Kõige olulisem looduslik kaaliumiühend on. Kaaliumi saamine: meetodid, reaktsioonid, valemid, kaaliumi liigid ja selle keemilised omadused. Kaaliumi aatomi elektrooniline struktuur

- esimese rühma põhirühma element, D.I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi neljas periood, koos aatomnumber 19. Seda tähistatakse sümboliga K (ladina keeles Kalium). Lihtne aine kaalium (CASi number: 7440-09-7) on hõbedane pehme leelismetall valge... Looduses leidub kaaliumi ainult teiste elementidega ühendites, näiteks merevees, samuti paljudes mineraalides. See oksüdeerub õhus väga kiiresti ja siseneb väga kergesti keemilised reaktsioonid, eriti veega, moodustades leelise. Kaaliumi keemilised omadused on paljuski naatriumile väga lähedased, kuid bioloogilise funktsiooni ja nende kasutamise poolest elusorganismide rakkudes on need siiski erinevad. Kaaliumi nime ajalugu ja päritolu

Kaaliumi (täpsemalt selle ühendeid) on kasutatud iidsetest aegadest. Niisiis, kaaliumkloriidi (mida kasutati pesuvahendina) tootmine eksisteeris juba 11. sajandil. Põhu või puidu põlemisel tekkinud tuhka töödeldi veega ja saadud lahus (leelis) aurustati pärast filtreerimist. Kuiv jääk sisaldas lisaks kaaliumkarbonaadile kaaliumsulfaati K 2 SO 4, sooda ja kaaliumkloriidi KCl.

Aastal 1807 eraldas inglise keemik Davy kaaliumi tahke söövitava kaaliumi (KOH) elektrolüüsi teel ja nimetas selle "Potassius"(lat. kaalium; seda nime kasutatakse endiselt inglise, prantsuse, hispaania, portugali ja poola keeles). Aastal 1809 pakkus L. V. Gilbert välja nime "kaalium" (lat. kalium, araablast. al -kali - kaaliumkloriid). See nimi sisenes saksa keelde, sealt enamikku Põhja- ja Ida -Euroopa keeltesse (sealhulgas vene keelde) ning võitis selle elemendi sümboli valimisel - K.

Kaaliumi olemasolu looduses

Vabas olekus ei esine. Kaalium on osa silvinitiidist KCl NaCl, karnalliidist KCl MgCl 2 6H 2 O, kainiidist KCl MgSO 4 6H 2 O ning seda leidub ka mõnede taimede tuhas karbonaadi K 2 CO 3 (kaaliumkloriid) kujul. Kaalium on osa kõigist rakkudest (vt allpool olevat lõiku) Bioloogiline roll).

Kaalium - kaaliumi saamine

Kaaliumi, nagu ka teisi leelismetalle, toodetakse sula kloriidide või leeliste elektrolüüsi teel. Kuna kloriidide sulamistemperatuur on kõrgem (600–650 ° C), tehakse sagedamini sirgendatud leeliste elektrolüüsi sooda või kaaliumkloriidi (kuni 12%) lisamisega. Sulatatud kloriidide elektrolüüsi käigus eraldub katoodil sula kaalium ja anoodil kloor:
K + + e - → K
2Cl - - 2e - → Cl 2

Leeliste elektrolüüsi käigus eraldub katoodil ka sula kaalium ja anoodil hapnik:
4OH - - 4e - → 2H 2 O + O 2

Vesi sulamist aurustub kiiresti. Et vältida kaaliumi interaktsiooni kloori või hapnikuga, on katood valmistatud vasest ja selle kohale asetatakse vasksilinder. Saadud kaalium sulatatud kujul kogutakse silindrisse. Anood on valmistatud ka silindri kujul, mis on valmistatud niklist (leeliste elektrolüüsiks) või grafiidist (kloriidide elektrolüüsiks).

Kaaliumi füüsikalised omadused

Kaalium on hõbedane aine, millel on värskelt moodustunud pinnal iseloomulik läige. See on väga kerge ja kergesti sulatatav. See lahustub suhteliselt hästi elavhõbedas, moodustades amalgaamid. Põleti leegile lisamisel värvib kaalium (nagu ka selle ühendid) leegi iseloomuliku roosa-violetse värviga.

Kaaliumi keemilised omadused

Kaaliumil, nagu teistel leelismetallidel, on tüüpilised metallilised omadused ja see on väga reaktiivne, kergesti annetav elektron.

See on võimas redutseerija. See ühendab hapnikuga nii aktiivselt, et ei teki oksiidi, vaid tekib kaalium -superoksiid KO 2 (või K 2 O 4). Vesiniku atmosfääris kuumutamisel moodustub kaaliumhüdriid KH. See suhtleb hästi kõigi mittemetallidega, moodustades halogeniide, sulfiide, nitriide, fosfiide jne, aga ka komplekssete ainetega nagu vesi (reaktsioon kulgeb plahvatusega), erinevate oksiidide ja sooladega. Sel juhul vähendavad nad teisi metalle vabasse olekusse.

Kaaliumi hoitakse petrooleumi kihi all.

