עמוד הבית > מדעים > פיסיקה ומבנה החומר [כימיה] > חומרים: תכונות ותהליכים
מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכית


תקציר
מידע על היסוד אשלגן ושימושיו.



אשלגן
מחבר: שילה קם


היסוד: אשלגן (K).

מידע כללי:

מתכת מבריקה רכה ופעילה ביותר, בעלת תרכובות רבות, הנותנת ללהבה את צבעה הסגול. מתכת הנחוצה לגדילת הצמחים וכן לתזונת האדם. מתכת המתחמצנת בקלות במגע עם האוויר, ולכן יש לאכסנה בתוך מיכל ארגון. בדומה לשאר המתכות האלקליות, האשלגן נמס טוב במים. האשלגן בד"כ מתלקח תוך כדי ההגבה עם המים. אחרי הליתיום, האשלגן היא המתכת הכי פחות צפופה.

מס' אטומי

מסה אטומית

נקודת התכה

נקודת רתיחה

מצב צבירה בטמפ' החדר

צפיפות

19 39.09

63.7°C

756°C

מוצק 86 גר' לליטר

היסטוריה:

עד למאה ה- 18 הכימאים לא הכירו בהבדל שיש בין הנתרן לבין האשלגן ולא נעשתה הבחנה בין שני חומרים אלה. אולם עוד לפני גילוי האשלגן והכרתו בתור יסוד, עורבב אשלגן פחמתי עם שומן חיות להכנת סבון. הראשון שהצליח לבודד את האשלגן היה סיר האמפרי דייוי, והוא גם זה שלזכותו נזקף גילוי האשלגן. דייוי הצליח לבודד אשלגן ע"י אלקטרוליזה של אשלגן הידרוקסיד(KOH) מותך, והיה מאושר מהצלחתו זו עד שרקד במעבדתו. זו הייתה גם הפעם הראשונה שבה מתכת בודדה באמצעות תהליך האלקטרוליזה. במהלך אותה שנה הצליח דייוי לבודד גם את הנתרן.

האשלגן בטבע:

האשלגן הוא היסוד השביעי הכי נפוץ בעולמנו. האשלגן מהווה 2.4% מקליפת כדה"א ושכיח במשקעי מלחים. האשלגן נמצא אף בארצנו – בים המלח, שם הוא נמצא בריכוז של 1.2%, ויש מפעל בים המלח העוסק בהפקת האשלגן, מפעל הנקרא "מפעל האשלג". את האשלגן לא ניתן למצוא במצב חופשי בטבע, אולם ניתן להפיקו באמצעות אלקטרוליזה של כלורידים (תרכובות של כלור) או של הידרוקסידים (תרכובות המכילות את היון השלילי OH).

לאשלגן יש שלושה איזוטופים: 39K, השכיח ביותר (93.1%), 41K (נדיר - 6.8%) ו- 40K (נדיר מאד - רק 0.1%!).

דוגמאות לתרכובות האשלגן:

האשלגן הוא כאמור מתכת פעילה מאד היוצרת מספר רב של תרכובות, ואנו נביא את הבולטות שבהן.

