Найважливішим природним з'єднанням калію є. Отримання калію: способи, реакція, формули, види калію і його хімічні властивості. Електронна будова атома калію

- елемент головної підгрупи першої групи, четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 19. Позначається символом K (лат. Kalium). Проста речовина калій (CAS-номер: 7440-09-7) - м'який лужний метал сріблясто білого кольору. У природі калій зустрічається тільки в з'єднаннях з іншими елементами, наприклад, в морській воді, а також у багатьох мінералах. Він дуже швидко окислюється на повітрі і дуже легко вступає в хімічні реакції, Особливо з водою, утворюючи луг. Багато в чому хімічні властивості калію дуже близькі до натрію, але з точки зору біологічної функції і використання їх клітинами живих організмів вони все ж відрізняються. Історія і походження назви калій

Калій (точніше, його сполуки) використовувався з давніх часів. Так, виробництво поташу (який застосовувався як миючий засіб) існувало вже в XI столітті. Золу, що утворюється при спалюванні соломи або деревини, обробляли водою, а отриманий розчин (луг) після фільтрування випарювали. Сухий залишок, крім карбонату калію, містив сульфат калію K 2 SO 4, соду і хлорид калію KCl.

У 1807 році англійський хімік Деві електролізом твердого їдкого калі (KOH) виділив калій і назвав його «Калій»(Лат. potassium; ця назва досі споживані в англійській, французькій, іспанською, португальською та польською мовами). У 1809 році Л. В. Гільберт запропонував назву «калій» (лат. kalium, Від араб. аль-калі - поташ). Ця назва увійшло в німецьку мову, звідти в більшість мов Північної і Східної Європи (в тому числі російський) і «перемогло» при виборі символу для цього елемента - K.

Присутність в природі калію

У вільному стані не зустрічається. Калій входить до складу сильвініту KCl · NaCl, карналлита KCl · MgCl 2 · 6H 2 O, каїніту KCl · MgSO 4 · 6H 2 O, а також присутня в золі деяких рослин у вигляді карбонату K 2 CO 3 (поташ). Калій входить до складу всіх клітин (див. Нижче розділ біологічна роль).

Калій - отримання калію

Калій, як і інші лужні метали, отримують електролізом розплавлених хлоридів або лугів. Так як хлориди мають більш високу температуру плавлення (600-650 ° C), то частіше проводять електроліз розправлених лугів з добавкою до них соди або поташу (до 12%). При електролізі розплавлених хлоридів на катоді виділяється розплавлений калій, а на аноді - хлор:
K + + e - → K
2Cl - - 2e - → Cl 2

При електролізі лугів на катоді також виділяється розплавлений калій, а на аноді - кисень:
4OH - - 4e - → 2H 2 O + O 2

Вода з розплаву швидко випаровується. Щоб калій НЕ взаємодіяв з хлором або киснем, катод виготовляють з міді і над ним поміщають мідний циліндр. Утворився калій в розплавленому вигляді збирається в циліндрі. Анод виготовляють також у вигляді циліндра з нікелю (при електролізі лугів) або з графіту (при електролізі хлоридів).

Фізичні властивості калію

Калій - сріблясту речовину з характерним блиском на свежеобразованной поверхні. Дуже легкий і легкоплавок. Відносно добре розчиняється в ртуті, утворюючи амальгами. Будучи внесеним в полум'я пальника калій (а також його сполуки) забарвлює полум'я в характерний рожево-фіолетовий колір.

Хімічні властивості калію

Калій, як і інші лужні метали, проявляє типові металеві властивості і дуже хімічно активний, легко віддає електрони.

Є сильним відновником. Він настільки активно з'єднується з киснем, що утворюється не оксид, а супероксид калію KO 2 (або K 2 O 4). При нагріванні в атмосфері водню утворюється гідрид калію KH. Добре взаємодіє з усіма неметалами, утворюючи галогеніди, сульфіди, нітриди, фосфіди і т. Д., А також зі складними речовинами, такими як вода (реакція проходить з вибухом), різні оксиди і солі. У цьому випадку вони відновлюють інші метали до вільного стану.

Калій зберігають під шаром гасу.

Оксиди калію і пероксиди калію

При взаємодії калію з киснем повітря утворюється не оксид, а пероксид і супероксид:

оксид каліюможе бути отриманий при нагріванні металу до температури не вище 180 ° C в середовищі, що містить дуже мало кисню, або при нагріванні суміші супероксида калію з металевим калієм:

Оксиди калію володіють яскраво вираженими основними властивостями, бурхливо реагують з водою, кислотами і кислотними оксидами. Практичного значення вони не мають. Пероксиди представляють собою жовтувато-білі порошки, які, добре розчиняючись у воді, утворюють лугу і пероксид водню:

Властивість обмінювати вуглекислий газ на кисень використовується в ізолюючих протигазах і на підводних човнах. Як поглинач використовують еквімолярної суміш супероксида калію і пероксиду натрію. Якщо суміш не еквімолярної, то в разі надлишку пероксиду натрію поглине більше газу, ніж виділиться (при поглинанні двох обсягів CO 2 виділяється один обсяг O 2), і тиск в замкнутому просторівпаде, а в разі надлишку супероксида калію (при поглинанні двох обсягів CO 2 виділяється три обсягу O 2) виділяється більше газу, ніж поглине, і тиск підвищиться.

