پتاسیم

آرگون → پتاسیم ← کلسیم Na ↑ K ↓ Rb 19K جدول تناوبی
ظاهر
نقرهy gray Spectral lines of Potassium
ویژگی‌های کلی
نام, نماد, عدد	پتاسیم, K, 19
تلفظ به انگلیسی	/pɵˈtæsiəm/ po-TAS-ee-əm
نام گروهی برای عناصر مشابه	فلزات قلیایی
گروه، تناوب، بلوک	۱, ۴, s
جرم اتمی استاندارد	39.0983 g·mol−۱
آرایش الکترونی	[Ar] 4s1
الکترون به لایه	2, 8, 8, 1 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت	جامد
چگالی (نزدیک به r.t.)	0.862 g·cm−۳
چگالی مایع در m.p.	0.828 g·cm−۳
نقطه ذوب	336.53 K, 63.38 °C, 146.08 °F
نقطه جوش	1032 K, 759 °C, 1398 °F
نقطه سه‌گانه	336.35 K (63°C),  kPa
گرمای هم‌جوشی	2.33 kJ·mol−1
گرمای تبخیر	76.9 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی	29.6 J·mol−۱·K−۱
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن	1 (strongly basic oxide)
الکترونگاتیوی	0.82 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونیزه شدن (more)	1st: 418.8 kJ·mol−1
	2nd: 3052 kJ·mol−1
	3rd: 4420 kJ·mol−1
شعاع اتمی	227 pm
شعاع کووالانسی	203±12 pm
شعاع واندروالانسی	275 pm
متفرقه
ساختار کریستالی	body-centered cubic
مغناطیس	paramagnetic
مقاومت الکتریکی	(20 °C) 72 nΩ·m
رسانایی گرمایی	(300 K) 102.5 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی	(25 °C) 83.3 µm·m−1·K−1
سرعت صوت (سیم نازک)	(20 °C) 2000 m/s
مدول یانگ	3.53 GPa
مدول شیر	1.3 GPa
مدول باک	3.1 GPa
سختی موس	0.4
سختی برینل	0.363 MPa
عدد کاس	7440-09-7
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های پتاسیم
iso NA نیمه عمر DM DE (MeV) DP 39K 93.26% 39K ایزوتوپ پایدار است که 20 نوترون داردs 40K 0.012% 1.248(3)×109 y β− 1.311 40Ca ε 1.505 40Ar β+ 1.505 40Ar 41K 6.73% 41K ایزوتوپ پایدار است که 22 نوترون داردs

پتاسیم

پتاسیم (Potassium) با نماد شیمیایی K (از واژهٔ kalium در لاتین نو) یک فلز قلیایی است و عدد اتمی آن ۱۹ می‌باشد. عنصر پتاسیم نرم و به رنگ نقره‌ای - سفید است در هوا به آسانی اکسید می‌شود و با آب به شدت واکنش می‌دهد و تولید گرما می‌کند و درنتیجه باعث شعله ور شدن هیدروژن و واکنش آن می‌گردد.

پتاسیم و سدیم از نظر شیمیایی بسیار شبیه‌اند.

پیدایش

این عنصر حدوداً ۲٫۴٪ از وزن پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و از نظر فراوانی هفتمین عنصر در آن می‌باشد. به دست آوردن پتاسیم از کانی‌ها به دلیل خاصیت نامحلولی و ماندگاری آن بسیار دشوار است.

با این وجود، مواد معدنی دیگر مانند Carnallite، Langbeinite، Polyhalite و Sylvite در بستر دریاها یا دریاچه‌های قدیمی یافت می‌شوند. مواد معدنی بسیار زیاد ته‌نشین شده در این برکه‌ها عمل استخراج پتاسیم و نمک آن را اقتصادی‌تر می‌کند. منابع مهم پتاسیم و پتاس منابعی در کالیفرنیا، آلمان، نیومکزیکو، یوتا و دیگر نقاط زمین می‌باشد. در عمق ۳۰۰۰ فوتی زیر بستر Saskatchewan، مقادیر عظیمی از پتاس وجود دارد که می‌تواند به عنوان یک منبع مهم برای این عنصر در آینده در نظر گرفته شود.

