ลักษณะของโพแทสเซียม โครงสร้างโพแทสเซียม สารประกอบโพแทสเซียม

บทความนี้จะอธิบายลักษณะโพแทสเซียมด้วยมุมมองของฟิสิกส์และเคมี ครั้งแรกของวิทยาศาสตร์เหล่านี้ศึกษาคุณสมบัติทางกลและภายนอกของสาร และอย่างที่สอง - ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน - คือเคมี โพแทสเซียมเป็นธาตุที่สิบเก้าในตารางธาตุ มันเป็นของโลหะอัลคาไล บทความนี้จะพิจารณาสูตรอิเล็กทรอนิกส์ของโพแทสเซียม และพฤติกรรมของโพแทสเซียมกับสารอื่นๆ เป็นต้น ซึ่งถือเป็นโลหะที่มีปฏิกิริยารุนแรงที่สุดชนิดหนึ่ง วิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาเรื่องนี้และองค์ประกอบอื่นๆ คือ เคมี เกรด 8 มีไว้สำหรับการศึกษาสารอนินทรีย์และคุณสมบัติของสาร ดังนั้นบทความนี้จะเป็นประโยชน์สำหรับนักเรียน เริ่มกันเลย

ลักษณะของโพแทสเซียมในแง่ของฟิสิกส์

เป็นสารธรรมดาซึ่งภายใต้สภาวะปกติเงื่อนไขอยู่ในสถานะที่มั่นคงของการรวมตัว จุดหลอมเหลวคือ 66 องศาเซลเซียส โลหะนี้จะเดือดเมื่ออุณหภูมิสูงถึงเจ็ดร้อยหกสิบเอ็ดองศาเซลเซียส สารที่เป็นปัญหามีสีขาวอมเงิน มีเงาเป็นโลหะ

ความหนาแน่นของโพแทสเซียมคือ 86หนึ่งในร้อยกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เป็นโลหะที่เบามาก สูตรสำหรับโพแทสเซียมนั้นง่ายมาก - ไม่ก่อให้เกิดโมเลกุล สารนี้ประกอบด้วยอะตอมที่อยู่ใกล้กันและมีโครงผลึก มวลอะตอมของโพแทสเซียมคือ 39 กรัมต่อโมล ความแข็งต่ำมาก - สามารถใช้มีดหั่นได้ง่าย เช่น ชีส

โพแทสเซียมและเคมี

เริ่มจากความจริงที่ว่าโพแทสเซียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีซึ่งมีฤทธิ์ทางเคมีสูงมาก คุณไม่สามารถเก็บไว้ในที่โล่งได้ เนื่องจากมันเริ่มทำปฏิกิริยากับสารที่อยู่รอบ ๆ ทันที โพแทสเซียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่อยู่ในกลุ่มที่หนึ่งและช่วงที่สี่ของตารางธาตุ มีคุณสมบัติทั้งหมดที่เป็นลักษณะเฉพาะของโลหะ

ปฏิสัมพันธ์กับสารอย่างง่าย

ซึ่งรวมถึง:ออกซิเจน, ไนโตรเจน, กำมะถัน, ฟอสฟอรัส, ฮาโลเจน (ไอโอดีน, ฟลูออรีน, คลอรีน, โบรมีน) ให้พิจารณาปฏิสัมพันธ์ของโพแทสเซียมกับโพแทสเซียมแต่ละตัว ปฏิกิริยากับออกซิเจนเรียกว่าออกซิเดชัน ในระหว่างปฏิกิริยาทางเคมีนี้ โพแทสเซียมและออกซิเจนจะถูกบริโภคในอัตราส่วนโมลาร์สี่ส่วนต่อหนึ่งส่วน ส่งผลให้เกิดออกไซด์ของโลหะที่เป็นปัญหาในปริมาณสองส่วน ปฏิกิริยานี้สามารถแสดงออกได้โดยใช้สมการปฏิกิริยาต่อไปนี้: 4K + O2 = 2K2O เมื่อเผาโพแทสเซียม จะสังเกตเห็นเปลวไฟสีม่วงสดใส

