آکادمی آموزش شیمی وی یو

 مقدمه

تیتر کردن از روش‌های تجزیه حجمی است. در  حجمی تجزیهابتدا جسم را حل کرده و حجم معینی از محلول آن را با محلول دیگری که غلظت آن مشخص است که همان محلول استاندارد نامیده می‌شود، می‌سنجند. در تیتراسیون محلول استاندارد به‌طور آهسته از یک بورت به محلول حاوی حجم مشخص یا وزن مشخص از ماده حل شده اضافه می‌شود.

افزایش محلول استاندارد ، آنقدر ادامه می‌یابد تا مقدار آن از نظر اکی‌والان برابر مقدار جسم حل شده شود. نقطه اکی‌والان نقطه ای است که در آن ، مقدار محلول استاندارد افزوده شده از نظر شیمیایی برابر با مقدار حجم مورد نظر در محلول مجهول است. این نقطه را نقطه پایان عمل از نظر تئوری یا نقطه هم ارزی نیز می‌گویند.

قانون‌ لاوازيه‌ يا اصل‌ بقاي‌ ماده‌
لاوازيه‌ حقيقتي‌ را اعلام‌ كرد كه‌ كاملاً تازگي‌ داشت‌ و هنوز هم‌ شايد متقدمين‌ ما منكر آن‌ باشند:
در اين‌ دنيا هيچ‌ چيز معدوم‌ و هيچ‌ چيز موجود نمي‌شود 
تفسير اين‌ كلام‌ در مقابل‌ زوالها و محو شده‌ها و رفته‌ها اين‌ است‌: هرچه‌ هست‌ تبديل‌ و تحول‌ است‌.
قبلاً تصور مي‌كردند علفي‌ كه‌ گاو خورد مجذوب‌ بدن‌ او شده‌ است‌. هيزمي‌ كه‌ در اطاق‌ مي‌سوزانند و با ترازو به‌ قدر يك‌ من‌ مثلاً از دكان‌ علّاف‌ خريده‌اند تبديل‌ به‌ يك‌ جرم‌ لطيف‌ بي‌وزن‌ كه‌ آتش‌ است‌ شده‌ و اندكي‌ «دخان‌» از آن‌ برخاسته‌ متفرق‌ و معدوم‌ گشته‌ است‌ و تنها سفلي‌ كه‌ باقي‌ مانده‌ مختصر خاكستر ته‌ اجاق‌ مي‌باشد. لاوازيه‌ ثابت‌ كرد كه‌ چنين‌ نيست‌. اجرام‌ از بين‌ رفتني‌ نيستند. حاصل‌ جمع‌ اوزان‌ اجسامي‌ كه‌ در يك‌ فعل‌ و انفعال‌ شيميايي‌ «يا حياتي‌» وارد و خارج‌ مي‌شود از دو طرف‌ مساوي‌ است‌. فعل‌ و انفعالهاي‌ شيميايي‌ و پديده‌هاي‌ فيزيكي‌ و آثار حياتي‌ نه‌ چيزي‌ را معدوم‌ و فاني‌ مي‌كنند نه‌ بر وزن‌ عالم‌ مثقالي‌ مي‌افزايند: عالم‌ از لحاظ‌ جرم‌ يا بعرف‌ ما از لحاظ‌ وزن‌ ثابت‌ است‌ ولي‌ البته‌ صورتها در حال‌ تكوين‌ و فنا مي‌باشد.
اين‌ قانون‌ يا اصل‌ را كه‌ در حقيقت‌ اولين‌ نداي‌ انكار فنا و اعلام‌ ابديت‌ به‌ زبان‌ بشر است‌ اصل‌ بقاي‌ ماده‌ مي‌گويند
اصل‌ اول‌ ترموديناميك‌ يا اصل‌ بقاي‌ انرژي‌
تقريباً صد سال‌ بعد از لاوازيه‌ يك‌ شيميست‌ ديگر فرانسوي‌ موسوم‌ به‌ برتلو به‌ قانون‌ تجربي‌ ديگري‌ برخورد كه‌ به‌ نام‌ قانون‌ «حالت‌ ابتدايي‌ و حالت‌ انتهايي معروف‌ شد.
به‌ موجب‌ اين‌ قانون‌ براي‌ انجام‌ يك‌ فعل‌ و انفعال‌ شيميايي‌ مفروضي‌ مثلاً براي‌ تهيه‌ يك‌ واحد شيئي‌ كه‌ بايد از تركيب‌ دو جسم‌ الف‌ و ب‌ درست‌ شود هميشه‌ بايد يك‌ مقدار حرارت‌ معين‌ ثابتي‌ صرف‌ كرد اعم‌ از آنكه‌ اين‌ عمل‌ را در حالت‌ محلول‌ يا در حالت‌ خشك‌، در سرما يا در گرما سريع‌ يا بطئي‌ و به‌ هر طريق‌ و واسطه‌اي‌ كه‌ بخواهيم‌ انجام‌ دهيم‌. و بالعكس‌ وقتي‌ شيئي‌ مجدداً با اجسام‌ تركيب‌ كننده‌ يعني‌ الف‌ و ب‌ برگشت‌ داده‌ شود عيناً همان‌ مقدار حرارت‌ را پس‌ خواهد داد. به‌ طوري‌ كه‌ در آخر عمل‌ و بازگشت‌ به‌ حالت‌ اوليه‌ نه‌ حرارتي‌ توليد و نه‌ حرارتي‌ ضايع‌ گرديده‌ است‌. 

از اينجا نتيجه‌ گرفتند كه‌ حرارت‌ نيز ثابت‌ و باقي‌ است‌ و مانند ماده‌ نه‌ از بين‌ مي‌رود و نه‌ خلق‌ مي‌شود.
نظير اين‌ حرف‌ را لاپلاس‌ درباره‌ي‌ «كار» يا انرژي‌ مكانيك‌ زد و قانون‌ «ثبات‌ كار» را اعلام‌ نمود. به‌ موجب‌ قانون‌ ثبات‌ كار كه‌ قانون‌ تجربي‌ است‌ هيچ‌ دستگاه‌ مكانيك‌ و ماشين‌ نمي‌تواند ايجاد كار نمايد. اگر ما به‌ وسيله‌ يك‌ اهرم‌ موفق‌ مي‌شويم‌ با بازوي‌ ضعيف‌ خود يك‌ سنگ‌ صد مني‌ را از جاي‌ خود تكان‌ دهيم‌ درست‌ است‌ كه‌ بر آن‌ طرف‌ اهرم‌ با دست‌ خود زور كمتر از صد من‌ وارد آورده‌ايم‌ ولي‌ در عوض‌ دست‌ ما مسافت‌ بيشتري‌ را پيموده‌ است‌ به‌ طوري‌ كه‌ حاصل‌ ضرب‌ قوه‌ در مسافت‌ طي‌ شده‌ در هر دو طرف‌ اهرم‌ يكسان‌ مي‌باشد و عيناً آنچه‌ بازوي‌ ما كار كرده‌ است‌ سنگ‌ گرفته‌ است‌. ضمناً عين‌ اين‌ كار را در صورت‌ برگشت‌ و سقوط‌ به‌ زمين‌ مي‌تواند پس‌ بدهد. 

اين‌ دو قانون‌ - ثبات‌ حرارت‌ و ثبات‌ كار - هر يك‌ در جاي‌ خود يعني‌ در مواردي‌ كه‌ فقط‌ يكي‌ از دو عامل‌ حرارت‌ يا كار در ميان‌ مي‌آمد صحيح‌ بود ولي‌ در حالت‌ كلّي‌ يعني‌ در اسبابهايي‌ كه‌ مانند موتور اتومبيل‌ و ماشين‌ يخ‌سازي‌ هم‌ حرارت‌ مصرف‌ مي‌شود و هم‌ كار توليد مي‌گردد، حرارت‌ و كار هيچ‌ يك‌ به‌ تنهايي‌ ثابت‌ و باقي‌ نمي‌مانند و قوانين‌ فوق‌ صدق‌ نمي‌كند بلكه‌ ممكن‌ است‌ مثلاً حرارت‌ معدوم‌ و كار پديدار شود يا كار به‌ مصرف‌ رسيده‌ حرارت‌ ايجاد گردد. ولي‌ تجربه‌ نشان‌ داده‌ است‌ به‌ جاي‌ چيزي‌ كه‌ ناپديد مي‌شود معادل‌ آن‌ از نوع‌ ديگر توليد مي‌گردد. به‌ طوري‌ كه‌ مجموعه‌ كار و حرارت‌ كه‌ هر دو منبع‌ قدرت‌ يا انرژي‌ مي‌باشند در طبيعت‌ ثابت‌ است‌.
اين‌ اصل‌ كه‌ بعداً به‌ كليه‌ انواع‌ انرژيها اعم‌ از انرژي‌ حرارتي‌ و كار و انرژي‌ الكتريك‌ و نور و صوت‌ و غيره‌ تعميم‌ داده‌ شد و يكي‌ از پايه‌هاي‌ علم‌ ترموديناميك‌ مي‌باشد اصل‌ ثبات‌ انرژي ناميده‌ مي‌شود. 