  • אשלגן הידרוקסידי (KOH) – מוצק לבן המתקבל ע"י הידרוליזה של אשלגן כלורי או ע"י חימום אשלג פחמתי/גופרתי עם אבן סיד. החומר שממנו בודד לראשונה האשלגן. משמש לספיגת דו-תחמוצת הפחמן ולספיגת גופרית דו-חמצנית.
  • אשלגן כלורי (KCl) – זהו מלח לבן השגיח בטבע במינרלים סילבין וקרנליט. מלח זה מצוי בשפע בים המלח שבארצנו, ומופק שם בכמויות תעשייתיות. מתמוסס טוב יותר ממלח בישול (NaCl) במים חמים, אולם מלח בישול מתמוסס טוב יותר במים קרים. משתמשים בו לצורכי דישון ולהפקת אשלגן הידרוקסידי.
  • אשלגן דו כרומטי (K2Cr2O7) – מוצק שצבעו אדום-כתום שניתן להפיקו בצורתו הגבישית ע"י הוספת אשלגן כלורי לתמיסה מרוכזת של נתרן דו כרומטי. כמו ה- KCl, הוא מתמוסס טוב יותר מהתרכובת המקבילה של נתרן (נתרן דו-כרומטי) במים חמים, ומתמוסס פחות טוב מנתרן דו-כרומטי במים קרים.
  • אשלגן ברומי (KBr) – מוצק לבן קל תמס, בעל נקודת התכה גבוהה (760°C). שימושיו הבולטים של חומר זה הם בייצור לוחות צילום, בייצור סרטי צילום (פילם) וברפואה.
  • אשלגן יודי (KI) - מוצק לבן המתמוסס טוב במים, המתקבל כאשר יוד נמס בתמיסה מרוכזת של אשלגן הידרוקסידי. שימושי מאד ברפואה, בפרט בטיפול בחולי זפקת (אנשים בעלי מחסור בגוף ביוד) . תמיסות חומציות של חומר זה פועלות כחומר מחזר (חומר הלוקח אלקטרונים). לדוגמה: יוני מנגן 7+ מחוזרים ע"י אשלגן יודי והופכים ליוני מנגן 2+.
  • אשלגן כלורטי (KClO3) – מאלקטרוליזה של תמיסה מרוכזת של אשלגן כלורי מתקבל אשלגן כלורטי, שהוא מוצק לבן קל תמס. אם נחמם חומר זה נקבל חמצן ואשלגן כלורי, אולם אם נחמם אותו מעל לנקודת ההתכה שלו נקבל אשלגן על-כלורטי – חומר רגיש הנוטה להתפוצץ. שימושי בתור חומר נפץ, בתעשיית הגפרורים, בזיקוקין דינור ובקוטלי עשבים. אשלגן כלורטי הוא חומר מחמצן רב-עוצמה, ויכול לחמצן יוני יוד ליוד.
  • אשלגן על-חמצני (KO2) – זהו מוצק בעל צבע צהוב המתקבל מעירת אשלגן בעודף של חמצן. זהו חומר מחמצן בעל עוצמה, שאם מחממים אותו בטמפ' גבוהה הוא יתפרק לחמצן ואשלגן חד-חמצני. ניתן לקבל מחומר זה מימן חד-חמצני כתוצאה מתגובה עם מים או עם חומצות מינרליות מהולות.
  • אשלגן פחמתי (K2CO3) – זהו מוצק לבן המיוצר מאשגן כלורי, ובעל כושר מסיסות גבוה במים. חומר זה חשוב מאד בתעשייה, בגלל שימושיו הן בייצור סבון, הן בייצור זכוכית והן בהכנת צבעים. ניתן להכין ממנו גם כוהל אבסולוטי.
  • אשלגן חנקתי (KNO3) – זהו מוצק שצבעו לבן, קל-תמס, השכיח בטבע במינרלים שונים הנקרא גם מלח סלפטר. שימושי להכנת אבק שריפה, להכנת חומצה חנקתית במעבדה ובייצור דשן לחקלאות. כאשר מחממים אשלגן חנקתי הוא מתפרק לאשלגן חנקיתי ולחמצן, כמתואר בתרשים הבא:

KNO3(s) → KNO2(s)+O2(g)

שימושי האשלגן:

  • בתעשיית הזיקוקים – אשלגן חנקתי ואשלגן כלרוטי משמשים להכנת זיקוקים.
  • להכנת נוזלי ניקוי – אשלגן הידרוקסידי משמש להפקת אשלגן זרחני, שממנו מכינים חומרי ניקוי.
  • בכור גרעיני – סגסוגת של נתרן ואשלגן (NaK) משמש כמעבירת חום בכורים גרעיניים.
  • במתקני הנשמה – אשלגן על- חמצני נמצא במתקני הנשמה. כאשר אשלגן על-חמצני מגיב עם אדי המים והפחמן הדו חמצני, הנפלטים בתהליך הנשימה, משתחרר חמצן ואשלגן ביקרובטי, כמתואר בתרשים הבא:

2KO2+H2O+2CO2 → 2KHCO3+O2
  • בדישון – אחד משימושיו העיקריים של האשלגן הוא בדישון הקרקע. מאחר וצמחים קולטים את האשלגן הנחוץ להם מהקרקע, נוצר מחסור באשלגן בקרקע, שאתו ממלאים באמצעות הוספת חומרי דישון המכילים אשלגן, המיטיבים את הקרקע ומסייעים לגידולם והתפתחותם של צמחים חדשים. בד"כ חומרי הדישון עשויים מאשלגן כלורי, אשלגן פחמתי, אשלגן גופרתי או אשלגן חנקתי.
  • בייצור אבק שריפה, זכוכית, סבון, תרופות, צבעים וחומרים כימיים המשמשים לצילום.

האשלגן ומפעלי ים-המלח:

מפעלי ים-המלח הם מהמפעלים החשובים והרווחיים של מדינתנו כיום, מאחר וים-המלח הוא אחד ממאגרי המלח הגדולים ביותר בעולמנו. המוצרים העיקריים אותם מפיקים ומייצרים בים המלח הם הברום, הפריקלאס (מגנזיום חמצני) מלח הבישול (נתרן כלורי) והאשלג (תרכובות האשלגן). ריכוזו של האשלגן הכלורי במי ים-המלח הוא בסביבות ה- 1.2%, ולכן ים המלח הוא מהמובילים בעולם בייצור ומכירת האשלגן. בשל חשיבותו הרבה של האשלגן בתעשייה ובעיקר בחקלאות (בתור דשן) יש לאשלגן מקום חשוב בכלכלה העולמית. מפעלי ים המלח לבדם מייצרים מדי שנה בשנה כמעט 10% מהייצור העולמי (למעלה מ- 2,000,000 טונות של אשלגן!), וייצואו מכניס למדינה עשרות מיליוני דולרים בשנה. תנאי ההתאדות המצוינים, בייחוד אלו בחלקו הדרומי של האגם, מקלים עלינו את ייצור האשלג.

אולם ישנם גם קשיים בהפקת האשלג ושאר אוצרותיו החשובים של ים המלח. העיקרי שבקשיים הוא ירידת המפלס. ירידת המפלס מחייבת שתהיה התאמה של מערך אספקה של מי ים-המלח לבריכות האידוי, מאחר וזהו המערך שבו תלויה תעשיית ים-המלח. הסכנה הטמונה בירידה היא שמי האגם נעשים יותר ויותר רדודים ותחנת השאיבה עשויה " להיות על שירטון", מאחר ולא יגיעו אליה מים. בעיה נוספת היא הצטברות שכבת מלחים על קרקעית האגם (משקע) שעובייה 20 ס"מ ועלולה לסתום את הבריכה, וכדי למנוע זאת יש לסלק את המשקע שהצטבר על הקרקעית. הבעיה השלישית היא ששטח בריכות האידוי הוא מוגבל. בריכות האידוי ממצות כיום את כל השטח המתאים להימצאות בריכות אידוי, והקמת בריכות נוספות בשטחים רחוקים או גבוהים יותר אינה כדאית מבחינה כלכלית. מפעלי ים המלח מתקרבים אל סף המיצוי של שטחי בריכות האידוי וגם אל גבול כושר הייצור, המוערך ב- 2.7 מיליון טונות של אשלג בשנה.

ביבליוגרפיה:
כותר: אשלגן
מחבר: קם, שילה
שם  הפרסום מקורי: יסודות הטבלה המחזורית
תאריך: 2000
הוצאה לאור: מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכית
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית