هيدريد البوتاسيوم: الهيكل والتكوين والخصائص والاستخدامات
هيدريد البوتاسيوم هو مركب كيميائي من النوع الأيوني يتكون من مزيج مباشر من الهيدروجين في شكله الجزيئي والبوتاسيوم المعدني القلوي. مثل كل الهيدريدات الأخرى من هذا النوع ، فهو مركب صلب ، له نقطة انصهار عالية كما هو الحال مع جميع الجزيئات الأيونية.
الهيدريد عبارة عن مركبات كيميائية تتكون من الهيدروجين وعنصر واحد أو أكثر من العناصر المعدنية أو غير المعدنية بطبيعتها. بناءً على تركيبها وخصائصها ، يمكن أن تكون هذه المواد من ثلاثة أنواع: هيدرات أيونية أو تساهمية أو خلالية.
بوجود طبيعة مركب أيوني ، يتكون هيدريد البوتاسيوم من أنيون (في هذه الحالة ، هيدريد أيون H-) وكاتيون (أيون البوتاسيوم K +).
يتصرف أيون الهيدريد كقاعدة برونستيد قوية. أي أنها تتبنى بسهولة بروتونات مادة مانحة مثل البوتاسيوم المعدني الذي يستقبلها.
هيكل
تم التعرف على البوتاسيوم لأول مرة في عام 1807 من قبل الكيميائي البريطاني السير همفري ديفي ، وكذلك العناصر الكيميائية الأخرى (الكالسيوم والمغنيسيوم والبورون والسترونتيوم والباريوم) عن طريق تقنية التحليل الكهربائي.
كان هذا العالم أيضًا هو الذي اكتشف التفاعل الكيميائي الذي ينتج عنه تكوين هيدريد البوتاسيوم ، والذي يحدث في شكله النقي كمادة صلبة بلون أبيض ، على الرغم من أن المواد المتفاعلة المتاحة تجارياً تكون رمادية.
يتميز هيكل هذا الهيدريد الثنائي بكونه بلوري ، وتحديداً من النوع المكعب ، أي أن خلية الوحدة من هذه البلورة عبارة عن مكعب يتركز على الوجوه ، كما هو موضح في الشكل السابق.
تحدث التفاعلات التي تنفذها هيدريدات المعادن في السطح البلوري ، وقد تجلى هذا الهيدريد في أن يكون له نصف قطر الهيدريد والطاقة الشبكية المثلى لهذا النوع من التفاعلات ، حتى على هيدريدات المعادن الأخرى.
تدريب
هيدريد البوتاسيوم ، الذي يتم تمثيله بصيغة KH ، هو مادة غير عضوية تصنف على أنها هيدريد فلز قلوي لأنه يتكون من خلال الجمع المباشر بين الهيدروجين الجزيئي مع البوتاسيوم من خلال التفاعل التالي:
H 2 + 2K → 2KH
تم اكتشاف هذا التفاعل من قبل نفس العالم الذي حدد البوتاسيوم لأول مرة. أدرك كيف تبخر هذا المعدن عند تعرضه لتيار غاز الهيدروجين ، عندما يتم زيادة درجة حرارة هذا الأخير تحت درجة الغليان.
من الممكن أيضًا إنتاج هيدريد البوتاسيوم ذي النشاط المتفوق بطريقة بسيطة ، بدءًا من تفاعل الهيدروجين والمركبات الأخرى ذات الطبيعة الفائقة القاعدة (مثل البوتاسيوم ثلاثي بوتوكسيد ، الذي يطلق عليه t-BuOK-TMEDA) ، ويتم تحضيره في الهكسين.
خصائص
لا يوجد هيدريد البوتاسيوم تلقائيًا في الطبيعة. يتم إنتاجه من التفاعل الموصوف أعلاه ويوجد كمادة صلبة بلورية ، تتحلل عند درجة حرارة حوالي 400 درجة مئوية ، قبل أن تصل إلى نقطة الانصهار.
يحتوي هذا المركب على كتلة مولية تبلغ 40.106 جم / مول تقريبًا بسبب الجمع بين كتل المولي المكونة له. بالإضافة إلى ذلك ، تبلغ كثافتها 1.43 جم / سم 3 (مع الأخذ كنقطة مرجعية للمياه في ظل الظروف القياسية ، والتي هي 1.00 جم / سم 3).
بهذا المعنى ، من المعروف أيضًا أن هذا المركب له خواص حرارية. أي أنه يمكن أن تشتعل تلقائيًا في وجود الهواء ، وكذلك عوامل مؤكسدة وغازات معينة.
لهذا السبب يجب التعامل معها بحذر واحتواءها كتعليق في زيت من النوع المعدني أو حتى شمع البارافين ، مما يقلل من انحرافها الحراري ويسهل معالجته.
الذوبانية
بالنسبة للذوبان ، فإن هذا الهيدريد يعتبر قابلاً للذوبان في هيدروكسيدات المنصهرة (مثل هيدروكسيد الصوديوم المنصهر) ، وكذلك في مخاليط الملح. من ناحية أخرى ، لا يذوب في المذيبات ذات الأصل العضوي مثل إيثيل الإيثر أو البنزين أو ثاني كبريتيد الكربون.
بالطريقة نفسها ، يعتبر مادة شديدة التآكل ، والتي تظهر أيضًا رد فعل عنيف عندما تتلامس مع المركبات ذات الطبيعة الحمضية ، وتتفاعل في علاقة كمية.
يتصرف هذا النوع أيضًا كقاعدة خارقة تعتبر أقوى من هيدريد الصوديوم المركب ؛ بالإضافة إلى ذلك ، لها طابع المتبرع أيون هيدريد.
تطبيقات
يحتوي هيدريد البوتاسيوم المتوفر تجارياً ، والذي يتشكل من خلال تفاعل الهيدروجين الجزيئي مع البوتاسيوم الأولي ، على تفاعل يرتبط بالشوائب التي يمتلكها (في المقام الأول البوتاسيوم أو منتجات تفاعله) ، مما يؤدي إلى ردود الفعل الثانوية والغلة التي قد تختلف.
إن طبيعته ذات الأساسيات المتطرفة تجعله مفيدًا جدًا في إجراء توليفات عضوية معينة ، وكذلك في عمليات إزالة بعض المواد التي تمتلك مجموعات كربونية لتكوين مركبات enolate.
وبالمثل ، يستخدم هيدريد البوتاسيوم في تحويل بعض الأمينات إلى أميداتها المقابلة (الأميدات مع سلاسل الألكيل من النوع KNHR و KNR 2 ) ، عن طريق نزع البروتونات. بنفس الطريقة ، ينفّذ التجريد السريع للكحول العالي.
نظرًا لكونه desprotonador ممتازًا ، يستخدم هذا المركب أيضًا في بعض تفاعلات الإزالة ، وتكثيف cyclization ، وإعادة الترتيب الجزيئي ، وهو عامل اختزال ممتاز.
في نوع آخر من التفاعلات ، يمكن أن تعمل الأثير التاجي كعامل نقل طور ، على الرغم من أنه يمكن أن يعمل أيضًا كعامل "تخليل" بسيط (عملية إزالة الشوائب) من سطح هيدريد البوتاسيوم ، من خلال حل الأملاح غير العضوية التي يتم تشكيلها.