مفهوم‌ اصل‌ چنين‌ است‌: انرژيها ممكن‌ است‌ به‌ يكديگر تبديل‌ شوند ولي‌ مقدار كلّ انرژي‌ موجود در دنيا ثابت‌ و لايتغير است‌.
مثلاً بخار آبي‌ كه‌ در نتيجه‌ي‌ تشعشع‌ خورشيد از سطح‌ درياها به‌ بالاي‌ جوّ رفته‌ ابرها را تشكيل‌ داده‌ است‌ به‌صورت‌ باران‌ به‌ زمين‌ مي‌ريزد و رودخانه‌اي‌ راه‌ مي‌افتد. انسان‌ از سقوط‌ آب‌ استفاده‌ انرژي‌ نموده‌ آسيابي‌ را مي‌گرداند يا توليد برق‌ مي‌كند اين‌ برق‌ را به‌ شهر مي‌فرستد. در آنجا برق‌ را به‌ مصرف‌ متعدد مي‌رساند در چراغ‌ تبديل‌ به‌ روشنايي‌ يا در بخاري‌ تبديل‌ به‌ حرارت‌ مي‌كند و يا آنكه‌ به‌ وسيله‌ي‌ موتور واگونها و ماشينهاي‌ سنگين‌ را به‌ حركت‌ درمي‌آورد... همه‌ اينها همان‌ انرژي‌ تشعشعي‌ خورشيد است‌ كه‌ در تسخير انسان‌ درآمده‌ است‌ و پس‌ از مصرف‌ باز معدوم‌ نمي‌شود. مثلاً روشنايي‌ چراغ‌ وقتي‌ به‌ اشياء مي‌رسد به‌ صورت‌ حرارت‌ جذب‌ مي‌شود. كار ماشينها نيز يا يا در نتيجه‌ بالا بردن‌ شي‌ء سنگيني‌ در آنجا ذخيره‌ مي‌شود و يا اغلب‌ اوقات‌ در اثر اصطحكاك‌ و غيره‌ به‌ صورت‌ حرارت‌ درمي‌آيد. كليه‌ اين‌ حرارتها نيز يا در يك‌ محيطي‌ محفوظ‌ مي‌ماند و يا متفرق‌ و منتشر مي‌گردد به‌ طوري‌ كه‌ ديگر براي‌ ما محسوس‌ نخواهد بود ولي‌ در هر حال‌ معدوم‌ نمي‌گردد.
موقعي‌ كه‌ اصل‌ ثبات‌ انرژي‌ در دنيا اعلام‌ شد بيشتر از يك‌ قرن‌ از اعلام‌ اصل‌ ثبات‌ ماده‌ گذشته‌ بود و دانشمندان‌ متعددي‌ از ملل‌ مختلف‌ فرانسه‌، انگلستان‌، آلمان‌ در اين‌ زمينه‌ كار مي‌كردند كه‌ بعضي‌ از آنها مسيحي‌ خداپرست‌ و برخي‌ بي‌عقيده‌ بودند ولي‌ هيچ‌ يك‌ با اين‌ قصد و احتمال‌ كه‌ جاده‌ قيامت‌ را پاك‌ مي‌كنند نبودند! 

تاریخچه شناسایی سود و پتاس

اگرچه شیمیدانان از زمان‌های قبل ، احتمال داده بودند که خشاکهای قلیایی ، اکسید فلزهایی باشند، با این حال ، طبیعت سود و پتاس ، تا اوائل قرن 19 مورد بررسی قرار نگرفته بود. حتی لاووازیه ، در این مورد نظر مشخصی نداشت اونمی دانست که جزء اصلی سود و پتاس چیست و حدس می‌زد که ازت ، یکی از اجزای تشکیل دهنده این مواد است. به نظر می‌رسد که این اشتباه از شباهت میان نمکهای سدیم و پتاسیم با نمکهای آمونیوم مایه گرفته است.

امتیاز تعیین این اجزا ، از آنِ "همفری دیوی" ، دانشمند انگلیسی است. ابتدا ناکامی عرصه را بر او تنگ کرده بود، به این معنی که نمی‌توانست به کمک یک پیل گالوانیک ، از سود و پتاس ، فلز استخراج کند. بزودی وی به خطای خودش پی برد و فهمید که با بکار بردن محلول آبی اشباع شده ، وجود آب مانع از تجزیه نمک‌ها می‌شود. در اکتبر سال 1807 ، دیوی تصمیم گرفت که پتاس بی‌آب را ذوب کند و به محض اینکه با این مذاب ، الکترولیز را شروع کرد، دانه‌های کوچک مشابه به جیوه و دارای جلای فلزی ، در روی قطب منفی که در ماده مذاب قرار داشت، ظاهر شدند. برخی از دانه‌ها ، فورا به حالت انفجاری سوختند و شعله درخشانی پدید آوردند، در حالیکه بقیه آنها آتش نگرفتند، بلکه کدر شدند و با قشر نازک سفیدی پوشیده شدند. دیوی از تجزیه‌های متعددی که در این زمینه انجام داد، نتیجه گرفت که آن دانه ، همان ماده ای است که وی در جستجویش است و این ماده هیدروکسید پتاسیم یا پتاس است که شدیدا قابل اشتعال می‌باشد. دیوی ، فلز بدست آمده از الکترولیز را بدقت مورد بررسی قرار داد و متوجه شد که وقتی با آب ترکیب می‌شود، شعله حاصل از واکنش ناشی از سوختن ، هیدروژن آزاد شده از آب است. وقتی دیوی بر روی فلز پتاسیم تهیه شده از هیدروکسید پتاسیم ، بررسی‌های لازم را انجام داد، به فکر جستجو در هیدروکسید سدیم افتاد و با بکار بستن همان روش قبلی ، موفق به جدا کردن فلز قلیایی دیگر یعنی سدیم شد.

هیدروکسیدها

سود و پتاس ، از مهمترین ترکیبات هیدروکسیدها می‌باشند که در صنعت ، از اهمیت بسزایی برخوردارند. هیدروکسیدها ، یکی از انواع ترکیبات هیدروکسیل ( دارای OH ) هستند که محلولهای آنها ، دارای مزه تلخ بوده ، اسیدها را خنثی و رنگ لیتموس قرمز را به آبی تبدیل می‌نمایند. به این ترکیبات ، باز نیز اطلاق می‌شود که دارای غلظت زیادی از یونهای ^-OH در محلول می‌باشند.

زمانیکه یک اکسید فلزی دارای فرمول XO ، در آب حل شود، یک ترکیب هیدروکسیل از نوع XOH تشکیل می‌شود. این مولکولها به فرمول XOH ، قابل یونیزه شدن بوده ، تولید ^-OH می‌نمایند. هیدروکسیدهای فلزات قلیایی ( لیتیم ، سدیم ، پتاسیم ، سزیم ) ، در حد وسیعی در آب حل می‌شوند. ولی هیدروکسیدهای فلزات قلیایی خاکی ، نسبتا محلول می‌باشند.

با وجود این ، بعضی از این هیدروکسیدهای نسبتا محلول ، مانند Ba(OH)₂ و Ca(OH)₂ ، بازهایی قوی هستند. به عبارت دیگر ، در حد زیادی یونیزه می‌شوند. زمانیکه محلول نمکهای فلزات سنگین ، بازی شوند، هیدروکسیدهای نامحلول آنها راسب می‌شوند.

سود سوزآور

سود سوزآور یا سدیم هیدروکسید بفرمول NaOH که معمولا به نام کاستیک سودا (Castic Soda) نامیده می‌شود، ماده‌ای جامد و سفیدرنگ با دمای ذوب 1390درجه سانتی‌گراد و چگالی 2,13 می‌باشد. این ماده ، بسهولت می‌تواند رطوبت هوا را جذب نماید و بهمین دلیل ، باید هنگام حمل و نقل ، تحت پوشش‌های حفاظتی لازم قرار گیرد. این ترکیب ، در تماس با پوست ، دارای اثر خورندگی است و برای جلوگیری از اثرات سوزانندگی آن ، هنگام استفاده باید مورد توجه قرار گیرد.