Kaaliumoksiidid ja kaaliumperoksiidid

Kui kaalium interakteerub atmosfääri hapnikuga, ei teki oksiidi, vaid peroksiidi ja superoksiidi:

Kaaliumoksiid võib saada, kuumutades metalli temperatuurini, mis ei ületa 180 ° C väga vähe hapnikku sisaldavas keskkonnas, või kuumutades kaalium -superoksiidi ja metallilise kaaliumi segu:

Kaaliumoksiididel on väljendunud põhiomadused, nad reageerivad ägedalt vee, hapete ja happelised oksiidid... Neil pole praktilist tähendust. Peroksiidid on kollakasvalged pulbrid, mis lahustuvad hästi vees ning moodustavad leelised ja vesinikperoksiidi:

Vara vahetada süsinikdioksiid hapniku vastu kasutatakse gaasimaskide isoleerimisel ja allveelaevadel. Absorberina kasutatakse ekvimolaarset kaalium -superoksiidi ja naatriumperoksiidi segu. Kui segu ei ole ekvimolaarne, imendub naatriumperoksiidi liigse koguse korral rohkem gaasi kui vabaneb (kahe CO 2 ruumala imendumisel vabaneb üks maht O 2) ja rõhk piiratud ruum langeb ja kaalium -superoksiidi liigse koguse korral (kui kaks CO 2 kogust imendub, eraldub kolm mahtu O 2) eraldub rohkem gaasi kui imendub ja rõhk tõuseb.

Ekvimolaarse segu (Na 2 O 2: K 2 O 4 = 1: 1) korral on neeldunud ja eralduvate gaaside ruumala võrdne (kui neli ruumala CO 2 imendub, vabaneb neli mahtu O 2 ).

Peroksiidid on tugevad oksüdeerijad, seega kasutatakse neid tekstiilitööstuses kangaste pleegitamiseks.

Peroksiidid saadakse metallide kaltsineerimisel süsinikdioksiidist vabastatud õhus.

Kaaliumhüdroksiidid

Kaaliumhüdroksiid (või sööbiv kaalium) on tahked valged, läbipaistmatud, väga hügroskoopsed kristallid, mis sulavad 360 ° C juures. Kaaliumhüdroksiid on leelis. See lahustub hästi vees, eraldades palju soojust. Kaustilise kaaliumi lahustuvus 20 ° C juures 100 g vees on 112 g.

Kaaliumi kasutamine

• Toatemperatuuril vedelat kaaliumi ja naatriumi sulamit kasutatakse jahutusvedelikuna suletud süsteemides, näiteks tuumaelektrijaamades, mis kasutavad kiireid neutroneid. Lisaks kasutatakse laialdaselt selle vedelaid sulameid koos rubiidiumi ja tseesiumiga. Sulam, mille koostis on naatrium 12%, kaalium 47%, tseesium 41%, on rekordiliselt madala sulamistemperatuuriga -78 ° C.
• Kaaliumiühendid on kõige olulisem biogeenne element ja seetõttu kasutatakse neid väetisena.
• Galvaniseerimisel kasutatakse laialdaselt kaaliumisoola, kuna vaatamata suhteliselt kõrgele hinnale on need sageli paremini lahustuvad kui vastavad naatriumsoolad ja seetõttu pakuvad nad elektrolüütide intensiivset tööd suurenenud voolutiheduse korral.

Olulised ühendused

Põleti leegis kaaliumioonide leegi lilla värv

• Kaaliumbromiid - kasutatakse meditsiinis ja närvisüsteemi rahustina.
• Kaaliumhüdroksiid (kaustiline kaalium) - kasutatakse leelispatareides ja gaaside kuivatamiseks.
• Kaaliumkarbonaat (kaaliumkloriid) - kasutatakse väetisena klaasi sulatamisel.
• Kaaliumkloriid (silvin, "kaaliumisool") - kasutatakse väetisena.
• Kaaliumnitraat (kaaliumnitraat) on väetis, musta pulbri komponent.
• Kaaliumperkloraati ja kloraati (bertholleti sool) kasutatakse tikkude, raketipulbri, valgustuslaengute, lõhkeainete ja galvaniseerimise tootmisel.
• Kaaliumdikromaat (chrompik) on tugev oksüdeeriv aine, mida kasutatakse "kroomisegu" valmistamiseks keemiliste nõude pesemiseks ja naha töötlemiseks (parkimiseks). Seda kasutatakse ka atsetüleeni puhastamiseks atsetüleenitehastes ammoniaagist, vesiniksulfiidist ja fosfiinist.
• Kaaliumpermanganaat on tugev oksüdeeriv aine, mida kasutatakse meditsiinis antiseptiliselt ja laboris hapniku tootmiseks.
• Naatrium-kaaliumtartraat (Rochelle sool) piesoelektrina.
• Kaaliumdivesinikfosfaat ja dideuterofosfaat üksikute kristallide kujul lasertehnoloogias.
• Kaaliumperoksiidi ja kaalium -superoksiidi kasutatakse õhu regenereerimiseks allveelaevades ja isoleerivates gaasimaskides (neelab süsinikdioksiidi hapniku vabanemisega).
• Kaaliumfluoroboraat on oluline vool teraste ja värviliste metallide kõvajoodisega jootmisel.
• Kaaliumtsüaniidi kasutatakse galvaniseerimisel (hõbetamine, kuldamine), kullakaevandamisel ja terase nitrokarboniseerimisel.
• Kaaliumi koos kaaliumperoksiidiga kasutatakse vee termokeemilisel lagundamisel vesinikuks ja hapnikuks (kaaliumtsükkel "Gaz de France", Prantsusmaa).

Bioloogiline roll

Kaalium on oluline toitaine, eriti taimeriigis. Kuna mullas puudub kaalium, arenevad taimed väga halvasti, saagikus väheneb, nii et umbes 90% ekstraheeritud kaaliumisooladest kasutatakse väetisena.

Kaalium inimkehas

Kaaliumi leidub enamasti rakkudes, kuni 40 korda rohkem kui rakkudevahelises ruumis. Rakkude toimimise ajal väljub tsütoplasmast liigne kaalium, seetõttu tuleb kontsentratsiooni säilitamiseks see naatrium-kaaliumpumba abil tagasi pumbata.