ดังนั้นปฏิกิริยานี้จึงถือเป็นคุณภาพของการกำหนดโพแทสเซียม ปฏิกิริยากับฮาโลเจนจะตั้งชื่อตามชื่อขององค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้ ได้แก่ ไอโอดีน ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นปฏิกิริยาบวก เนื่องจากอะตอมของสารสองชนิดที่ต่างกันจะรวมกันเป็นหนึ่งเดียว ตัวอย่างของกระบวนการดังกล่าวคือปฏิกิริยาระหว่างโพแทสเซียมและคลอรีน ซึ่งส่งผลให้เกิดคลอไรด์ของโลหะที่เป็นปัญหา ในการดำเนินการปฏิสัมพันธ์นี้ จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบทั้งสองนี้ - สองโมลของตัวแรกและตัวที่สอง เป็นผลให้เกิดสารประกอบโพแทสเซียมสองโมล ปฏิกิริยานี้แสดงโดยสมการต่อไปนี้: 2K + CI2 = 2KCI ด้วยไนโตรเจน โพแทสเซียมสามารถสร้างสารประกอบได้เมื่อถูกเผาในที่โล่ง ในระหว่างปฏิกิริยานี้ โลหะที่เป็นปัญหาและไนโตรเจนจะถูกบริโภคในอัตราส่วนโมลาร์ที่หกส่วนต่อหนึ่งอัน อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์นี้ โพแทสเซียมไนไตรด์จะก่อตัวขึ้นเป็นจำนวนสองส่วน สามารถแสดงเป็นสมการต่อไปนี้: 6K + N2 = 2K3N สารประกอบนี้เป็นผลึกสีเขียวดำ สำหรับฟอสฟอรัส โลหะที่เป็นปัญหาจะมีปฏิกิริยาตามหลักการเดียวกัน ถ้าเราเอาโพแทสเซียมสามโมลและฟอสฟอรัสหนึ่งโมล เราจะได้ฟอสไฟด์หนึ่งโมล อันตรกิริยาทางเคมีนี้สามารถเขียนได้เป็นสมการปฏิกิริยาต่อไปนี้: 3K + P = K3P นอกจากนี้ โพแทสเซียมสามารถทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ก่อตัวเป็นไฮไดรด์ได้ ตัวอย่างเช่น สามารถให้สมการต่อไปนี้: 2K + H2 \u003d 2KN ปฏิกิริยาการเติมทั้งหมดเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมีอุณหภูมิสูงเท่านั้น

ปฏิกิริยากับสารที่ซับซ้อน

ลักษณะของโพแทสเซียมในแง่ของเคมีรวมถึงการพิจารณาหัวข้อนี้ สารเชิงซ้อนที่โพแทสเซียมสามารถทำปฏิกิริยาได้ ได้แก่ น้ำ กรด เกลือ ออกไซด์ โลหะดังกล่าวมีปฏิกิริยาตอบสนองต่างกันออกไป

โพแทสเซียมและน้ำ

องค์ประกอบทางเคมีนี้ทำปฏิกิริยารุนแรงกับมันในกรณีนี้จะเกิดไฮดรอกไซด์เช่นเดียวกับไฮโดรเจน ถ้าเราเอาโพแทสเซียมกับน้ำสองโมล เราจะได้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณเท่ากันและไฮโดรเจนหนึ่งโมล อันตรกิริยาทางเคมีนี้สามารถแสดงออกได้โดยใช้สมการต่อไปนี้: 2K + 2H2O = 2KOH = H2

ปฏิกิริยากับกรด

เนื่องจากโพแทสเซียมเป็นโลหะออกฤทธิ์ได้ง่ายแทนที่อะตอมไฮโดรเจนจากสารประกอบของพวกมัน ตัวอย่างจะเป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างสารที่เป็นปัญหากับกรดไฮโดรคลอริก ในการดำเนินการคุณต้องใช้โพแทสเซียมสองโมลและกรดในปริมาณเท่ากัน เป็นผลให้เกิดโพแทสเซียมคลอไรด์ - สองโมลและไฮโดรเจน - หนึ่งโมล กระบวนการนี้สามารถเขียนได้ดังนี้: 2K + 2HCI = 2KCI + H2

โพแทสเซียมและออกไซด์

ด้วยสารอนินทรีย์กลุ่มนี้โลหะที่เป็นปัญหาจะทำปฏิกิริยาเมื่อได้รับความร้อนอย่างมีนัยสำคัญเท่านั้น หากอะตอมของโลหะที่เป็นส่วนหนึ่งของออกไซด์มีความเฉื่อยมากกว่าที่เรากำลังพูดถึงในบทความนี้ อันที่จริงแล้วปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนก็เกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ถ้าเราใช้โพแทสเซียมสองโมลและคิวบรัมออกไซด์หนึ่งโมล อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของพวกมัน ออกไซด์หนึ่งโมลขององค์ประกอบทางเคมีที่เป็นปัญหาและคิวบรัมบริสุทธิ์สามารถรับได้ สามารถแสดงในรูปของสมการต่อไปนี้: 2K + CuO = K2O + Cu นี่คือคุณสมบัติการรีดิวซ์ที่แข็งแกร่งของโพแทสเซียม