У разі еквімолярної суміші (Na 2 O 2: K 2 O 4 = 1: 1) обсяги поглинається і виділяється газів будуть рівні (при поглинанні чотирьох обсягів CO 2 виділяється чотири обсягу O 2).

Пероксиди є сильними окислювачами, тому їх застосовують для відбілювання тканин в текстильній промисловості.

Отримують пероксиди прокаливанием металів на повітрі, звільненому від вуглекислого газу.

гідроксиди калію

Гідроксид калію (або їдке калі) Являє собою тверді білі непрозорі, дуже гігроскопічні кристали, що плавляться при температурі 360 ° C. Гідроксид калію відноситься до лугів. Він добре розчиняється в воді з виділенням великої кількості тепла. Розчинність їдкого калію при 20 ° C в 100 г води становить 112 м

застосування калію

• Рідкий при кімнатній температурі сплав калію і натрію використовується в якості теплоносія в замкнутих системах, наприклад, в атомних силових установках на швидких нейтронах. Крім того, широко застосовуються його рідкі сплави з рубідій і цезієм. Сплав складу натрій 12%, калій 47%, цезій 41% володіє рекордно низькою температурою плавлення -78 ° C.
• З'єднання калію - найважливіший біогенний елемент і тому застосовуються в якості добрив.
• Солі калію широко використовуються в гальванотехнике, так як, не дивлячись на відносно високу вартість, вони часто більш розчинні, ніж відповідні солі натрію, і тому забезпечують інтенсивну роботу електролітів при підвищеній щільності струму.

важливі сполуки

Фіолетовий колір полум'я іонів калію в полум'я пальника

• Бромід калію - застосовується в медицині і як заспокійливий засіб для нервової системи.
• Гідроксид калію (їдке калі) - застосовується в лужних акумуляторах і при сушінні газів.
• Карбонат калію (поташ) - використовується як добриво, при варінні скла.
• Хлорид калію (сильвин, «калійна сіль») - використовується як добриво.
• Нітрат калію (калійна селітра) - добриво, компонент чорного пороху.
• Перхлорат і хлорат калію (бертолетова сіль) використовуються у виробництві сірників, ракетних порохів, освітлювальних зарядів, вибухових речовин, в гальванотехнике.
• Дихромат калію (хромпик) - сильний окислювач, використовується для приготування «хромової суміші» для миття хімічного посуду і при обробці шкіри (дублення). Також використовується для очищення ацетилену на ацетиленових заводах від аміаку, сірководню та фосфіну.
• Перманганат калію - сильний окислювач, використовується як антисептичний засіб в медицині і для лабораторного отримання кисню.
• Тартрат натрію-калію (сегнетова сіль) в якості пьезоелектрика.
• Дигідрофосфат і дідейтерофосфат калію у вигляді монокристалів в лазерній техніці.
• Пероксид калію і супероксид калію використовуються для регенерації повітря на підводних човнах і в ізолюючих протигазах (поглинає вуглекислий газ з виділенням кисню).
• Фтороборат калію - важливий флюс для пайки сталей і кольорових металів.
• Ціанід калію застосовується в гальванотехнике (сріблення, золочення), при видобутку золота та при нітроцементації стали.
• Калій спільно з перекисом калію застосовується при термохімічної розкладанні води на водень і кисень (калієвий цикл «Газ де Франс», Франція).

біологічна роль

Калій - найважливіший біогенний елемент, особливо в рослинному світі. При нестачі калію в грунті рослини розвиваються дуже погано, зменшується урожай, тому близько 90% видобутих солей калію використовують в якості добрив.

Калій в організмі людини

Калій міститься здебільшого в клітинах, до 40 разів більше ніж в міжклітинному просторі. В процесі функціонування клітин надлишковий калій залишає цитоплазму, тому для збереження концентрації він повинен нагнітатися назад за допомогою натрій-калієвого насоса.

Калій і натрій між собою функціонально пов'язані і виконують такі функції:

• Створення умов для виникнення мембранного потенціалу і м'язових скорочень.
• Підтримка осмотической концентрації крові.
• Підтримка кислотно-лужного балансу.
• Нормалізація водного балансу.
• Забезпечення мембранного транспорту.
• Активація різних ферментів.
• Нормалізація ритму серця.