Kaalium ja naatrium on üksteisega funktsionaalselt seotud ja täidavad järgmisi funktsioone:

• Tingimuste loomine membraanipotentsiaali tekkimiseks ja lihaste kokkutõmbumiseks.
• Vere osmootse kontsentratsiooni säilitamine.
• Happe-aluse tasakaalu säilitamine.
• Veetasakaalu normaliseerimine.
• Pakkudes membraanide transporti.
• Erinevate ensüümide aktiveerimine.
• Südame rütmi normaliseerimine.

Soovitatav päevane kaaliumisisaldus lastele on 600–1700 milligrammi, täiskasvanutele 1800–500 milligrammi. Kaaliumi vajadus sõltub kogukaal keha, füüsiline aktiivsus, füsioloogiline seisund ja elukoha kliima. Oksendamine, pikaajaline kõhulahtisus, tugev higistamine ja diureetikumide kasutamine suurendavad keha vajadust kaaliumi järele.

Peamised toiduallikad on kuivatatud aprikoosid, melon, oad, kiivid, kartul, avokaado, banaanid, spargelkapsas, maks, piim, pähklivõi, tsitrusviljad ja viinamarjad. Kalas ja piimatoodetes on palju kaaliumi.

Imendumine toimub peensooles. Kaaliumi omastamist soodustab B6 -vitamiin ja alkohol raskendab seda.

Kaaliumi puudumise korral areneb hüpokaleemia. Tekivad südame- ja skeletilihaste häired. Pikaajaline kaaliumi puudus võib põhjustada ägedat neuralgiat.

Kaalium

KAALIUM-Ma olen; m.[Araabia. kali] Keemiline element (K), hõbevalge metall, mis on ekstraheeritud karbonaatsoolast (kaaliumkloriid).

◁ Kaalium, th, th. K-nda hoiused. K-d soolad. Potash, th, th. K-tööstus. K-väetised.

(lat. Kalium), perioodilise süsteemi I rühma keemiline element, viitab leelismetallidele. Nimi araabia al-kali järgi on kaaliumkloriid (ammu tuntud kaaliumühend, mis on ekstraheeritud puutuhast). Hõbevalge metall, pehme, sulav; tihedus 0,8629 g / cm 3, t pl 63,51 ° C. See oksüdeerub kiiresti õhus, reageerib veega plahvatuslikult. Maakoore levimuse poolest on see 7. kohal (mineraalid: silvin, kainiit, karnalliit jne; vt Kaaliumisoolad). See on osa taime- ja loomorganismide kudedest. Umbes 90% ekstraheeritud sooladest kasutatakse väetisena. Metallilist kaaliumi kasutatakse keemilistes vooluallikates, elektrooniliste torude getterina, superperoksiidi KO 2 saamiseks; sulamid K koos Na - jahutusvedelikega tuumareaktorites.