اقیانوسها نیز منابع دیگری برای پتاسیم می‌باشند، اما در مقایسه با سدیم مقدار پتاسیم موجود در یک حجم معین از آب دریا بسیار کم است. پتاسیم در صورت عمل الکترولیز می‌تواند به اجزای هیدروکسیدش تجزیه شود. از روشهای حرارتی نیز برای تولید پتاسیم استفاده می‌شود. پتاسیم هرگز به صورت رها شده در طبیعت یافت نمی‌شود. با این وجود، یونهای +K در ارگانیسمهای زنده برای فیزیولوژی سلولهای تحریکی بسیار مهم هستند.

خواص

فلز قلیایی نرم با جلای نقره ای؛ سبک وزن؛ در هوای مرطوب به‌سرعت اکسیده می‌شود، از این رو در نفت نگه داری می‌شود جرم حجمی۰٫۸۷۲؛ نقطه ذوب ۶۳ درجه سانتی گراد؛ نقطه جوش ۷۷۰ درجه سانتی گراد میل ترکیبی آن شدید است، خواص پتاسیم شبیه به سدیم است ولی میل ترکیبی آن شدیدتر است.

طرز تهیه

کانیها و معادن آن در آلمان، نیو مکزیکو، کانادا، کالیفرنیا، اتا، انگلستان، شوروی و مناطق مدیترانه شرقی قرار داردمهم‌ترین کانیهای آن عبارت‌اند از کارنالیت؛ سیلویت و پلی هالیت. تقطیر شیمی گگرمایی کلرید پتاسیم با سدیم روش اصلی تهیه‌است

درجه خلوص

صنعتی ۹۹٫۹۵ در خالص

احتیاط

خطر اتش سوزی؛ با آب واکنش می‌دهد و این عمل گرمازا است و گرمای حاصل از این عمل پتاسیم را ذوب و پراکنده می‌کند وهم چنین هیدروژن را آتش می‌زند؛ خاموش کردن آتش سوزی ناشی از پتاسیم مشکل است؛ برای خاموش کردن آن گرد خشک خاکستر سودا یا گرافیت یا مخلوط‌های مخصوصی از مواد شیمیایی خشک پیشنهاد می‌گردد. می‌تواند خود به خود در هوای مرطوب آتش بگیرد. در واکنش‌های شیمیایی خطر نسبی انفجار به همراه دارد. فلز پتاسیم حتی اگر در زیر روغنهای معدنی انبار شده باشد می‌تواند در دمای اتاق پراکسید و سوپر اکسید تشکیل دهد؛ وقتی حمل می‌شود پاره شود ممکن است به‌شدت منفجر شود. در جوهای بی اثر ماندد آرگون ونیتروژن یا در مایعهایی مانند تولوئن یا کروزن که اکسیژن جذب نمی‌کنند یا در کپسول‌های شیشه‌ای که در خلائ یا جو بی اثر پر می‌شوند، نگه داری می‌شوند.

کاربرد

تهیه پراکسید پتاسیم؛ آلیاژهای تبادل گرمایی؛ شناساگر آزمایشگاهی؛ یکی از اجزائ کود؛ ممکن است به جای جیوه در دماسنج به کار رود؛ پتاسیم؛ فلزی کم مصرف است زیرا سدیم که از آن ارزانتر است، جای آن را می‌گیرد. بیشتر نمکهای پتاسیم در پزشکی کاربرد دارد.