Рекомендована добова частка калію становить для дітей від 600 до 1700 міліграмів, для дорослих від 1800 до 5000 міліграмів. Потреба в калії залежить від загальної вагитіла, фізичної активності, фізіологічного стану, і клімату місця проживання. Блювота, тривалі проноси, рясне потіння, використання сечогінних підвищують потребу організму в калії.

Основними харчовими джерелами є сушені абрикоси, диня, боби, ківі, картопля, авокадо, банани, брокколі, печінку, молоко, горіхове масло, цитрусові, виноград. Калію досить багато в рибі і молочних продуктах.

Всмоктування відбувається в тонкому кишечнику. Засвоєння калію полегшує вітамін В6, ускладнює - алкоголь.

При нестачі калію розвивається гіпокаліємія. Виникають порушення роботи серцевого і скелетних м'язів. Тривалий дефіцит калію може бути причиною гострої невралгії.

калій

КАЛИЙ-я; м.[Араб. kali] Хімічний елемент (K), метал сріблясто-білого кольору, що видобувається з углекаліевой солі (поташу).

◁ Калійний, -а, -е. До перші родовища. До перші солі.Калійний, -а, -е. К-ая промисловість. До перші добрива.

(Лат. Kalium), хімічний елемент I групи періодичної системи, відноситься до лужних металів. Назва від арабського аль-калі - поташ (давно відоме з'єднання калію, що добувається з деревної золи). Сріблясто-білий метал, м'який, легкоплавкий; щільність 0,8629 г / см 3, tпл 63,51ºC. Швидко окислюється на повітрі, з водою реагує з вибухом. За поширеністю в земній корі займає 7-е місце (мінерали: сильвин, каїніт, карналіт і ін .; см. Калійні солі). Входить до складу тканин рослинних і тваринних організмів. Близько 90% видобутих солей використовується як добрива. Металевий калій використовують в хімічні джерела струму, як геттер в електронних лампах, для отримання суперпероксіда KO 2; сплави K з Na - теплоносії в ядерних реакторах.