آبپوشهای آن شناخته شده‌اند و محلول قلیایی قوی در آب پدید می‌آورد، یعنی در آب بطور کامل به یونهای تشکیل دهنده‌اش ( ⁺Na و ^-OH ) تفکیک می‌شود.

روشهای تهیه سود

الکترولیز محلول سدیم کلرید

بیشترین مقدار هیدروکسید سدیم تولیدی ، از طریق فرایند الکترولیز محلولهای کلرید سدیم در یکی از انواع ظروف الکترولیتی بدست می‌آید. بعنوان نمونه ، در فرایند پیل جیوه ( کاستنر-کلنر Castner-Kellner ) ، از جریانی از جیوه بعنوان کاتد استفاده می‌شود و ملغمه سدیم حاصل با آب ترکیب می‌شود و تولید هیدروکسید سدیم می‌نماید و در فرایند دیگر به نام پیل دیافراگم ، الکترولیت از آند به کاتد حرکت می‌کند و دیافراگم (از جنس پنبه کوهی یا سایر مواد غشایی) ، فراورده‌های آند و کاتد را از هم جدا می‌سازد. در هر دو فرایند ، علاوه بر سدیم ، گاز کلر نیز تولید می‌شود.

فرایند سودا - آهک

یک فرایند قدیمی‌تر برای تولید سود سوزآور ، عبارت از فرایند سودا - آهک می‌باشد که در آن سودا اَش ( کلسیم دی‌هیدروکسید ) ، در واکنش با کربنات سدیم به کاستیک سودا تبدیل می‌شود.

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ ----> 2NaOH + CaCO₃

کاربردهای سود

سدیم هیدروکسید ، بعنوان یک باز قوی ، یکی از مواد شیمیایی صنعتی بسیار مهم بشمار می‌رود. برای نمونه ، تولید سود در سال 1980 در آمریکا ، 12 میلیون تن بوده است. در زمینه‌های مختلفی کاربرد دارد، از جمله در تولید مواد شیمیایی ( 50 درصد ) ، ابریشم مصنوعی ، خمیر کاغذ و کاغذ ( 15 درصد ) ، آلومینیوم ( 10 درصد ) ، مواد پتروشیمی و پارچه ( 5 درصد ) ، صابون و مواد شوینده ( 5 رصد ) بکار می‌رود.

همچنین در آزمایشگاهها برای تعیین غلظت اسیدهای مجهول در تیتراسیون حجمی اسید - باز از محلول قلیایی هیدروکسید سدیم استاندارد استفاده می‌شود.

پتاس سوزآور

پتاس یا پتاسیم هیدروکسید بفرمول KOH که معمولا به نام کاستیک پتاس نامیده می‌شود، یکی از ترکیبات اکسیدی پتاسیم است که دارای دمای ذوب 306 درجه سانتی‌گراد و دمای جوش 1320 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. این ترکیب ، مانند سود در آب محلول بوده ، بطور کامل به یونهای تشکیل دهنده‌اش ⁺K و ^-OH تفکیک می‌شود. بنابراین ، محلول قلیایی قوی در آب ایجاد می‌کند.

پتاس نیز در تماس با پوست ، دارای اثر خوردگی بوده ، برای جلوگیری از اثرات سوزانندگی آن ، باید مورد توجه قرار گیرد. پتاس در حالت جامد ، ماده ای رطوبت‌پذیر می‌باشد و هیدراتهایی را تشکیل می‌دهد.

روشهای تهیه پتاس

الکترولیز محلول پتاسیم کلرید

فرایند اصلی برای تولید پتاس ، از طریق فرایند الکترولیز محلولهای آبی پتاسیم کلرید در ظروف الکترولیتی صوزت می‌پذیرد.

واکنش باریم دی‌هیدروکسید با سولفات پتاسیم

Ba(OH)₂ + K₂SO₄ ----> BaSO₄ + 2KOH

اثر آب بر ملغمه پتاسیم

در این فرایند ، علاوه بر تولید پتاسیم هیدروکسید ، گاز هیدروژن آزاد می‌شود.

کاربردهای پتاس

پتاس نیز مانند سود ، به عنوان یک باز قوی ، موارد استفاده زیادی دارد و از مهمترین کاربردهای آن ، در تهیه کودهای شیمیایی و به عنوان الکترولیت در باتری‌ها می‌باشد.

