پتاسیم

Potassium

عمومی نام, علامت اختصاری , شماره Potassium, K, 19 گروه های جدول تناوبی فلزات قلیایی گروه, تناوب , بلوک 1(IA), 4 , s جرم حجمی, سختی 856 kg/m3, 0.4 رنگ سفید نقره ای

خواص  اتمی       وزن اتمی 39.0983 amu شعاع اتمی (calc.) 220 (243) pm شعاع کووالانسی 196 pm شعاع واندروالس 275 pm ساختار الکترونیکی {Ar} 4s1 -e بازای هر سطح انرژی 2, 8, 8, 1 درجه اکسیداسیون (اکسید) 1 ( باز قوی) ساختار کریستالی بدنه مکعبی مرکزی

خواص فیزیکی       حالت ماده جامد نقطه ذوب 336.53 K (146.08 °F) نقطه جوش 1032 K (1398 °F) حجم مولی  ש» 10-6 * 45.94 «متر مکعب بر مول گرمای تبخیر 79.87 kJ/mol گرمای هم جوشی 2.334 kJ/mol فشار بخار 1.06ױ0-4Pa at __ K سرعت صوت 2000 m/s at 293.15 K

متفرقه               الکترونگاتیویته 0.82 (درجه پاولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 757 J/(kg*K) رسانائی الکتریکی 13.9 106/m اهم رسانائی گرمایی 102.4 W/(m*K) 1st پتانسیل یونیزاسیون 418.8 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 3052 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 4420 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 4420 kJ/mol 5th پتانسیل یونیزاسیون 7975 kJ/mol 6th پتانسیل یونیزاسیون 9590 kJ/mol 7th پتانسیل یونیزاسیون 11343 kJ/mol 8th پتانسیل یونیزاسیون 14944 kJ/mol 9th پتانسیل یونیزاسیون 16963.7 kJ/mol 10th پتانسیل یونیزاسیون 48610 kJ/mol

پایدارترین  ایزوتوپها     ایزو وفور طبیعی نیمه عمر DM DE MeV DP 39K 93.26% K با 20 نوترون پایدار است 40K 0.012% 1.277 E9y beta- epsilon 1.311 1.505 40Ca 40Ar 41K 6.73% Kبا 22 نوترون پایدار است واحدهای SI & STP استفاده شده ,مگر آنکه ذکر شده باشد.

پتاسیم یکی از عناصر شمیایی جدول تناوبی است که نماد آن K و عدد اتمی آن 19 می باشد. پتاسیم فلز قلیایی سفید مایل به نقره ای است ،که به طور طبیعی به صورت ترکیبی با عناصر دیگر در آب دریا و دیگر کانیها یافت می شود. این عنصر به سرعت در آزمایش‌های مربوط به هوا اکسید شده و بسیار واکنش پذیر است (مخصوصاً در آب. ) و از نظر شمیایی همانند سدیم می باشد.

ویژگیهای قابل توجه

پتاسیم که دومین فلز سبک می باشد در میان فلزات واکنش پذیر ترین و الکترو پوزیتیوترین می باشد. این فلز بسیار نرم بوده و با چاقو به راحتی برش می خورد و در سطوح صاف به رنگ نقره ای می باشد. از آنجا که در آزمایش‌های مربوط به هوا به سرعت اکسید می شود باید زیر روغن معدنی یا نفت نگهداری شود. پتاسیم مانند دیگر فلزات قلیایی در آب تجزیه شده و هیدروژن آزاد می کند. در آب فورا آتش می گیرد و نمک آن هنگامی که در معرض یک شعله قرار بگیرد رنگ بنفش از خود ساتع می کند.

کاربردها

اکسید پتاسیم که با نام پتاس شناخته شده است در تولید کود به کار می رود. نیترات پتاسیم در ساخت باروت کاربرد دارد. در ساخت شیشه استفاده می شود. از NaK که آلیاژ سدیم و پتاسیم است به عنوان رسانه انتقال گرما استفاده می شود. پتاسیم ماده بنیانی برای رشد گیاهان بوده و در انواع گوناگون خاک یافت می شود. یونهای پتاسیم در سلولهای حیوانی موادی حیاتی برای زنده نگه داشتن سلولها می باشند(پمپ Na-K را ببینید). کلرید پتاسیم یک جانشین برای نمک طعام بوده و برای ایست قلب در اعدامهای توسط تزریق کشنده استفاده می شود. بیشتر نمکهای پتاسیم بسیار مهم بوده و شامل برمید پتاسیم ، کربنات پتاسیم ، کلرات پتاسیم ، کلرید پتاسیم ، کرومات پتاسیم ، سیانید پتاسیم ، دی کرومات پتاسیم ، هیدروکسید پتاسیم ، یدید پتاسیم ، نیترات پتاسیم و سولفات پتاسیم می باشند.

 

تاریخچه

پتاسیم ( انگلیسی ، potash لاتین ،kalium )در سال 1807 توسط Sir Huphry Davy که آن را از پتاس سوز آور (K OH ) بدست آورد کشف شد. این فلز قلیایی تنها فلزی بود که توسط عمل الکترولیز از هم جدا شده بود.

 

پیدایش

این عنصر حدوداً 2.4% از وزن پوسته زمین را تشکیل می دهد و از نظر فراوانی هفتمین عنصر در آن می باشد. بدست آوردن پتاسیم از کانیها بدلیل خاصیت نامحلولی و ماندگاری آن بسیار دشوار است. با این وجود مواد معدنی دیگر مانند Carnallite, Langbeinite , Polyhalite , و Sylvite در بستر دریاها یا دریاچه های قدیمی یافت می شوند. مواد معدنی بسیار زیاد ته نشین شده در این برکه ها عمل استخراج پتاسیم و نمک آن را اقتصادی تر می کند. منابع مهم پتاسیم و پتاس منابعی در کالیفرنیا ، آلمان ، نیومکزیکو ، یوتا و دیگر نقاط زمین می باشد. در عمق 3000 فوتی زیر بستر Saskatchewan مقادیر عظیمی از پتاس وجود دارد که می تواند به عنوان یک منبع مهم برای این عنصر در آینده در نظر گرفته شود. اقیانوسها نیز منابع دیگری برای پتاسیم می باشند اما در مقایسه با سدیم مقدار پتاسیم موجود در یک حجم معین از آب دریا بسیار کم می باشد. پتاسیم در صورت عمل الکترولیز می تواند به اجزای هیدرو کسیدش تجزیه شود. از روشهای حرارتی نیز برای تولید پتاسیم استفاده می شود. پتاسیم هرگز به صورت رها شده در طبیعت یافت نمی شود. با این وجود یونهای K+ در ارگانیسمهای زنده برای فیزیولوژی سلولهای تحریکی بسیار مهم می باشند.

 

ایزوتوپها

تا کنون 17 ایزوتوپ پتاسیم شناخته شده اند شکل غیر ترکیبی پتاسیم از سه ایزوتوپ تشکیل شده است K-39(93.3%), K-40(0.01%( و K-41(6.7%) . k-40 که به صورت طبیعی به وجود می آید توسط عمل الکترون گیری یا حذف پوزیترون به Ar-40 پایدار تبدیل شده و با خروج نگاترون به Ca-40 ( 88.8%(پایدار تبدیل می شود. k-40 نیمه عمری 1.250 נ109ساله دارد. فروپاشی K-40 به Ar-40 معمولاً در روش تاریخ گذاری بر روی سنگها استفاده می شوند. شیوه تاریخ گذاری K-Ar بستگی دارد به این فرضیه که سنگها در زمان تشکیل هیچ آرگونی نداشته و تمام آرگون ایجاد شده توسط تشعشعات مانند آرگون 40 در یک سیستم بسته نگهداری شده اند . کانیها توسط میزان تمرکز پتاسیم و مقدار آرگون ایجاد شده توسط تشعشعات که در آن جمع شده اند تاریخ گذاری می شوند. بهترین مواد معدنی که برای انجام عمل تاریخ گذاری مناسب هستند عبارتند از Biotite , Muscovite, و Plutonic, hornblende و Feldspar آتشفشانی. تمام نمونه سنگهای آتشفشانی نیز در صورتی که تغییر نکرده باشند ،به همین گونه تاریخ گذاری می شوند. به غیر از تاریخ گذاری ایزوتوپهای پتاسیم در مبحث آزمایش‌های مربوط به هوا شناسی نیز کاربرد وسیعی دارند. ایزوتوپهای پتاسیم همچنین در چرخه تغذیه مطالعه می شوند چرا که پتاسیم یک ماده غذایی لازم برای زندگی است.

 

پتاسیم در بدن

پتاسیم یک یون مهم در بدن است ،و از آنجائی که تغییرات جزئی می توانند action potentials را مختل کند ،که در نتیجه مشکلات عصبی و قلبی ایجاد می شود ، تجمع آن در خون به دقت تنظیم می شود. بسیاری از آنتی بیوتیکها ، از جمله آن که توسط باکتری Bacillus brevis تولید می شود ،کار سلولها را با نشستن بر روی دروازه های یون مثبت مختل می کنند . در نتیجه یونهای +k و +Na اجازه پیدا می کنند از غشا سلولی عبور کنند ،و بنابراین action potential به طور غیر مجاز از غشاء سلول عبور می کند. پتاسیم در پلاسمای خون نسبتاً در سطح پائینی قرار دارد ( معمولاً 3.5 تا 5.0 mmol/L )، ولی درون سلولها تمرکز زیادی دارد ( در حدود 100 mmol/L ). سطوح پائین آن در خون hypokalemia و سطوح بالای آن hyperkalemia نام دارند. هر دو سطح پائین و بالا برای قلب خطرناکند.

 

هشدارها

پتاسیم با آب بسیار واکنش پذیر است و از این رو باید در زیر روغنهای معدنی مانند پارافین قرار گیرد.