پتاسیم در بدن

پتاسیم یک یون مهم در بدن است، چون تغییرات جزئی آن می‌تواند action potentials را مختل کند و در نتیجه مشکلات عصبی و قلبی ایجاد می‌شود، سطح آن در خون به‌دقت تنظیم می‌شود. بسیاری از آنتی‌بیوتیکها، از جمله آنکه توسط باکتری Bacillus brevis تولید می‌شود، عملکرد سلولها را با نشستن بر روی کانال‌های یون مثبت مختل می‌کنند. در نتیجه یونهای +k و +Na اجازه پیدا می‌کنند از غشاء سلولی عبور کنند و بنابراین action potential مختل می‌شود. پتاسیم در پلاسمای خون نسبتاً در سطح پائینی قرار دارد (معمولاً ۳٫۵ تا ۵٫۰ mmol/L)، ولی درون سلولها تجمع زیادی دارد (در حدود ۱۰0 mmol/L). سطوح پائین آن در خون هیپوکالمی (hypokalemia) و سطوح بالای آن هایپرکالمی (hyperkalemia) نام دارند. هر دو سطح پائین و بالا برای قلب خطرناکند. علائم کمبود آن در بدن شامل موارد زیر است: خستگی، خواب آلودگی، ضعف عضلانی، یبوست، نامنظمی ضربان قلب و تأخیر در تخلیه معدی. بهترین منابع غذایی پتاسیم؛ آرد سویا، لوبیا سفید، عدس، موز و اسفناج می‌باشد. ولی در بیشتر موادغذایی وجود دارد. رژیم غذایی غنی از کلسیم، پتاسیم و منیزیم و نیز محدود در سدیم باعث کاهش فشار خون بالا در افراد دچار فشار خون بالا می‌شود.

یکی از بهترین دوندگان زن(دوهای استقامت) به یک پزشک آمریکایی مراجعه می‌کند و دلیل افت کارآیی خود را در ورزش را می‌پرسد. آزمایش خون او انجام می‌شود که تمامی فاکتورهای خونی طبیعی بودند، به غیر از پتاسیم موجود در خون که مقدار آن کم بود. بیشترین علت کمبود پتاسیم، تهوع می‌باشد ولی زن ورزشکار ادعا می‌کرد دچار تهوع نشده‌است. سپس از او خواسته شد ادرار خود را برای مدت یک روز جمع آوری کند. آزمایش ادرار نشان داد میزان پتاسیم موجود در ادرار او سه برابر حالت طبیعی بود که ثابت می‌کرد این فرد دچار پرخوری عصبی است و برای کنترل وزن خود، با فرو بردن انگشت دست در گلویش عمداً می‌خواسته دچار تهوع شود تا غذاهای خورده شده را بالا آورده و وزنش افزایش نیابد. بعد از اینکه زن ورزشکار انجام این عمل را پذیرفت و دست از این کار برداشت در چندین مسابقهٔ دو برنده شد.

کلیه‌ها و غدد عرق، هنگامیکه بدن دچار افت پتاسیم می‌شود، از اتلاف آن جلوگیری کرده و مقدار آن را در حد طبیعی نگه می‌دارند. به همین دلیل، کمبود پتاسیم به‌ندرت در ورزشکاران رخ می‌دهد. نیاز بدن به پتاسیم حتی با ورزش کردن طولانی در هوای گرم، با خوردن یک رژیم معمولی برآورده می‌شود، چون این عنصر در تمامی موادغذایی به جز شکر تصفیه شده وجود دارد. مصرف داروهایی مثل دیورتیکها و کورتیکواستروئیدها می‌توانند باعث کمبود پتاسیم در بدن شوند. همچنین اسهال و تهوع مکرر باعث کمبود آن می‌شود. در اسهال، پتاسیم بدن از طریق مدفوع و در تهوع از طریق استفراغ دفع می‌شود. هم در ورزشکاران و هم در افراد عادی، تهوع و استفراغ بیشترین علت کاهش پتاسیم خون و افزایش آن در ادرار می‌باشد.

منابع

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ پتاسیم موجود است.

کتاب فرهنگ عناصر نوشته سید رضا آقاپور مقدم