                                         گرمای انحلال  

گرمای انحلال ،گرمايی است که به هنگام حل شدن مواد درحلال بامحيط اطراف مبادله می شود.

بااندازه گيری تغيير دمای حلال پس از انحلال ماده می توان گرمای انحلال را محاسبه نمود.

انحلال مواد درحلال طی سه مرحله انجام می پذيرد.

درمرحله اول جاذبه بين بعضی از ذرات حلال ازبين می رود  ،درنتيجه اين مرحله گرماگير است.

درمرحله دوم جداشدن ذرات حل شونده صورت می گيرد که اين مرحله نيز گرماگير خواهد بود .

اما درمرحله سوم بين ذرات حلال وحل شونده جاذبه برقرار می شود،که درنتيجه آن گرما آزاد خواهد شد .

مجموع گرمای اين سه مرحله گرمای انحلال ( _انحلال  Δ H )ناميده می شود ،لازم بتذکر است که علاوه

برعامل انرژی نقش عامل بی نظمی را در انحلال پذيری  مواد  بايد درنظرداشت.انحلال اغلب مواد جامد

درآب باافزايش بی نظمی همراه است .مواد جامد يونی ضمن انحلال درآب  يون های آبپوشيده تشکيل

 می دهند ،و  مواد کوالانسی  مولکولی  نظير الکل ، اوره  و شکر به کمک پيوند هيدروژنی  وهم چنين

 مواد کوالانسی  مولکولی قطبی ، توسط نيروی دوقطبی ـ دوقطبی و به صورت مولکولی  درآب حل

می شوند .

                          (پتاسیم)

اطلاعات اولیه

·         پتاسیم یکی از عناصر شمیایی جدول تناوبی است که نماد آن K و عدد اتمی آن 19 می‌باشد. پتاسیم ، فلز قلیایی سفید مایل به نقره‌ای است که به‌طور طبیعی به‌صورت ترکیبی با عناصر دیگر در آب دریا و دیگر کانی‌ها یافت می‌شود. این عنصر به‌سرعت در هوا اکسید شده ، بسیار واکنش پذیر است(مخصوصا در آب ) و از نظر شمیایی همانند سدیم است.

تاریخچه

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

پیدایش

این عنصر حدودا 2.4% از وزن پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و از نظر فراوانی هفتمین عنصر در آن می‌باشد. 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 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 3000 فوتی زیر بستر Saskatchewan ، مقادیر عظیمی از پتاس وجود دارد که می‌تواند به‌عنوان 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 به‌صورت رها شده در طبیعت یافت نمی‌شود. با این وجود ، یونهای ⁺K در ارگانیسمهای زنده برای فیزیولوژی سلولهای تحریکی بسیار مهم هستند.

خصوصیات قابل توجه

پتاسیم که دومین فلز سبک می‌باشد، در میان فلزات ، واکنش‌پذیرترین و الکتروپوزیتیوترین است. این فلز ، بسیار نرم بوده ، با چاقو به‌راحتی برش می‌خورد و در سطوح صاف به رنگ نقره‌ای می‌باشد. از آنجا که به در هوا به‌سرعت اکسید می‌شود، باید زیر روغن معدنی یا نفت نگهداری شود. پتاسیم مانند دیگر فلزات قلیایی در آب تجزیه شده و هیدروژن آزاد می‌کند. در آب فورا آتش می‌گیرد و نمک آن هنگامی که در معرض یک شعله قرار بگیرد، رنگ بنفش از خود ساطع می‌کند.

کاربردها

·         اکسید پتاسیم که با نام پتاس شناخته شده است، در تولید کود بکار می‌رود.

·         نیترات پتاسیم در ساخت باروت کاربرد دارد.

·         در ساخت شیشه استفاده می‌شود.

·         از NaK که آلیاژ سدیم و پتاسیم است، به‌عنوان رسانه انتقال گرما استفاده می‌شود.

·         پتاسیم ، ماده بنیانی برای رشد گیاهان بوده و در انواع گوناگون خاک یافت می‌شود.

·         یونهای پتاسیم در سلولهای حیوانی موادی حیاتی برای زنده نگه داشتن سلولها می‌باشند.

·         کلرید پتاسیم یک جانشین برای نمک طعام بوده ، برای ایست قلب در اعدامهای توسط تزریق کشنده استفاده می‌شود.