KALIUM (lat. Kalium), K (loe "kaalium"), keemiline element aatomnumbriga 19, aatommass 39,0983.
Kaalium esineb looduslikult kahe stabiilse nukliidina (cm. NUCLID): 39 K (93,10 massiprotsenti) ja 41 K (6,88%), samuti üks radioaktiivne 40 K (0,02%). Kaalium-40 T 1/2 poolväärtusaeg on umbes 3 korda väiksem kui uraan-238 T 1/2 ja on 1,28 miljardit aastat. Kaalium-40 b-lagunemisel moodustub stabiilne kaltsium-40 ja lagunemisel elektronide püüdmise tüübi järgi (cm. ELEKTROONILINE PILT) moodustub inertgaas argoon-40.
Kaalium on leelismetall (cm. ALKALINE METALS)... Mendelejevi perioodilises süsteemis on kaalium IA alagrupis neljandal perioodil. Välise elektronkihi konfiguratsioon 4 s 1, seetõttu on kaaliumi oksüdatsiooniaste alati +1 (valents I).
Kaaliumi aatomiraadius on 0,227 nm, K + iooni raadius on 0,133 nm. Kaaliumi aatomi järjestikuse ioniseerimise energiad on 4,34 ja 31,8 eV. Elektronegatiivsus (cm. ELEKTRILINE NEGATIIVSUS) kaalium vastavalt Paulingile 0.82, mis näitab selle väljendunud metallilisi omadusi.
Vaba - pehme, kerge, hõbedane metall.
Avastamise ajalugu
Kaaliumiühendid, nagu selle lähim keemiline analoog, naatrium (cm. Naatrium), on tuntud juba antiikajast ja neid on kasutatud erinevates inimtegevuse valdkondades. Need metallid ise eraldati aga esmakordselt vabas olekus alles 1807. aastal inglise teadlase G. Davy katsete käigus (cm. DEVI Humphrey)... Davy, kasutades elektrivooluallikana galvaanilisi elemente, viis läbi kaaliumkloriidi elektrolüüsi (cm. POTASH) ja seebikivi (cm. KAUSTILINE SODA) ja seega eraldati metalliline kaalium ja naatrium, mida ta nimetas "kaaliumiks" (sellest ka ingliskeelsetes riikides ja Prantsusmaal säilinud nimetus kaalium) ja "naatriumiks". 1809. aastal pakkus inglise keemik L. V. Gilbert välja nime "kaalium" (araabia keelest al -kali - kaaliumkloriid).
Looduses olemine
Maakoore kaaliumisisaldus on 2,41 massiprotsenti, kaalium on maakoores kõige levinumate elementide seas. Peamised kaaliumi sisaldavad mineraalid: silvin (cm. SILVIN) KCl (52,44% K), silviniit (Na, K) Cl (see mineraal on tihedalt kokkusurutud mehaaniline segu kaaliumkloriidi KCl ja naatriumkloriidi NaCl kristallidest), karnalliit (cm. CARNALLIT) KCl MgCl 2 6H 2O (35,8% K), erinevad alumiinisilikaadid (cm. ALUMOSILIKAADID) sisaldab kaaliumi, kainiiti (cm. KAINIT) KCl MgSO 4 3H 2O, polühaliit (cm. POLIGALIIT) K 2 SO 4 MgSO 4 2CaSO 4 2H 2 O, aluniit (cm. ALUNITE) KAl 3 (SO 4) 2 (OH) 6. Merevesi sisaldab umbes 0,04% kaaliumi.
Vastuvõtmine
Praegu saadakse kaaliumi suheldes vedela naatriumiga sulanud KOH-ga (temperatuuril 380–450 ° C) või KCl-ga (temperatuuril 760–890 ° C):
Na + KOH = NaOH + K
Kaaliumi saadakse ka KCl -sula elektrolüüsil, mis on segatud K2CO3 -ga temperatuuril 700 ° C:
2KCl = 2K + Cl2
Kaalium eemaldatakse lisanditest vaakumdestilleerimise teel.
Füüsilised ja keemilised omadused
Metalliline kaalium on pehme, seda on lihtne noaga lõigata ning see sobib pressimiseks ja rullimiseks. Sellel parameetril on kuubikujuline kehakeskne kuupvõre a= 0,5344 nm. Kaaliumi tihedus on väiksem kui vee tihedus ja võrdub 0,8629 g / cm 3. Nagu kõik leelismetallid, sulab kaalium kergesti (sulamistemperatuur 63,51 ° C) ja hakkab aurustuma isegi suhteliselt madalal kuumutamisel (kaaliumi keemistemperatuur 761 ° C).
Kaalium, nagu ka teised leelismetallid, on keemiliselt väga reaktiivne. See interakteerub kergesti atmosfääri hapnikuga, moodustades segu, mis koosneb peamiselt K 2 O 2 peroksiidist ja KO 2 superoksiidist (K 2 O 4):
2K + O2 = K2O2, K + O2 = KO2.
Õhus kuumutamisel põleb kaalium violetse-punase leegiga. Vee ja lahjendatud hapetega reageerib kaalium plahvatusega (tekkinud vesinik süttib):
2K + 2H 2 = 2KOH + H2
Selle koostoime ajal saab hapnikku sisaldavaid happeid vähendada. Näiteks väävelhappe väävliaatom on redutseeritud S, SO 2 või S 2–:
8K + 4H 2SO 4 = K 2 S + 3K 2 SO 4 + 4H 2 O.
Kuumutamisel temperatuurini 200–300 ° C reageerib kaalium vesinikuga, moodustades soolalaadse hüdriidi KH:
2K + H2 = 2KH
Halogeenidega (cm. HALOGEENID) kaalium suhtleb plahvatusega. Huvitav on märkida, et kaalium ei suhtle lämmastikuga.
Nagu teised leelismetallid, lahustub kaalium kergesti vedelas ammoniaagis, moodustades siniseid lahuseid. Selles olekus kasutatakse mõnede reaktsioonide korral kaaliumi. Ladustamise ajal reageerib kaalium aeglaselt ammoniaagiga, moodustades amiidi KNH 2:
2K + 2NH 3 fl. = 2KNH2 + H2
Olulisemad kaaliumühendid on K 2 O oksiid, K 2 O 2 peroksiid, K 2 O 4 superoksiid, KOH hüdroksiid, KI jodiid, K 2 CO 3 karbonaat ja KCl kloriid.
Kaaliumoksiid K 2 O saadakse tavaliselt kaudselt peroksiidi ja metallilise kaaliumi reaktsiooni teel:
2K + K 2 O 2 = 2K 2 O
Sellel oksiidil on väljendunud põhiomadused, see reageerib kergesti veega, moodustades kaaliumhüdroksiidi KOH:
K 2 O + H 2 = 2 KOH
Kaaliumhüdroksiid ehk kaustiline kaalium on vees kergesti lahustuv (kuni 49,10 massiprotsenti 20 ° C juures). Saadud lahus on väga tugev alus, mis on seotud leelistega ( cm. ALKALI). KOH reageerib happeliste ja amfoteersete oksiididega:
SO 2 + 2 KOH = K 2 SO 3 + H 2 O,
Al 2 O 3 + 2KOH + 3H 2 O = 2K (nii toimub reaktsioon lahuses) ja
Al 2 O 3 + 2KOH = 2KAlO 2 + H 2 O (reaktsioon toimub nii, kui reaktiivid sulatatakse).
Tööstuses saadakse kaaliumhüdroksiid KOH KCl või K 2 CO 3 vesilahuste elektrolüüsi teel, kasutades ioonvahetusmembraane ja membraane:
2KCl + 2H 2 = 2KOH + Cl2 + H2,
või K 2 CO 3 või K 2 SO 4 lahuste vahetusreaktsioonide tõttu Ca (OH) 2 või Ba (OH) 2 -ga:
K 2 CO 3 + Ba (OH) 2 = 2 KOH + BaCO 3
Kokkupuude tahke kaaliumhüdroksiidi või selle lahuste tilkadega nahale ja silma põhjustab naha ja limaskestade tõsiseid põletusi; seetõttu tuleks nende söövitavate ainetega tööd teha ainult kaitseprillide ja kinnastega. Ladustamise ajal hävitavad kaaliumhüdroksiidi vesilahused klaasi, sulamised hävitavad portselani.
Kaaliumkarbonaat K 2 CO 3 (üldnimetus on kaaliumkloriid) saadakse kaaliumhüdroksiidi lahuse neutraliseerimisel süsinikdioksiidiga:
2KOH + CO 2 = K 2 CO 3 + H 2 O.
Kaalium leidub mõne taime tuhas märkimisväärses koguses.
Rakendus
Metalliline kaalium on keemiliste vooluallikate elektroodide materjal. Soojuskandjana kasutatakse kaaliumi sulamit koos teise leelismetalliga - naatriumiga (cm. KÜTTEVEDUR) tuumareaktorites.
Palju suuremas ulatuses kui metalliline kaalium, kasutatakse selle ühendeid. Kaalium on taimede mineraalse toitumise oluline komponent, nad vajavad seda normaalseks arenguks märkimisväärsetes kogustes, seetõttu kasutatakse kaaliumväetisi laialdaselt (cm. KALIUMVÄETISED): kaaliumkloriid KCl, kaaliumnitraat või kaaliumnitraat, KNO 3, kaaliumkloriid K 2 CO 3 ja muud kaaliumisoolad. Potashi kasutatakse ka spetsiaalsete optiliste klaaside tootmisel, vesiniksulfiidi absorbeerijana gaaside puhastamisel, dehüdreeriva ainena ja naha parkimisel.
Nagu ravimpreparaat kaaliumjodiid KI leiab rakendust. Kaaliumjodiidi kasutatakse ka fotograafias ja mikroelementide väetisena. Antiseptikumina kasutatakse kaaliumpermanganaadi KMnO 4 ("kaaliumpermanganaat") lahust.
Kivimite radioaktiivse 40 K sisalduse järgi määratakse nende vanus.
Kaalium kehas
Kaalium on üks olulisemaid toitaineid (cm. BIOGEENILISED ELEMENDID), esineb pidevalt kõikide organismide kõikides rakkudes. Ioonikanalite töös osalevad kaaliumioonid K + (cm. IOONI KANALID) ja bioloogiliste membraanide läbilaskvuse reguleerimine (cm. BIOLOOGILISED MEMBRAANID), närviimpulsi genereerimisel ja läbiviimisel, südame ja teiste lihaste aktiivsuse reguleerimisel, erinevates ainevahetusprotsessides. Kaaliumi sisaldust loomade ja inimeste kudedes reguleerivad neerupealiste steroidhormoonid. Inimkeha (kehakaal 70 kg) sisaldab keskmiselt umbes 140 g kaaliumi. Seetõttu peaks keha normaalseks eluks koos toiduga saama 2-3 g kaaliumi päevas. Sellised toidud nagu rosinad, kuivatatud aprikoosid, herned jt on kaaliumirikkad.
Kaaliummetalli käitlemise omadused
Kaaliummetall võib põhjustada väga tõsiseid nahapõletusi, kui väikseimad kaaliumiosakesed satuvad silma, tekivad tõsised kahjustused koos nägemiskaotusega, seetõttu saate metallkaaliumiga töötada ainult kaitsekinnaste ja -prillidega. Süttinud kaalium valatakse mineraalõliga või kaetakse talgi ja NaCl seguga. Hoidke kaaliumi hermeetiliselt suletud raudanumates dehüdreeritud petrooleumi või mineraalõli kihi all.