КАЛИЙ (лат. Kalium), K (читається «калій»), хімічний елемент з атомним номером 19, атомна маса 39,0983.
Калій зустрічається в природі у вигляді двох стабільних нуклідів (см.нуклідів): 39 К (93,10% по масі) і 41 К (6,88%), а також одного радіоактивного 40 К (0,02%). Період напіврозпаду калію-40 Т 1/2 приблизно в 3 рази менше, ніж Т 1/2 урану-238 і становить 1,28 мільярда років. При b-розпаді калію-40 утворюється стабільний кальцій-40, а при розпаді за типом електронного захоплення (см.ЕЛЕКТРОННИЙ ЗАХОПЛЕННЯ)утворюється інертний газ аргон-40.
Калій належить до числа лужних металів (см.ЛУЖНІ МЕТАЛИ). У періодичної системі Менделєєва калій займає місце в четвертому періоді в підгрупі IА. Конфігурація зовнішнього електронного шару 4 s 1, тому калій завжди виявляє ступінь окислення +1 (валентність I).
Атомний радіус калію 0,227 нм, радіус іона K + 0,133 нм. Енергії послідовної іонізації атома калію 4,34 і 31,8 еВ. електронегативність (см.ЕЛЕКТРОНЕГАТИВНІСТЬ)калію за Полінгом 0,82, що говорить про його яскраво виражених металевих властивості.
У вільному вигляді - м'який, легкий, сріблястий метал.
Історія відкриття
З'єднання калію, як і його найближчого хімічного аналога - натрію (см.НАТРИЙ), Були відомі з давніх-давен і знаходили застосування в різних областях людської діяльності. Однак самі ці метали були вперше виділені у вільному стані тільки в 1807 в ході експериментів англійського вченого Г. Деві (см.ДЕВІ Гемфрі). Деві, використовуючи гальванічні елементи як джерело електричного струму, провів електроліз розплавів поташу (см.ПОТАШ)і каустичної соди (см.КАУСТИЧНА СОДА)і таким чином виділив металеві калій і натрій, які назвав «потассием» (звідси збереглося в англомовних країнах і Франції назву калію - potassium) і «содіем». У 1809 англійський хімік Л. В. Гільберт запропонував назву «калій» (від арабського аль-калі - поташ).
Знаходження в природі
Вміст калію в земній корі 2,41% за масою, калій входить в першу десятку найбільш поширених в земній корі елементів. Основні мінерали, що містять калій: сильвин (см.Сильвініт) KСl (52,44% К), сильвініт (Na, K) Cl (цей мінерал є щільно спресовану механічну суміш кристалів хлориду калію KCl і хлориду натрію NaCl), карналлит (см.карналіт) KCl · MgCl 2 · 6H 2 O (35,8% К), різні алюмосилікати (см.алюмосилікати), Що містять калій, каїніт (см.Каїн) KCl · MgSO 4 · 3H 2 O, полігаліт (см.Полигаль) K 2 SO 4 · MgSO 4 · 2CaSO 4 · 2H 2 O, алуніт (см.АЛУНИТ) KAl 3 (SO 4) 2 (OH) 6. У морській воді міститься близько 0,04% калію.
отримання
В даний час калій отримують при взаємодії з рідким натрієм розплавлених KOH (при 380-450 ° C) або KCl (при 760-890 ° C):
Na + KOH = NaOH + K
Калій також отримують електролізом розплаву KCl в суміші з K 2 CO 3 при температурах, близьких до 700 ° C:
2KCl = 2K + Cl 2
Від домішок калій очищають вакуумної дистиляцією.
Фізичні та хімічні властивості
Металевий калій м'який, він легко ріжеться ножем і піддається пресуванню і прокатці. Володіє кубічної об'ємно центрованої кубічної гратами, параметр а= 0,5344 нм. Щільність калію менше щільності води і дорівнює 0,8629 г / см 3. Як і всі лужні метали, калій легко плавиться (температура плавлення 63,51 ° C) і починає випаровуватися вже при порівняно невисокому нагріванні (температура кипіння калію 761 ° C).
Калій, як і інші лужні метали, хімічно дуже активний. Легко взаємодіє з киснем повітря з утворенням суміші, переважно складається з пероксиду К 2 О 2 і супероксиду KO 2 (К 2 О 4):
2K + O 2 = K 2 O 2, K + O 2 = KO 2.
При нагріванні на повітрі калій згорає фіолетово-червоним полум'ям. З водою і розведеними кислотами калій взаємодіє з вибухом (запалюється утворюється водень):
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2
Кисневовмісні кислоти при такій взаємодії можуть відновлюватися. Наприклад, атом сірки сірчаної кислоти відновлюється до S, SO 2 або S 2:
8К + 4Н 2 SO 4 = K 2 S + 3K 2 SO 4 + 4H 2 O.
При нагріванні до 200-300 ° C калій реагує з воднем з утворенням солеподібного гідриду КН:
2K + H 2 = 2KH
З галогенами (см.галоген)калій взаємодіє з вибухом. Цікаво відзначити, що з азотом калій не взаємодіє.
Як і інші лужні метали, калій легко розчиняється в рідкому аміаку з утворенням блакитних розчинів. В такому стані калій використовують для проведення деяких реакцій. При зберіганні калій повільно реагує з аміаком з утворенням аміду KNH 2:
2K + 2NH 3 рі. = 2KNH 2 + H 2
Найважливіші сполуки калію: оксид К2О, пероксид К 2 О 2, супероксид К 2 О 4, гідроксид КОН, йодид KI, карбонат K 2 CO 3 і хлорид KCl.
Оксид калію К2О, як правило, отримують непрямим шляхом за рахунок реакції пероксиду і металевого калію:
2K + K 2 O 2 = 2K 2 O
Цей оксид виявляє яскраво виражені основні властивості, легко реагує з водою з утворенням гідроксиду калію КОН:
K 2 O + H 2 O = 2KOH
Гідроксид калію, або їдке калі, добре розчинний у воді (до 49,10% масі при 20 ° C). Утворений розчин - дуже серйозна причина, що відноситься до лугів ( см.Лугів). КОН реагує з кислотними та амфотерними оксидами:
SO 2 + 2KOH = K 2 SO 3 + H 2 O,
Al 2 O 3 + 2KOH + 3H 2 O = 2K (так реакція протікає в розчині) і
Al 2 O 3 + 2KOH = 2KAlO 2 + H 2 O (так реакція протікає при сплаву реагентів).
У промисловості гідроксид калію KOH отримують електролізом водних розчинів KCl або K 2 CO 3 c застосуванням іонообмінних мембран і діафрагм:
2KCl + 2H 2 O = 2KOH + Cl 2 + H 2,
або за рахунок обмінних реакцій розчинів K 2 CO 3 або K 2 SO 4 з Ca (OH) 2 або Ba (OH) 2:
K 2 CO 3 + Ba (OH) 2 = 2KOH + BaCO 3
Попадання твердого гідроксиду калію або крапель його розчинів на шкіру і в очі викликає важкі опіки шкіри і слизових оболонок, тому працювати з цими їдкими речовинами слід тільки в захисних окулярах і рукавичках. Водні розчини гідроксиду калію при зберіганні руйнують скло, розплави - фарфор.
Карбонат калію K 2 CO 3 (повсякденна назва поташ) одержують при нейтралізації розчину гідроксиду калію вуглекислим газом:
2KOH + CO 2 = K 2 CO 3 + Н 2 О.
У значних кількостях поташ міститься в золі деяких рослин.
застосування
Металевий калій - матеріал для електродів в хімічні джерела струму. Сплав калію з іншим лужним металом - натрієм знаходить застосування в якості теплоносія (см.теплоносія)в ядерних реакторах.
В набагато більших масштабах, ніж металевий калій, знаходять застосування його сполуки. Калій - важливий компонент мінерального живлення рослин, він необхідний їм у значних кількостях для нормального розвитку, тому широке застосування знаходять калійні добрива (см.КАЛІЙНІ ДОБРИВА): Хлорид калію КСl, нітрат калію, або калійна селітра, KNO 3, поташ K 2 CO 3 і інші солі калію. Поташ використовують також при виробництві спеціальних оптичних стекол, як поглинач сірководню при очищенні газів, як зневоднюється агент і під час дублення шкір.
В якості лікарського засобузнаходить застосування йодид калію KI. Йодид калію використовують також в фотографії і як мікродобрива. Розчин перманганату калію КMnO 4 ( «марганцівку») використовують як антисептичний засіб.
За змістом в гірських породах радіоактивного 40 К визначають їхній вік.
Калій в організмі
Калій - один з найважливіших біогенних елементів (см.Біогенних елементів), Постійно присутній у всіх клітинах всіх організмів. Іони калію К + беруть участь в роботі іонних каналів (см.ІОННІ КАНАЛИ)і регуляції проникності біологічних мембран (см.БІОЛОГІЧНІ МЕМБРАНИ), В генерації і проведенні нервового імпульсу, в регуляції діяльності серця та інших м'язів, в різних процесах обміну речовин. Вміст калію в тканинах тварин і людини регулюється гормонами надниркових залоз. В середньому організм людини (маса тіла 70 кг) містить близько 140 г калію. Тому для нормальної життєдіяльності з їжею в організм має надходити 2-3 г калію на добу. Багаті калієм такі продукти, як родзинки, курага, горох та інші.
Особливості поводження з металевим калієм
Металевий калій може викликати дуже сильні опіки шкіри, при попаданні найдрібніших частинок калію в очі виникають важкі ураження з втратою зору, тому працювати з металевим калієм можна тільки в захисних рукавичках і окулярах. Який загорівся калій заливають мінеральним маслом або засипають сумішшю тальку і NaCl. Зберігають калій в герметично закритих залізних контейнерах під шаром зневодненого гасу або мінерального масла.