·         بیشتر نمکهای پتاسیم بسیار مهم بوده ، شامل برمید پتاسیم ، کربنات پتاسیم ، کلرات پتاسیم ، کلرید پتاسیم ، کرومات پتاسیم ، سیانید پتاسیم ، دی‌کرومات پتاسیم ، هیدروکسید پتاسیم ، یدید پتاسیم ، نیترات پتاسیم و سولفات پتاسیم می‌باشند.

ایزوتوپها

تا کنون 17 ایزوتوپ پتاسیم شناخته شده‌اند. شکل غیر ترکیبی پتاسیم از سه ایزوتوپ تشکیل شده است: ( K39(93.3%) ، K-40(0.01% و ( K-41(6.7% . باید گفت که K-40 که به‌صورت طبیعی بوجود می‌آید، توسط عمل الکترون‌گیری یا حذف پوزیترون به Ar-40 پایدار تبدیل شده و با خروج نگاترون به ( Ca-40 ( 88.8% پایدار تبدیل می‌شود. k_40 نیمه عمری 1.250* 10⁹ساله دارد.

فروپاشی K-40 به Ar-40 معمولا در روش تاریخ‌گذاری بر روی سنگها استفاده می‌شوند. شیوه تاریخ‌گذاری K-Ar به این فرضیه بستگی دارد که سنگها در زمان تشکیل هیچ آرگونی نداشته و تمام آرگون ایجاد شده توسط تششعات مانند آرگون 40 در یک سیستم بسته نگهداری شده‌اند. کانیها توسط میزان تمرکز پتاسیم و مقدار آرگون ایجاد شده توسط تششعات که در آن جمع شده‌اند، تاریخ گذاری می‌شوند. بهترین مواد معدنی که برای انجام عمل تاریخ‌گذاری مناسب هستند، عبارتند از Biotite , Muscovite , Plutonic, hornblende و Feldspar آتشفشانی. تمام نمونه سنگهای آتشفشانی نیز در صورتی که تغییر نکرده باشند، به همین گونه تاریخ‌گذاری می‌شوند.

به غیر از تاریخ‌گذاری ایزوتوپهای پتاسیم در مبحث هواشناسی نیز کاربرد وسیعی دارند. ایزوتوپهای پتاسیم همچنین در چرخه تغذیه مطالعه می‌شوند، 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 می‌شود، تجمع آن در خون بدقت تنظیم می‌شود. بسیاری از آنتی‌بیوتیکها ، از جمله آن که توسط باکتری Bacillus brevis تولید می‌شود، کار سلولها را با نشستن بر روی دروازه‌های یون مثبت مختل می‌کنند. در نتیجه یونهای +k و +Na اجازه پیدا می‌کنند از غشاء سلولی عبور کنند و بنابراین action potential به‌طور غیر مجاز از غشاء سلول عبور می‌کند. پتاسیم در پلاسمای خون نسبتا در سطح پائینی قرار دارد ( معمولا 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 باآب بسیار واکنش پذیر است و از این رو باید در زیر روغن‌های معدنی مانند پارافین قرار گیرد.

شناخت محیط رشد: پتاسیم

ترکیبات این عنصر در اغلب خاکها به اندازه کافی یافت می شود. با وجود اهمیت زیادی که پتاسیم دارد، هنوز نقش اصلی آن در گیاه کاملاً مشخص نیست و هنوز دقیقاً نمی‌دانیم در فتوسنتز و تهیه قند و فعال ساختن آنزیم‌ها چه نقشی ایفا می‌کند. در گیاه ، این عنصر همانند ازت و فسفر قابل انتقال بوده ، بنابراین کمبود آن ابتدا در برگهای پیر مشاهده می‌شود. از علائم کمبود پتاسیم سوختگی کنار برگها می‌باشد. از کودهای پتاسیم می‌توان کلرورپتاسیم ، سولفات پتاسیم و نیترات پتاسیم را نام برد.

                                (مس)
مس یکی از عناصر جدول تناوبی است که نشان آن Cu و عدد اتمی آن 29 می باشد.

