Potas. Właściwości i zastosowanie
Potas to pierwiastek chemiczny z grupy metali alkalicznych w 1 grupie układu okresowego pierwiastków i liczbie atomowej 19. Jest miękkim metalem, który można kroić nożem niczym ser. Jakie ma właściwości? Jakie jest zastosowanie potasu?
1. Odkrycie potasu
Już w starożytności znane były związki potasu w postaci produktu otrzymanego przez ługowanie popiołu drzewnego wodą, odparowanie roztworu i prażenie tego, co pozostało.
Arabowie oraz średniowieczni alchemicy przetwarzali potaż (zanieczyszczona postać węglanu potasu) na potaż żrący przy pomocy zasady wapniowej:
K2CO3+Ca(OH)2→2KOH+CaCO3↓
Potas został odkryty i wyodrębniony w 1807 roku przez brytyjskiego chemika i fizyka sir Humphry Davy'ego, poprzez elektrolizę wodorotlenku potasu. Polską nazwę "potas" jako pierwszy zaproponował Filip Walter.
2. Charakterystyka potasu
Potas (K) to pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 19. Znajduje się w 1 (IA) grupie układu okresowego pierwiastków - w grupie litowców. Atomy pierwiastków w tej grupie posiadają jedne elektron walencyjny w stanie normalnym na orbitalu s. Elektron ten jest słabo związany, o czym świadczy niska wartość pierwszej energii jonizacji.
Z niską energią jonizacji oraz dużym promieniem atomowym wiąże się niewielka wartość elektroujemności. Litowce z łatwością oddają elektrony i przechodzą w stan jonowy, co uwidacznia się również w silnie ujemnych potencjałach normalnych tych właśnie metali.
3. Właściwości chemiczne i fizyczne potasu
Potas jest metalem bardzo miękkim i jednym z najlżejszych. Bez problemu można kroić go nożem, a tuż po przekrojeniu ma srebrzystobiałą barwę. Jest bardzo aktywnym pierwiastkiem, jego potencjał standardowy układu K+/K wynosi -2,93 V.
Pary potasu barwią płomień na fioletowo, co można zaobserwować przez szkło kobaltowe. W kontakcie z wodą i kwasami może się zapalać i wybuchać. Wchodzi w reakcję z alkoholami, wypierając z nich wodór i tworząc w ten sposób alkoholany.
Potas ma silne właściwości redukujące. Reaguje bezpośrednio z wodorem, tworząc wodorek potasu, oraz z siarką i fluorowcami. Z wodą reaguje gwałtownie, wydzielając wodór i mocną zasadę:
K+H2O→2KOH+H2↑
Spalany w nadmiarze tlenu tworzy żółtej barwy podtlenek potasu K2O. W temperaturze mniej więcej 20°C, na powietrzu, pokrywa się warstwą K2O. Jeśli jego powierzchnia nie jest spasywowana, może się zapalić na powietrzu.
Rozpuszcza się gwałtownie w kwasach, tworząc sole z wydzieleniem wodoru. Przechowujemy go w oleju parafinowym lub nafcie (najlepiej pod warstwą argonu).
4. Otrzymywanie potasu
Potas metaliczny otrzymujemy w wyniku:
- działania sodem na ciekły KOH lub KCI;
- elektrolizy stopionych wodorotlenków lub stopionych bezwodnych soli (zwykle chlorków);
- prażenia karbidu (węglik wapnia) z fluorkiem potasowym.
Spośród litowców na skalę techniczną wytwarzany jest jedynie sód.
5. Zastosowanie potasu
Ze względu na dużą reaktywność potasu i jego wysoką cenę, zastosowanie potasu jest mocno ograniczone. W stanie ciekłym znajduje zastosowanie jako ciecz chłodząca w reaktorach jądrowych, a także w syntezach organicznych będąc reduktorem.
Izotop promieniotwórczy 40K znalazł zastosowanie w badaniach biologicznych i chemicznych.
Azotan potasu to cenny nawóz mineralny, a także składnik prochu strzelniczego. Wodorotlenek potasu jest stosowany jako środek do produkcji miękkich mydeł oraz do osuszania.
Chlorek potasu to podstawowy surowiec do otrzymywania innych związków potasu. Może być wykorzystywany także jako nawóz mineralny.
Węglan potasu znalazł zastosowanie w przemyśle mydlarskim i w farbiarstwie. Jest wykorzystywany także do produkcji trudno topliwego szkła potasowego.
Wodorosiarczan potasu zaś, po ogrzaniu przechodzi w pirosiarczan, który jest świetnym rozpuszczalnikiem metali ciężkich.