енциклопедичний словник. 2009 .

Дивитися що таке "калій" в інших словниках:

Калій 40 ... Вікіпедія

Новолатинської. kalium, від араб. kali, луг. М'який і легкий метал, що становить основу калі. Відкрито Деві в 1807 році. Пояснення 25000 іноземних слів, що увійшли до вживання в російську мову, із зазначенням їх коренів. Міхельсон А.Д., 1865. ... ... Словник іншомовних слів російської мови

- (Kalium), K, хімічний елемент I групи періодичної системи, атомний номер 19, атомна маса 39,0983; відноситься до лужних металів; tпл 63,51шC. В живих організмах калій основний внутрішньоклітинний катіон, бере участь в генерації біоелектричних ... ... сучасна енциклопедія

КАЛИЙ- (Kalium, s. Potassium), хім. елемент, симв. К, порядковий номер 19, сріблясто білий, блискучий метал, що має при звичайній ta щільність воску; відкритий Деві в 1807 р Уд. в. при 20 ° 0,8621, атомна вага 39,1, одновалентен; t ° плавлення ... Велика медична енциклопедія

калій- (Kalium), K, хімічний елемент I групи періодичної системи, атомний номер 19, атомна маса 39,0983; відноситься до лужних металів; tпл 63,51 ° C. В живих організмах калій основний внутрішньоклітинний катіон, бере участь в генерації біоелектричних ... ... Ілюстрований енциклопедичний словник

- (символ К), поширений хімічний елемент, що відноситься до лужних металів. Вперше був виділений сером Хемфрі Деві в 1807 р Його основними рудами є сильвин (хлорид калію), карналіт і полігаліт. Калій є теплоносієм в АТОМНИХ ... Науково-технічний енциклопедичний словник

Чоловік. Потас, метал, які являють собою основу калі, дуже подібний з натрієм (содіем). Калі пор., Нескл., Рослинна луг або лужна сіль; вуглекислий калій, чистий поташ. Калійний, до калію відноситься. Калісто, що містить калі. Тлумачний ... ... Тлумачний словник Даля - КАЛИЙ, калію, мн. немає, чоловік., і калі, нескл., ср. (Араб. Поташ) (хім.). Хімічний елемент лужний метал сріблясто білого кольору, що видобувається з углекаліевой солі. Тлумачний словник Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Тлумачний словник Ушакова

ВИЗНАЧЕННЯ

калій- дев'ятнадцятий елемент Періодичної таблиці. Позначення - K від латинського «kalium». Розташований в четвертому періоді, IА групі. Відноситься до металів. Заряд ядра дорівнює 19.