خصوصیات قابل توجه

                          تاریخچه بلورشناسی

علم بلورشناسی یا کریستالوگرافی درباره نحوه تشکیل و رشد بلورها و شکل ظاهری و ساختمان داخلی آنها و نیز خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد متبلور بحث می‌نماید. کلمه کریستال (Crystal) اصل یونانی دارد که از دو کلمه (سرد= Kryos) و (سخت شدن= Stellesual) تشکیل شده که مجموعا معنی سخت شدن در اثر سرما را می‌دهد.

فلاسفه قدیم نیز منشاء بلورهای یک سنگ را بلورهای یخ می‌دانستند که بر اثر تحمل سرمای بسیار شدید در طول مدت مدید ، طوری سخت و مقاوم شده است که می‌تواند حرارتهای بالاتر از صفر را هم تحمل نماید. در سال 1690 ، "Huyghens" دریافت که بلورها از اجتماع ذرات کوچکتر بوجود آمده‌اند و در سال 1912 ، "M.V.Laue" توانست تئوری ساختمان شبکه‌ای در بلورها را با استفاده از اشعه ایکس به اثبات برساند.

.

                              انواع نمک ها

نمک چیست؟

در شیمی، نمک از کاتیون های مثبت و آنیون های منفی تشکیل شده، به طوری که نمک نهایی خنثی بوده و هیچ گونه بار مثبت یا منفی نداشته باشد. معمولاً در انواع واکنش های شیمیایی، نمک به عنوان یک فراورده فرعی تولید می شود:

·         از واکنش اسید با اکسید فلز، نمک و آب تشکیل می شود.

·         از واکنش باز «شیمی با اسید، نمک و آب تشکیل می شود.

·         از واکنش فلز با اسید، نمک و هیدروژن تشکیل می شود.

·         از واکنش اسید با کربنات ها، نمک، آب و دی اکسید کربن تشکیل می شود.

ا طلا عات ا و لیه

آبی که در طبیعت وجود دارد تقریبا همیشه ناخالص می‌باشد. زیرا که اغلب دارای گچ ، آهک ، نمک طعام ، ترکیبات منیزیم ، آهن ، اکسیژن و ازت ، انیدرید کربنیک ، ترکیبات آلی و غیره است و مقدار این اجسام در آبهای مختلف متفاوت است در آب اجسام دیگری مانند گل و لای و غیره هستند که معلق می‌باشند و مقداری باکتری هم در آبها یافت می‌شود.

تعریف آب سخت

آب سخت ، آبی است که در آن هیدروکربنات کلسیم و منیزیم و گچ موجود باشد.

تغییرات سختی آب

بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد سختی آب کم یا زیاد می‌شود. آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولا سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود.

فوا ید آب سخت

آب سخت برای انسان مضر نیست بلکه مفید است و معمولا شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبودی حاصل می‌کند و بیماری راشیتیست کمتر در این اشخاص دیده می‌شود.

مضرات آب سخت

·         آب سخت برای رختشویی و مصرف در کارخانجات مناسب نیست.

·         آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه خوب چایی و قهوه می‌شود.

·         پخته نشدن حبوبات با آب سخت

·         ضرر رساندن به جداره دیگهای بخار و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ

·         خوب کف نکردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون

·         مزاحمت در هنگام شستن دستها

رفع سختی آب

·         در تجارت تعداد زیادی مواد شیمیایی برای رفع سختی آب به فروش می‌رسد که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود آب در دیگها سختی آنرا می‌گیرند و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد آهک و گچ را رسوب می‌دهند و دیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوری که می‌توان آنرا به آسانی پاک نمود.

·         یکی از اجسام گیرنده سختی آب تری ناتریم فسفات Na₃PO می‌باشد که با اسم آلبرت‌تری بکار می‌رود.

·         یون کلسیم موجود در آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به "تری کلسیم فسفات"PO₄»₂Ca<₃ می‌گردد و رسوب می‌نماید.

·         بر اثر پختن بی‌کربنات کلسیم آب تبدیل به کربنات می‌شود و رسوب می‌نماید:

«Ca₃H»₂Ca→CO₃Ca + CO₂+H₂O

·         و بی کربنات کلسیم آب بر اثر کربنات سدیم هم گچ و هم بی‌کربنات کلسیم به کربنات کلسیم تبدیل می‌شود و رسوب می‌گردد:

Ca₃H»₂Ca + CO₃Na₂ -----→ CO₃Ca + 2CO₃HNa

SO₄Ca + CO₃Na₂ ------> CO₃Ca + SO₄Na₂