بسیاری از ترکیبات در صنایع شیمیایی ضروری است. علاوه بر این، در بسیاری از صنایع دیگر نیز استفاده می شود. همچنین برای بدن انسان بسیار مهم است، بنابراین باید به طور منظم و به مقدار لازم همراه با غذا به آنجا رفت.