Калій не зустрічається в природі у вільному стані. Найбільш важливими мінералами калію є: сильвин KCl, сильвініт NaCl × KCl, карналіт KCl × MgCl 2 × 6H 2 O, каїніт KCl × MgSO 4 × 3H 2 O.

У вигляді простого речовини калій являє собою блискучий сріблясто-сірий метал (рис. 1) з об'ємно-центрованої кристалічною решіткою. Виключно реакційноздатні метал: на повітрі швидко окислюється, утворюючи пухкі продукти взаємодії.

Мал. 1. Калій. Зовнішній вигляд.

Атомна і молекулярна маса калію

Відносної молекулярна маса речовини (M r)- це число, яке показує, у скільки разів маса даної молекули більше 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента(A r) - у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більше 1/12 маси атома вуглецю.

Оскільки у вільному стані калій існує у вигляді одноатомних молекул K, значення його атомної і молекулярної мас збігаються. Вони рівні 39,0983.

ізотопи калію

Відомо, що в природі калій може перебувати у вигляді двох стабільних ізотопів 39 Кі 41 K. Їх масові числа рівні 39 і 41 відповідно. Ядро атома ізотопу калію 39 K містить дев'ятнадцять протонів і двадцять нейтронів, а ізотопу 41 K - така ж кількість протонів ідвадцать два нейтрона.

Існують штучні ізотопи калію з масовими числами від 32-х до 55-ти, серед яких найбільш стабільним є 40 K з періодом напіврозпаду рівним 1,248 × 10 9 років.

Іони калію

На зовнішньому енергетичному рівні атома калію є один електрон, який є валентним:

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

В результаті хімічної взаємодії калій віддає свій єдиний валентний електрон, тобто є його донором, і перетворюється в позитивно заряджений іон:

До 0 -1e → Л +.

Молекула і атом калію

У вільному стані калій існує у вигляді одноатомних молекул Л. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом і молекулу калію:

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2

завдання

Обчисліть масу гідроксиду калію, який потрібен для приготування розчину лугу об'ємом 20 мл (масова частка KOH 20%, щільність 1,22 г / мл).