entsüklopeediline sõnaraamat. 2009 .

Vaadake, mis on "kaalium" teistes sõnaraamatutes:

Kaalium 40 ... Vikipeedia

Novolatinsk. kalium, araablasest. kali, leelis. Pehme ja kerge metall, mis moodustab kaaliumi aluse. Avastas Devi 1807. aastal. Selgitus vene keeles kasutusele võetud 25 000 võõrsõna kohta koos nende juurte tähendusega. Mikhelson A.D., 1865. ... ... Vene keele võõrsõnade sõnaraamat

- (Kalium), K, perioodilise tabeli I rühma keemiline element, aatomnumber 19, aatommass 39,0983; viitab leelismetallidele; tm 63,51shC. Elusorganismides on kaalium peamine rakusisene katioon, mis on seotud bioelektriliste ... Kaasaegne entsüklopeedia

KAALIUM- (Kalium, s. Kaalium), kem. element, char. K, aatomnumber 19, hõbevalge, läikiv metall, vaha tihedusega tavalisel ta; avas Devi 1807. aastal, Ud. v. temperatuuril 20 ° 0,8621, aatommass 39,1, ühevalentne; sulamispunkt ... Suur meditsiiniline entsüklopeedia

Kaalium- (Kalium), K, perioodilise tabeli I rühma keemiline element, aatomnumber 19, aatommass 39,0983; viitab leelismetallidele; st 63,51 ° C. Elusorganismides on kaalium peamine rakusisene katioon, mis on seotud bioelektriliste ... Illustreeritud entsüklopeediline sõnaraamat

- (sümbol K), tavaline keemiline element, mis on seotud ALKALINE METALS -iga. Esimest korda eraldas selle Sir Humphrey Davy 1807. aastal. Selle peamised maagid on süviit (kaaliumkloriid), karnalliit ja polühaliit. Kaalium on jahutusvedelik tuumas ... Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnaraamat

Mees. kaalium, metall, mis moodustab kaaliumi aluse, väga sarnane naatriumiga (naatrium). Kali Wed, neskl., Taimne leelis või leeliseline sool; kaaliumkarbonaat, puhas kaaliumkloriid. Kaalium, seotud kaaliumiga. Calisty sisaldav kaalium. Mõistlik ....... Dahli selgitav sõnaraamat - KALIUM, kaalium, pl. ei, abikaasa., ja kali, neskl., vrd. (Araabia kaaliumkloriid) (keemia). Keemiline element on hõbevalge leelismetall, mis on ekstraheeritud karbonaatsoolast. Ušakovi seletav sõnaraamat. D.N. Ušakov. 1935 1940 ... Ušakovi seletav sõnaraamat

MÄÄRATLUS

Kaalium- perioodilise tabeli üheksateistkümnes element. Nimetus on K ladinakeelsest "kaliumist". Asub neljandal perioodil, IA grupp. Viitab metallidele. Tuumalaeng on 19.