ปฏิสัมพันธ์กับฐาน

โพแทสเซียมสามารถทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ได้โลหะที่อยู่ทางด้านขวาของมันในชุดกิจกรรมไฟฟ้าเคมี ในกรณีนี้คุณสมบัติการบูรณะก็แสดงให้เห็นเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ถ้าเราเอาโพแทสเซียมสองโมลและแบเรียมไฮดรอกไซด์หนึ่งโมล จากนั้นผลของปฏิกิริยาการแทนที่เราจะได้สารเช่นโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณสองโมลและแบเรียมบริสุทธิ์ (หนึ่งโมล) - มันจะตกตะกอน . อันตรกิริยาทางเคมีที่นำเสนอสามารถแสดงเป็นสมการต่อไปนี้: 2K + Ba(OH)2 = 2KOH + Ba

ปฏิกิริยากับเกลือ

ในกรณีนี้ โพแทสเซียมยังคงแสดงคุณสมบัติเป็นตัวรีดิวซ์ที่แข็งแกร่ง การแทนที่อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่เฉื่อยมากขึ้นจะช่วยให้คุณได้โลหะบริสุทธิ์ ตัวอย่างเช่น หากคุณเพิ่มโพแทสเซียมคลอไรด์สามโมลลงในอะลูมิเนียมคลอไรด์ในปริมาณสองโมล จากปฏิกิริยานี้เราจะได้โพแทสเซียมคลอไรด์สามโมลและอะลูมิเนียมสองโมลจากปฏิกิริยานี้ กระบวนการนี้สามารถแสดงได้โดยใช้สมการดังนี้: 3К + 2АІСІ3 = 3КІ2 + 2АІ

ปฏิกิริยากับไขมัน

หากคุณเติมโพแทสเซียมลงในสารอินทรีย์ใดๆสารกลุ่มนี้ก็จะเข้าไปแทนที่อะตอมไฮโดรเจนตัวใดตัวหนึ่ง ตัวอย่างเช่น เมื่อผสมสเตียรินกับโลหะที่เป็นปัญหา โพแทสเซียมสเตียเรตและไฮโดรเจนจะก่อตัวขึ้น สารที่ได้นั้นใช้ทำสบู่เหลว นี่คือจุดที่คุณสมบัติของโพแทสเซียมและปฏิกิริยากับสารอื่นสิ้นสุดลง

การใช้โพแทสเซียมและสารประกอบของมัน

เช่นเดียวกับโลหะทั้งหมดที่พิจารณาในเรื่องนี้บทความจำเป็นสำหรับกระบวนการหลายอย่างในอุตสาหกรรม การใช้โพแทสเซียมเป็นหลักในอุตสาหกรรมเคมี เนื่องจากมีฤทธิ์ทางเคมีสูง โลหะอัลคาไลเด่นชัดและคุณสมบัติการรีดิวซ์ จึงถูกใช้เป็นสารรีเอเจนต์สำหรับปฏิกิริยาหลายอย่างและได้สารที่หลากหลาย นอกจากนี้ โลหะผสมที่มีโพแทสเซียมยังใช้เป็นสารหล่อเย็นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ โลหะที่พิจารณาในบทความนี้ยังพบว่ามีการนำไปใช้ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า นอกจากที่กล่าวมาทั้งหมดแล้ว ยังเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของปุ๋ยสำหรับพืชอีกด้วย นอกจากนี้ สารประกอบของมันยังใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ดังนั้นในการขุดทองจึงใช้โพแทสเซียมไซยาไนด์ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวทำปฏิกิริยาสำหรับการแยกโลหะมีค่าออกจากแร่ โพแทสเซียมคาร์บอเนตใช้ในการผลิตแก้ว ฟอสเฟตขององค์ประกอบทางเคมีที่เป็นปัญหาคือส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์และผงทำความสะอาดต่างๆ ไม้ขีดไฟมีคลอเรตของโลหะนี้ ในการผลิตฟิล์มสำหรับกล้องรุ่นเก่า มีการใช้โบรไมด์ของส่วนประกอบดังกล่าว อย่างที่คุณรู้อยู่แล้ว โพแทสเซียมสามารถหาได้จากโบรมีนที่อุณหภูมิสูง ในทางการแพทย์ใช้คลอไรด์ขององค์ประกอบทางเคมีนี้ ในการทำสบู่ - สเตียเรตและอนุพันธ์ไขมันอื่น ๆ