Рішення

Знайдемо масу розчину гідроксиду калію: K Калій КАЛИЙ(Лат. Kalium), K (читається «калій»), хімічний елемент з атомним номером 19, атомна маса 39,0983. Калій зустрічається в природі у вигляді двох стабільних нуклідів: 39 К (93,10% по масі) і 41 К (6,88%), а також одного радіоактивного 40 К (0,02%). Період напіврозпаду калію-40 Т 1/2 приблизно в 3 рази менше, ніж Т 1/2 урану-238 і становить 1,28 мільярда років. при bрозпаді калію-40 утворюється стабільний кальцій-40, а при розпаді за типом електронного захоплення утворюється інертний газ аргон-40. 2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 8К + 4Н 2 SO 4 = K 2 S + 3K 2 SO 4 + 4H 2 O. При нагріванні до 200-300 ° C калій реагує з воднем (H) з утворенням солеподібного гідриду КН: отримання:в даний час калій отримують при взаємодії з рідким натрієм (Na) розплавлених KOH (при 380-450 ° C) або KCl (при 760-890 ° C): Na + KOH = NaOH + K Калій також отримують електролізом розплаву KCl в суміші з K 2 CO 3 при температурах, близьких до 700 ° C: 2KCl = 2K + Cl 2 Від домішок калій очищають вакуумної дистиляцією. застосування:металевий калій матеріал для електродів в хімічні джерела струму. Сплав калію з іншим лужним металом натрієм (Na) знаходить застосування в якості теплоносія в ядерних реакторах. В набагато більших масштабах, ніж металевий калій, знаходять застосування його сполуки. Калій важливий компонент мінерального живлення рослин (на це йде близько 90% видобутих солей калію), він необхідний їм у значних кількостях для нормального розвитку, тому широке застосування знаходять калійні добрива: хлорид калію КСl, нітрат калію, або калійна селітра, KNO 3, поташ K 2 CO 3 і інші солі калію. Поташ використовують також при виробництві спеціальних оптичних стекол, як поглинач сірководню при очищенні газів, як зневоднюється агент і під час дублення шкір. В якості лікарського засобу застосовується йодид калію KI. Йодид калію використовують також в фотографії і як мікродобрива. Розчин перманганату калію КMnO 4 ( «марганцівку») використовують як антисептичний засіб. Біологічна роль:калій один з найважливіших біогенних елементів, постійно присутній у всіх клітинах всіх організмів. Іони калію К + беруть участь в роботі іонних каналів і регуляції проникності біологічних мембран, в генерації і проведенні нервового імпульсу, в регуляції діяльності серця та інших м'язів, в різних процесах обміну речовин. Вміст калію в тканинах тварин і людини регулюється гормонами надниркових залоз. В середньому організм людини (маса тіла 70 кг) містить близько 140 г калію. Тому для нормальної життєдіяльності з їжею в організм має надходити 2-3 г калію на добу. Багаті калієм такі продукти, як родзинки, курага, горох та інші. Калієм називається елемент, що знаходиться в періодичній системі Менделєєва під 19-им номером. Речовина прийнято позначати великою літероюК (від латинського Kalium). У російській хімічній номенклатурі справжня назва елемента з'явилося завдяки Г.І. Гессові в 1831 році. Спочатку калій називали «аль-калі», що в перекладі з арабської означає «зола рослин». Саме їдкий калі став матеріалом для самого першого отримання речовини. Їдкий калі, в свою чергу, добувався з поташу, який був продуктами горіння рослин (карбонат калію). Його першовідкривачем став Х. Деві. Варто відзначити, що карбонат калію є прототипом сучасного миючого засобу. Пізніше він використовувався для добрив, які використовуються в сільському господарстві, У виробництві скла і інших цілей. В даний поташ - це харчова добавка, Що пройшла офіційну реєстрацію, а калій навчилися видобувати зовсім іншими шляхами. У природі калій можна виявити тільки у вигляді сполук з іншими елементами (наприклад, морська вода, Або мінерали), вільне володіння його вигляд не зустрічається взагалі. Він здатний в досить короткий проміжок часу окислюватися на відкритому повітрі, а також вступати в хімічні реакції (наприклад, при взаємодії калію з водою, утворюється луг). Таблиця 1.Запаси калійних солей (млн т в перерахунку на К2О) і середній вміст К2О в рудах,% Країна, частина світла запаси загальні запаси підтверджені Їх% від світу Середній вміст 1 2 3 4 5 Росія 19118 3658 31,4 17,8 Європа 3296 2178 18,5 - Білорусь 1568 1073 9,1 16 Великобританія 30 23 0,2 14 Німеччина 1200 730 6,2 14 Іспанія 40 20 0,2 13 Італія 40 20 0,2 11 Польща 10 10 0,1 12 Україна 375 292 2,5 11 Франція 33 10 0,1 15 Азія 2780 1263 10,8 - Ізраїль 600 44 0,4 1,4 Йорданія 600 44 0,4 1,4 Казахстан 102 54 0,5 8 Китай 320 320 2,7 12 Таїланд 150 75 0,6 2,5 Туркменістан 850 633 5,4 11 Узбекистан 159 94 0,8 12 Африка 179 71 0,6 - Конго 40 10 0,1 15 Туніс 34 19 0,2 1,5 Ефіопія 105 42 >0,4 25 14915 4548 38,7 - Аргентина 20 15 0,1 12 Бразилія 160 50 0,4 15 Канада 14500 4400 37,5 23 Мексика 10 - 0 12 США 175 73 0,6 12 Чилі 50 10 0,1 3 Разом: 40288 11744 100 - опис калію Калій у вигляді простого речовини являє собою лужної метал. Для нього характерний сріблясто-білий окрас. На свіжій поверхні моментально з'являється блиск. Калій є м'яким металом, легко піддається плавлення. Якщо речовина або його сполуки помістити в полум'я пальника, то вогонь придбає рожево-фіолетовий колір. Фізичні властивості калію Калій дуже