Vabas olekus kaaliumi looduslikult ei esine. Olulisemad kaaliumi mineraalid on: silviniit KCl, silviniit NaCl × KCl, karnalliit KCl × MgCl 2 × 6H 2 O, kainiit KCl × MgSO 4 × 3H 2 O.

Lihtsa ainena on kaalium läikiv hõbehall metall (joonis 1), millel on kehakeskne kristallvõre. Erakordselt reaktiivne metall: oksüdeerub kiiresti õhus, moodustades rabedad reaktsiooniproduktid.

Riis. 1. Kaalium. Välimus.

Kaaliumi aatom- ja molekulmass

Aine suhteline molekulmass (M r) on number, mis näitab, mitu korda on antud molekuli mass suurem kui 1/12 süsinikuaatomi massist ja elemendi suhteline aatommass(A r) - mitu korda on keemilise elemendi aatomite keskmine mass üle 1/12 süsinikuaatomi massist.

Kuna vabas olekus eksisteerib kaalium üheaatomiliste K -molekulide kujul, langevad selle aatom- ja molekulmassi väärtused kokku. Need on võrdsed 39.0983.

Kaaliumi isotoobid

On teada, et looduses võib kaalium olla kahe stabiilse isotoobi kujul 39 K ja 41 K. Nende massiarvud on vastavalt 39 ja 41. 39 K kaaliumi isotoobi tuum sisaldab üheksateist prootonit ja kakskümmend neutronit, samas kui 41 K isotoop sisaldab sama arvu prootoneid ja kakskümmend kaks neutronit.

On kunstlikke kaaliumi isotoope, mille massiarvud on 32–55, nende hulgas on kõige stabiilsem 40 K, poolväärtusaeg 1,248 × 10 9 aastat.

Kaaliumioonid

Kaaliumi aatomi välisel energiatasandil on üks elektron, mis on valents:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1.

Keemilise koosmõju tulemusena loobub kaalium oma ainukesest valentselektronist, s.t. on selle doonor ja muutub positiivselt laetud iooniks:

K 0 -1e → L +.

Kaaliumi molekul ja aatom

Vabas olekus eksisteerib kaalium üheaatomiliste molekulidena L. Anname mõned omadused, mis iseloomustavad kaaliumi aatomit ja molekuli:

Näiteid probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

NÄIDE 2

Harjutus

Arvutage kaaliumhüdroksiidi mass, mis on vajalik 20 ml leeliselise lahuse valmistamiseks (KOH massiosa 20%, tihedus 1,22 g / ml).