การรับโลหะที่เป็นปัญหา

ทุกวันนี้ โพแทสเซียมถูกขุดขึ้นมาในห้องปฏิบัติการโดยสองวิธีหลัก อย่างแรกคือการคืนค่าจากไฮดรอกไซด์ด้วยความช่วยเหลือของโซเดียมซึ่งมีการใช้งานทางเคมีมากกว่าโพแทสเซียม และอย่างที่สองคือการได้มาจากคลอไรด์ด้วยความช่วยเหลือของโซเดียม หากคุณเติมโซเดียมในปริมาณเท่ากันในโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์หนึ่งโมล จะเกิดโซเดียมอัลคาไลหนึ่งโมลและโพแทสเซียมบริสุทธิ์ขึ้น สมการของปฏิกิริยานี้มีดังนี้ KOH + Na = NaOH + K ในการทำปฏิกิริยาประเภทที่สอง คุณต้องผสมคลอไรด์ของโลหะที่เป็นปัญหากับโซเดียมในสัดส่วนโมลาร์ที่เท่ากัน เป็นผลให้สารเช่นเกลือในครัวและโพแทสเซียมเกิดขึ้นในอัตราส่วนเดียวกัน อันตรกิริยาทางเคมีนี้สามารถแสดงออกได้โดยใช้สมการปฏิกิริยาต่อไปนี้: KSI + Na = NaCl + K

โครงสร้างโพแทสเซียม

อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่กำหนด เช่นทั้งหมดส่วนที่เหลือประกอบด้วยนิวเคลียสซึ่งมีโปรตอนและนิวตรอนตลอดจนอิเล็กตรอนที่โคจรรอบมัน จำนวนอิเล็กตรอนจะเท่ากับจำนวนโปรตอนที่อยู่ภายในนิวเคลียสเสมอ หากอิเล็กตรอนตัวใดหลุดออกหรือเข้าร่วมกับอะตอม อิเล็กตรอนก็จะหยุดเป็นกลางและกลายเป็นไอออน พวกมันมีสองประเภท: ไพเพอร์และแอนไอออน ประจุแรกมีประจุบวก ในขณะที่ประจุหลังมีประจุลบ ถ้าอิเล็กตรอนรวมอะตอมเข้ากับอะตอม มันก็จะกลายเป็นแอนไอออน แต่ถ้าอิเล็กตรอนตัวใดออกจากวงโคจร อะตอมที่เป็นกลางจะกลายเป็นไอออนบวก เนื่องจากหมายเลขซีเรียลของโพแทสเซียมตามตารางธาตุคือสิบเก้า จึงมีโปรตอนจำนวนเท่ากันในนิวเคลียสขององค์ประกอบทางเคมีนี้ ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่ารอบนิวเคลียสมีอิเล็กตรอนอยู่สิบเก้าตัว จำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในโครงสร้างของอะตอมสามารถกำหนดได้โดยการลบเลขลำดับขององค์ประกอบทางเคมีออกจากมวลอะตอม ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่ามีโปรตอน 20 ตัวในโพแทสเซียมนิวเคลียส เนื่องจากโลหะที่พิจารณาในบทความนี้เป็นของคาบที่สี่ มันมีสี่วงโคจรที่อิเล็กตรอนมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอซึ่งมีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง โครงร่างของโพแทสเซียมมีดังนี้: อิเล็กตรอนสองตัวอยู่ในวงโคจรแรกแปดในวินาที เช่นเดียวกับที่สามในช่วงสุดท้ายที่สี่วงโคจรเพียงอิเล็กตรอนเดียวเท่านั้นที่หมุน สิ่งนี้อธิบายกิจกรรมทางเคมีระดับสูงของโลหะนี้ - วงโคจรสุดท้ายของมันยังไม่เต็ม ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะรวมเข้ากับอะตอมอื่น ๆ อันเป็นผลมาจากการที่อิเล็กตรอนของวงโคจรสุดท้ายจะกลายเป็นเรื่องปกติ

ธาตุนี้สามารถพบได้ที่ไหนในธรรมชาติ?

เพราะมันมีค่าสูงมากกิจกรรมทางเคมีแล้วบนโลกนี้ไม่พบที่ใดในรูปแบบที่บริสุทธิ์ สามารถเห็นได้เฉพาะเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบต่างๆ สัดส่วนมวลของโพแทสเซียมในเปลือกโลกคือ 2.4 เปอร์เซ็นต์ แร่ธาตุที่พบบ่อยที่สุดที่มีโพแทสเซียมคือซัลวิไนต์และคาร์นัลไลต์ สูตรแรกมีสูตรเคมีดังนี้ NaCl•KCl. มีสีที่แตกต่างกันและประกอบด้วยคริสตัลหลายสี ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของโพแทสเซียมคลอไรด์และโซเดียมรวมถึงการมีสิ่งสกปรกอาจมีส่วนประกอบสีแดง, น้ำเงิน, ชมพู, ส้ม แร่ชนิดที่สอง - คาร์นัลไลต์ - ดูเหมือนคริสตัลใส สีฟ้าซีด สีชมพูอ่อนหรือสีเหลืองซีด สูตรทางเคมีของมันมีลักษณะดังนี้: KCl•MgCl2•6H2O. เป็นผลึกไฮเดรต

บทบาทของโพแทสเซียมในร่างกาย อาการขาดธาตุและส่วนเกิน

ร่วมกับโซเดียมช่วยรักษาเกลือน้ำความสมดุลของเซลล์ นอกจากนี้ยังมีส่วนร่วมในการส่งผ่านระหว่างเยื่อหุ้มของแรงกระตุ้นเส้นประสาท นอกจากนี้ยังควบคุมความสมดุลของกรดเบสในเซลล์และทั่วร่างกายโดยรวม มันมีส่วนร่วมในกระบวนการเมตาบอลิซึมต่อต้านการเกิดอาการบวมน้ำเป็นส่วนหนึ่งของไซโตพลาสซึม - ประมาณห้าสิบเปอร์เซ็นต์ของมัน - เกลือของโลหะที่เป็นปัญหา สัญญาณหลักที่ร่างกายขาดโพแทสเซียมคือบวม, การเกิดโรคเช่นท้องมาน, หงุดหงิดและรบกวนการทำงานของระบบประสาท, การยับยั้งปฏิกิริยาและความจำเสื่อม

นอกจากนี้ จำนวน . ไม่เพียงพอธาตุติดตามส่งผลเสียต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดและกล้ามเนื้อ การขาดโพแทสเซียมเป็นเวลานานอาจทำให้หัวใจวายหรือโรคหลอดเลือดสมองได้ แต่เนื่องจากโพแทสเซียมในร่างกายมากเกินไป แผลในลำไส้เล็กจึงสามารถพัฒนาได้ ในการปรับสมดุลอาหารของคุณในแบบที่คุณได้รับโพแทสเซียมในปริมาณปกติ คุณจำเป็นต้องรู้ว่าอาหารนั้นมีอะไรบ้าง

อาหารที่มีสารอาหารรองในปริมาณสูง

อย่างแรกเลย นี่คือถั่ว เช่น เม็ดมะม่วงหิมพานต์วอลนัท, เฮเซลนัท, ถั่วลิสง, อัลมอนด์ นอกจากนี้ยังพบมากในมันฝรั่ง นอกจากนี้ โพแทสเซียมยังพบได้ในผลไม้แห้ง เช่น ลูกเกด แอปริคอตแห้ง ลูกพรุน ถั่วไพน์ยังอุดมไปด้วยธาตุนี้ นอกจากนี้ยังมีความเข้มข้นสูงในพืชตระกูลถั่ว: ถั่ว, ถั่ว, ถั่วเลนทิล สาหร่ายยังอุดมไปด้วยองค์ประกอบทางเคมีนี้ ผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่มีองค์ประกอบนี้ในปริมาณมาก ได้แก่ ชาเขียวและโกโก้ นอกจากนี้ยังพบความเข้มข้นสูงในผลไม้หลายชนิด เช่น อะโวคาโด กล้วย ลูกพีช ส้ม เกรปฟรุต และแอปเปิ้ล ธัญพืชหลายชนิดอุดมไปด้วยธาตุที่เป็นปัญหา นี่คือข้าวบาร์เลย์มุกเป็นหลักเช่นเดียวกับข้าวสาลีและบัควีท groats ผักชีฝรั่งและกะหล่ำดาวยังมีโพแทสเซียมสูง นอกจากนี้ยังพบในแครอทและแตง หัวหอมและกระเทียมมีองค์ประกอบทางเคมีเป็นจำนวนมาก ไข่ไก่ นม และชีสก็มีโพแทสเซียมสูงเช่นกัน บรรทัดฐานรายวันขององค์ประกอบทางเคมีนี้สำหรับคนทั่วไปคือตั้งแต่สามถึงห้ากรัม

ข้อสรุป

อ่านบทความนี้แล้วสรุปได้ว่าโพแทสเซียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญอย่างยิ่ง จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบหลายชนิดในอุตสาหกรรมเคมี นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับร่างกายมนุษย์ดังนั้นจึงต้องมีอาหารเป็นประจำและในปริมาณที่ต้องการ