м'який метал, який легко розрізати звичайним ножем. Його твердість по Бринеллю становить 400 кн / м 2 (або 0,04 кгс / мм 2). Він має об'ємно-центрованої кубічну кристалічну решітку (5 = 5,33 А). Його щільність становить 0,862 г / см 3 (20 0 С). Речовина починає плавитися при температурі в 63,55 0 С, закипати - при 760 0 С. Має коефіцієнт термічного розширення, який дорівнює 8,33 * 10 -5 (0-50 0 С). Його питома теплоємність при температурі в 20 0 С становить 741,2 дж / (кг * К) або ж 0,177 кал / (г * 0 С). При тій же температурі має питомий електроопір, рівне 7,118 * 10 -8 ом * м. Температурний коефіцієнт електроопору металу становить 5,8 * 10 -15. Калій утворює кристали кубічної сингонії, просторова група I m3m, параметри комірки a= 0,5247 нм, Z = 2. Хімічні властивості Калій є лужним металом. У зв'язку з цим, металеві властивості калію проявляються типово, так само, як і інших подібних металів. Елемент проявляє свою сильну хімічну активність, а крім цього, також виступає в ролі сильного відновника Як вже говорилося вище, метал активно вступає в реакцію з повітрям, про що свідчить поява плівок на його поверхні, в результаті чого його колір стає тьмяним. Дану реакцію можна спостерігати неозброєним оком. Якщо калій протягом досить тривалого часу контактує з атмосферою, то є ймовірність його повного руйнування. При вступі в реакцію з водою, відбувається характерний вибух. Це пов'язано з виділяється воднем, який запалюється характерним рожево-фіолетовим полум'ям. А при додаванні в воду, що реагує з калієм фенолфталеина, вона набуває малиновий колір, який свідчить про лужної реакції утворюється гідроксиду калію (КОН). При взаємодії металу з такими елементами, як Na, Tl, Sn, Pb, Bi, утворюються інтерметалліді Зазначені характеристики калію говорять про необхідність дотримань певних правил безпеки і умов під час зберігання речовини. Так, речовина слід покривати шаром бензину, гасу або силікону. Це робиться для повного виключення його контакту з повітрям або водою. Варто зазначити, що в умовах кімнатної температури метал вступає в реакцію з галогенами. Якщо його трохи нагріти, то він легко взаємодіє з сіркою. У разі ж збільшення температури, калій здатний з'єднуватися з селеном і телуром. Якщо підвищити температуру понад 200 0 С в атмосфері водню, то утвориться гідрид КН, який здатний займатися без сторонньої допомоги, тобто самостійно. Калій абсолютно не взаємодіє з азотом, навіть якщо для цього створити належні умови (підвищені температуру і тиск). Однак, контактувати ці дві речовини можна змусити, вплинувши на них електричним розрядом. В даному випадку вийде азид калію KN 3 і нітрид калію K 3 N. Якщо нагріти разом графіт і калій, то в результаті вийдуть карбіди KC 8 (при 300 ° С) і KC 16 (при 360 ° C). При взаємодії калію і спиртів виходять алкоголяти. Крім цього, калій робить істотно швидше процес полімеризації олефінів і діолефінов. Галогеналкіли і галогенаріли разом з дев'ятнадцятим елементом в результаті дають калійалкіли і калійаріли. Таблиця 2. Хімічні властивості калію характеристика значення властивості атома Назва, символ, номер Калій / Kalium (K), 19 Атомна маса (молярна маса) 39,0983 (1) а. е. м. (г / моль) Електронна конфігурація 4s1 радіус атома 235 пм Хімічні властивості ковалентний радіус 203 пм радіус іона 133 пм електронегативність 0,82 (шкала Полінга) електродний потенціал -2,92 В ступені окислення 0; +1 Енергія іонізації (перший електрон) 418,5 (4,34) кДж / моль (еВ) Термодинамічні властивості Щільність (при н. У.) 0,856 г / см³ Температура плавлення 336,8К; 63,65 ° C Температура кипіння 1047К; 773,85 ° C Уд. теплота плавлення 2,33 кДж / моль Уд. теплота випаровування 76,9 кДж / моль Питома теплоємність 29,6 Дж / (K моль) молярний об'єм 45,3 см³ / моль Кристалічна ґратка структура ґратки Кубічна об'ємно-центрована параметри решітки 5,332 Å температура Дебая 100 K Електронна будова атома калію Калій має позитивно заряджене ядро ​​атома (+19). В середині цього атома присутні 19 протонів і 19 нейтронів, які оточуються чотирма орбітами, де в постійному русі знаходяться 19 електронів. Електрони розподілені на орбіталях в наступному порядку: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 . На зовнішньому енергетичному рівні атома металу знаходиться всього 1 валентний електрон. Це пояснює той факт, що абсолютно у всіх з'єднаннях калій має валентність 1. На відміну від літію і натрію, даний електрон розташовується на більш віддаленій відстані від ядра атома. Це є причиною підвищеної хімічної активністю калію, чого не можна сказати про згадані двох металах. Таким чином, зовнішня електронна оболонка калію представлена ​​наступною конфігурацією: Не дивлячись на присутність вакантних 3 p- і 3 d-орбіталей, збуджений стан відсутній. Рекомендуємо почитати Планшети Якщо приснилося що плачеш від обману шахраїв Офісні програми Анекдоти про фотографів в історіях і фотографіях Жарти про фотографів андроїд інструкції Особливості навчання в Фінляндії Що потрібно щоб вчитися в Фінляндії смартфони Що треба знати, і робити, щоб їжа приносила користь? Windows інструкції Природне чергування фізичної та розумової праці смартфони Які квіти дарують чоловікам?