Lahendus

Leidke kaaliumhüdroksiidi lahuse mass: K - kaalium KAALIUM(lat. Kalium), K (loe "kaalium"), keemiline element aatomnumbriga 19, aatommass 39,0983. Kaalium esineb looduslikult kahe stabiilse nukliidi kujul: 39 K (93,10 massiprotsenti) ja 41 K (6,88%), samuti üks radioaktiivne 40 K (0,02%). Kaalium-40 T 1/2 poolväärtusaeg on umbes 3 korda väiksem kui uraan-238 T 1/2 ja on 1,28 miljardit aastat. Kell b kaalium-40 lagunemine moodustab stabiilse kaltsium-40 ja lagunemise ajal elektronide püüdmise tüübi järgi moodustub inertgaas argoon-40. 2K + 2H 2 = 2KOH + H2 8K + 4H 2SO 4 = K 2 S + 3K 2 SO 4 + 4H 2 O. Kuumutamisel temperatuurini 200-300 ° C reageerib kaalium vesinikuga (H), moodustades soolataolise hüdriidi KH: Vastuvõtmine: praegu saadakse kaaliumi suheldes vedela naatrium (Na) sulanud KOH-ga (temperatuuril 380–450 ° C) või KCl-ga (temperatuuril 760–890 ° C): Na + KOH = NaOH + K Kaaliumi saadakse ka KCl -sula elektrolüüsil, mis on segatud K2CO3 -ga temperatuuril 700 ° C: 2KCl = 2K + Cl2 Kaalium eemaldatakse lisanditest vaakumdestilleerimise teel. Rakendus: metalliline kaalium on keemiliste vooluallikate elektroodide materjal. Tuumareaktorites kasutatakse jahutusvedelikuna kaaliumi sulamit koos teise leelismetalliga - naatriumiga (Na). Palju suuremas ulatuses kui metalliline kaalium, kasutatakse selle ühendeid. Kaalium on taimede mineraalse toitumise oluline komponent (see võtab umbes 90% ekstraheeritud kaaliumisooladest), nad vajavad seda normaalseks arenguks märkimisväärses koguses, seetõttu kasutatakse laialdaselt kaaliumväetisi: kaaliumkloriid KCl, kaaliumnitraat või kaalium nitraat, KNO 3, kaaliumkloriid K 2 CO 3 ja muud kaaliumisoolad. Potashi kasutatakse ka spetsiaalsete optiliste klaaside tootmisel, vesiniksulfiidi absorbeerijana gaaside puhastamisel, dehüdreeriva ainena ja naha parkimisel. Ravimina kasutatakse kaaliumjodiidi KI. Kaaliumjodiidi kasutatakse ka fotograafias ja mikroelementide väetisena. Antiseptikumina kasutatakse kaaliumpermanganaadi KMnO 4 ("kaaliumpermanganaat") lahust. Bioloogiline roll: kaalium on üks olulisemaid biogeenseid elemente, mida leidub pidevalt kõigi organismide kõikides rakkudes. Kaaliumioonid K + osalevad ioonikanalite töös ja bioloogiliste membraanide läbilaskvuse reguleerimises, närviimpulsside tekitamises ja juhtimises, südame ja teiste lihaste aktiivsuse reguleerimises, erinevates ainevahetusprotsessides. Kaaliumi sisaldust loomade ja inimeste kudedes reguleerivad neerupealiste steroidhormoonid. Inimkeha (kehakaal 70 kg) sisaldab keskmiselt umbes 140 g kaaliumi. Seetõttu peaks keha normaalseks eluks koos toiduga saama 2-3 g kaaliumi päevas. Sellised toidud nagu rosinad, kuivatatud aprikoosid, herned jt on kaaliumirikkad. Kaalium on element, mis on Mendelejevi perioodilises süsteemis 19. numbri all. Aine on tavaliselt tähistatud suur algustäht K (ladina keelest Kalium). Vene keemia nomenklatuuris ilmus elemendi tegelik nimi tänu G.I. Hess 1831. Esialgu nimetati kaaliumi "al-kali", mis tähendab araabia keeles "taime tuhka". See oli söövitav kaalium, millest sai ainet aine esimeseks tootmiseks. Kaustiline kaalium ekstraheeriti omakorda kaaliumkloriidist, mis oli taime põlemisprodukt (kaaliumkarbonaat). H. Davyst sai selle avastaja. Tuleb märkida, et kaaliumkarbonaat on kaasaegse pesuvahendi prototüüp. Hiljem kasutati seda aastal kasutatud väetiste jaoks põllumajandus, klaasi tootmisel ja muudel eesmärkidel. Praegu on kaaliumkloriid toidulisand, mis läbis ametliku registreerimise ja nad õppisid kaaliumi eraldama täiesti erineval viisil. Looduses võib kaaliumi leida ainult teiste elementidega ühendite kujul (näiteks merevesi või mineraalid), selle vaba vormi ei esine üldse. See on võimeline üsna lühikese aja jooksul vabas õhus oksüdeeruma ja ka keemilisi reaktsioone alustama (näiteks kui kaalium interakteerub veega, moodustub leelis). Tabel 1 Kaliumsoolade varud (miljon tonni k2o) ja keskmine k2o sisaldus maakides,% Riik, osa maailmast Üldaktsiad Reservid kinnitatud Nende protsent maailmast Keskmine sisu 1 2 3 4 5 Venemaa 19118 3658 31,4 17,8 Euroopa 3296 2178 18,5 - Valgevene 1568 1073 9,1 16 Ühendkuningriik 30 23 0,2 14 Saksamaa 1200 730 6,2 14 Hispaania 40 20 0,2 13 Itaalia 40 20 0,2 11 Poola 10 10 0,1 12 Ukraina 375 292 2,5 11 Prantsusmaa 33 10 0,1 15 Aasia 2780 1263 10,8 - Iisrael 600 44 0,4 1,4 Jordaania 600 44 0,4 1,4 Kasahstan 102 54 0,5 8 Hiina 320 320 2,7 12 Tai 150 75 0,6 2,5 Türkmenistan 850 633 5,4 11 Usbekistan 159 94 0,8 12 Aafrika 179 71 0,6 - Kongo 40 10 0,1 15 Tuneesia 34 19 0,2 1,5 Etioopia 105 42 >0,4 25 14915 4548 38,7 - Argentina 20 15 0,1 12 Brasiilia 160 50 0,4 15 Kanada 14500 4400 37,5 23 Mehhiko 10 - 0 12 USA 175 73 0,6 12 Tšiili 50 10 0,1 3 Kokku: 40288 11744 100 - Kaaliumi kirjeldus Kaalium kui lihtne aine on leelismetall. Seda iseloomustab hõbedane valge värv. Sära ilmub koheselt värskele pinnale. Kaalium on pehme metall, mis sulab kergesti. Kui aine või selle ühendid pannakse põleti leeki, omandab tuli roosa-lilla värvi. Kaaliumi füüsikalised omadused Kaalium on väga pehme metall, mida saab tavalise noaga kergesti lõigata. Selle Brinelli kõvadus on 400 kn / m 2 (või 0,04 kgf / mm 2). Sellel on kehakeskne kuupkristallvõre (5 = 5,33 A). Selle tihedus on 0,862 g / cm 3 (20 0 С). Aine hakkab sulama temperatuuril 63,55 0 С, keeb temperatuuril 760 0 С. Selle soojuspaisumistegur on 8,33 * 10 -5 (0-50 0 С). Selle erisoojus temperatuuril 20 ° C on 741,2 J / (kg * K) või 0,177 cal / (g * 0 C). Samal temperatuuril on selle eriline elektriline takistus 7,188 * 10 -8 oomi * m. Metalli elektrilise takistuse temperatuurikoefitsient on 5,8 * 10 -15. Kaalium moodustab kuupsüsteemi kristalle, ruumirühm I m3m, raku parameetrid a= 0,5247 nm, Z = 2. Keemilised omadused Kaalium on leelismetall. Sellega seoses avalduvad kaaliumi metallilised omadused tavaliselt samamoodi nagu teised sarnased metallid. Elemendil on tugev keemiline aktiivsus ja lisaks toimib see ka tugeva redutseerijana. Nagu eespool mainitud, reageerib metall aktiivselt õhuga, mida tõendab kilede ilmumine selle pinnale, mille tulemusel selle värv muutub igavaks. Seda reaktsiooni võib täheldada palja silmaga. Kui kaalium puutub atmosfääriga piisavalt kaua kokku, on selle täielik hävitamise võimalus. Veega reageerimisel tekib iseloomulik plahvatus. Selle põhjuseks on vesiniku eraldumine, mis süttib iseloomuliku roosakasvioletse leegiga. Ja kui kaaliumiga reageerivale veele lisatakse fenoolftaleiini, omandab see karmiinpunase värvuse, mis näitab saadud kaaliumhüdroksiidi (KOH) leeliselist reaktsiooni. Kui metall interakteerub selliste elementidega nagu Na, Tl, Sn, Pb, Bi, moodustuvad metallidevahelised ühendid Kaaliumi täpsustatud omadused näitavad vajadust järgida teatavaid ohutuseeskirju ja -tingimusi aine ladustamise ajal. Seega peaks aine olema kaetud bensiini, petrooleumi või silikoonikihiga. Seda tehakse, et välistada selle kokkupuude õhu või veega. Tuleb märkida, et toatemperatuuril reageerib metall halogeenidega. Kui seda veidi kuumutada, suhtleb see kergesti väävliga. Kui temperatuur tõuseb, on kaalium võimeline ühendama seleeni ja telluuriga. Kui temperatuuri tõsta vesinikuatmosfääris üle 200 0 C, tekib KH -hüdriid, mis on võimeline ilma abita süttima, s.t. omal käel. Kaalium ei suhtle lämmastikuga üldse, isegi kui selleks on loodud sobivad tingimused (kõrgendatud temperatuur ja rõhk). Neid kahte ainet saab aga kokku puutuda, mõjutades neid elektrilahendusega. Sel juhul saate kaaliumasiidi KN 3 ja kaaliumnitriidi K 3 N. Kui grafiiti ja kaaliumi kuumutatakse koos, on tulemuseks karbiidid KC 8 (temperatuuril 300 ° C) ja KC 16 (temperatuuril 360 ° C). Kui kaalium ja alkoholid interakteeruvad, saadakse alkoholaate. Lisaks muudab kaalium olefiinide ja diolefiinide polümerisatsiooni palju kiiremaks. Haloalküül- ja haloarüülrühmad koos üheksateistkümnenda elemendiga annavad kaaliumalküül- ja kaaliumarüülrühmad. Tabel 2. Kaaliumi keemilised omadused Iseloomulik Tähendus Aatomi omadused Nimi, sümbol, number Kaalium / Kalium (K), 19 Aatommass (molaarmass) 39,0983 (1) a. e.m. (g / mol) Elektrooniline konfiguratsioon 4s1 Aatomi raadius 235 õhtul Keemilised omadused Kovalentne raadius 203 õhtul Ioonraadius 133 õhtul Elektronegatiivsus 0,82 (Paulingi skaala) Elektroodi potentsiaal −2,92 V Oksüdatsiooni olekud 0; +1 Ionisatsioonienergia (esimene elektron) 418,5 (4,34) kJ / mol (eV) Lihtsa aine termodünaamilised omadused Tihedus (n.o.) 0,856 g / cm³ Sulamistemperatuur 336,8K; 63,65 ° C Keemistemperatuur 1047K; 773,85 ° C Ud. sulamissoojus 2,33 kJ / mol Ud. aurustumissoojus 76,9 kJ / mol Molaarne soojusmahtuvus 29,6 J / (K mol) Molaarne maht 45,3 cm³ / mol Lihtsa aine kristallvõre Võre struktuur Kuubikujuline kehakeskne Võre parameetrid 5,332 Å Debye temperatuur 100 K. Kaaliumi aatomi elektrooniline struktuur Kaaliumil on positiivselt laetud aatomituum (+19). Selle aatomi keskel on 19 prootonit ja 19 neutronit, mida ümbritseb neli orbiiti, kus 19 elektroni on pidevas liikumises. Elektronid jaotatakse orbitaalides järgmises järjekorras: 1s 2 2s 2 2lk 6 3s 2 3lk 6 4s 1 . Metalli aatomi välisel energiatasandil on ainult 1 valentselektron. See seletab asjaolu, et absoluutselt kõigis ühendites on kaaliumi valents 1. Erinevalt liitiumist ja naatriumist asub see elektron aatomituumast kaugemal. See on kaaliumi suurenenud keemilise aktiivsuse põhjus, mida ei saa öelda kahe nimetatud metalli kohta. Seega on kaaliumi välimine elektronkiht järgmine konfiguratsioon: Vaatamata vabade kohtade olemasolule 3 lk- ja 3 d-orbitaalid, ergastatud olekut pole. Soovitatav lugeda Tabletid Kui unistasite, et nutate petturite petmise pärast Kontoriprogrammid Naljad fotograafide kohta lugudes ja fotodes Naljad fotograafide kohta Androidi juhised Soomes õppimise tunnused Mida on vaja Soomes õppida Nutitelefonid Mida peate teadma ja tegema, et toit oleks kasulik? Windowsi juhised Füüsilise ja vaimse töö loomulik vaheldumine Nutitelefonid Milliseid lilli kingitakse meestele?