Калий хим элемент


КАЛИЙ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

КАЛИЙ (Kalium) K, химический элемент 1 (Ia) группы Периодической системы, относится к щелочным элементам. Атомный номер 19, атомная масса 39,0983. Состоит из двух стабильных изотопов 39K (93,259%) и 41K (6,729%), а также радиоактивного изотопа 40K с периодом полураспада ~109 лет. Этот изотоп играет в природе особую роль. Его доля в смеси изотопов составляет всего 0,01%, однако именно он является источником практически всего содержащегося в земной атмосфере аргона 40Ar, который образуется при радиоактивном распаде 40K. Кроме того, 40K присутствует во всех живых организмах, что, возможно, оказывает определенное влияние на их развитие.

Изотоп 40K служит для определения возраста горных пород калий-аргоновым методом. Искусственный изотоп 42K с периодом полураспада 15,52 года используется в качестве радиоактивного индикатора в медицине и биологии.

Степень окисления +1.

Соединения калия известны с древних времен. Поташ – карбонат калия K2CO3 – издавна выделяли из древесной золы.

Металлический калий был получен электролизом расплавленного едкого кали (KOH) в 1807 английским химиком и физиком Гемфри Дэви. Название «potassium», выбранное Дэви, отражает происхождение этого элемента из поташа. Латинское название элемента образовано от арабского названия поташа – «аль-кали». В русскую химическую номенклатуру слово «калий» введено в 1831 петербургским академиком Германом Гессом (1802–1850).

Распространение калия в природе и его промышленное извлечение.

Содержание калия в земной коре составляет 1,84%. Он – следующий по распространенности элемент после натрия. В литосфере калий находится, главным образом, в виде алюмосиликатов, например, полевого шпата ортоклаза K2O·Al2O3·6SiO2, на долю которого приходится почти 18% массы земной коры.

Большие отложения солей калия в сравнительно чистом виде образовались в результате испарения древних морей. Наиболее важными минералами калия для химической промышленности являются сильвин (KCl) и сильвинит (смешанная соль NaCl и KCl). Калий встречается также в виде двойного хлорида KCl·MgCl2·6H2O (карналлит) и сульфата K2Mg2(SO4)3 (лангбейнит). Массивные слои солей калия были впервые обнаружены в Стассфурте (Германия) в 1856. Из них с 1861 по 1972 в промышленных масштабах добывали поташ.

Океанская вода содержит около 0,06% хлорида калия. В некоторых внутренних водоемах, таких как озеро Солт-Лейк или Мертвое море, его концентрация может достигать 1,5%, что делает экономически целесообразной добычу элемента. В Иордании построен огромный завод, способный добывать миллионы тонн солей калия из Мертвого моря.

Хотя натрий и калий почти одинаково распространены в горных породах, в океане калия примерно в 30 раз меньше, чем натрия. Это связано, в частности, с тем, что соли калия, содержащие больший катион, менее растворимы, чем соли натрия, и калий более прочно связывается в комплексных силикатах и алюмосиликатах в почве за счет ионного обмен в глинах. Кроме того, калий, который выщелачивается из горных пород, в большей степени поглощается растениями. Подсчитано, что из тысячи атомов калия, освобождающихся при химическом выветривании, только два достигают морских бассейнов, а 998 остаются в почве. «Почва поглощает калий, и в этом ее чудодейственная сила», – писал академик Александр Евгеньевич Ферсман (1883–1945).

Калий является важным элементом жизни растений, и развитие диких растений часто ограничивается доступностью калия. При недостатке калия растения медленнее растут, их листья, особенно старые, желтеют и буреют по краям, стебель становится тонким и непрочным, а семена теряют всхожесть. Плоды такого растения – это особенно заметно на фруктах – будут менее сладкими, чем у растений, получивших нормальную дозу калия. Недостаток калия возмещают удобрениями.

Калийные удобрения являются основным видом калиесодержащей продукции (95%). Больше всего используется KCl, на его долю приходится более 90% калия, используемого в качестве удобрений.

Мировое производство калийных удобрений в 2003 оценено в 27,8 млн т (в пересчете на K2O, содержание калия в калийных удобрениях принято пересчитывать на K2O). Из них 33% было произведено в Канаде. По 13% мирового производства калийных удобрений приходится на производственные объединения «Уралкалий» и «Беларуськалий».

Характеристика простого вещества и промышленное получение металлического калия.

Калий – мягкий серебристо-белый металл с температурой плавления 63,51° С и температурой кипения 761° С. Придает пламени характерную красно-фиолетовую окраску, что связано с легкостью возбуждения его внешних электронов.

Химически очень активен, легко взаимодействует с кислородом, при нагревании на воздухе загорается. Основным продуктом этой реакции является надпероксид калия KO2.

С водой и разбавленными кислотами калий взаимодействует со взрывом и воспламенением. Серную кислоту восстанавливает до сероводорода, серы и диоксида серы, а азотную – до оксидов азота и N2.

При нагревании до 200–350° С калий реагирует с водородом с образованием гидрида KH. Металлический калий воспламеняется в атмосфере фтора, слабо взаимодействует с жидким хлором, но взрывается при соприкосновении с бромом и растирании с иодом. Калий реагирует с халькогенами и фосфором. С графитом при 250–500° С он образует слоистые соединения состава C8K–C60K.

Калий растворяется в жидком аммиаке (35,9 г в 100 мл при –70° С) с образованием ярко-голубых метастабильных растворов с необычными свойствами. Впервые это явление наблюдал, по-видимому, сэр Гемфри Дэви в 1808. Растворы калия в жидком аммиаке широко изучались с того момента, как они были получены Т.Вейлем в 1863.

Калий не растворяется в жидких литии, магнии, кадмии, цинке, алюминии и галлии и не реагирует с ними. С натрием образует интерметаллическое соединение KNa2, которое плавится с разложением при 7° С. С рубидием и цезием калий дает твердые растворы с минимальными температурами плавления около 35° С. С ртутью он образует амальгаму, содержащую два меркурида KHg2 и KHg с температурами плавления 270 и 180° С, соответственно.

Калий энергично взаимодействует со многими оксидами, восстанавливая их до простых веществ. Со спиртами он образует алкоголяты.

В отличие от натрия, калий не удается получать электролизом расплава хлорида, так как калий очень хорошо растворяется в расплавленном хлориде и не всплывает на поверхность. Дополнительную трудность создает образование надпероксида, который реагирует с металлическим калием с взрывом, поэтому способ промышленного производства металлического калия заключается в восстановлении расплавленного хлорида калия металлическим натрием при 850° С.

Восстановление хлорида калия натрием, на первый взгляд, противоречит обычному порядку реакционной способности (калий более реакционноспособен, чем натрий). Однако, при 850–880° С устанавливается равновесие:

Na(г) + K+(ж) Na+(ж) + K(г)

Так как калий более летуч, он испаряется раньше, это смещает равновесие и способствует протеканию реакции. Фракционной перегонкой в насадочной колонне можно получить калий 99,5%-ной чистоты, но обычно для перевозки используют смесь калия с натрием. Сплавы, содержащие 15–55% натрия, являются (при комнатной температуре) жидкими, поэтому их легче транспортировать.

Иногда калий восстанавливают из хлорида другими элементами, образующими устойчивые оксиды:

6KCl + 2Al + 4CaO = 3CaCl2 + CaO·Al2O3 + 6K

Металлический калий, производство которого является более трудным и дорогим, чем производство натрия, вырабатывается в гораздо меньших количествах (мировое производство составляет около 500 т в год). Одна из важнейших областей применения – получение надпероксида KO2 прямым сжиганием металла.

Металлический калий используют как катализатор в производстве некоторых видов синтетического каучука, а также в лабораторной практике. Сплав калия с натрием служит теплоносителем в атомных реакторах. Он же является восстановителем в производстве титана.

Калий вызывает сильные ожоги кожи. При попадании даже мельчайших его крошек в глаза возможна потеря зрения. Загоревшийся калий заливают минеральным маслом или засыпают смесью талька и хлорида натрия.

Хранят калий в герметически закрытых коробках под слоем обезвоженного керосина или минерального масла. Отходы калия утилизируют обработкой их сухим этанолом или пропанолом с последующим разложением образовавшихся алкоголятов водой.

Соединения калия.

Калий образует многочисленные бинарные соединения и соли. Почти все соли калия хорошо растворимы. Исключениями являются:

KHC4H4O6 – гидротартрат калия

KClO4 – перхлорат калия

K2Na[Co(NO2)6]·6H2O – гидрат гексанитрокобальтата(III) натрия-дикалия

K2[PtCl6] – гексахлороплатинат(IV) калия

Оксид калия K2O образует желтоватые кристаллы. Его получают при нагревании калия с гидроксидом, пероксидом, нитратом или нитритом калия:

2KNO2 + 6K = 4K2O + N2

Используют также нагревание смеси азида калия KN3 и нитрита калия или окисление калия, растворенного в жидком аммиаке, рассчитанным количеством кислорода.

Оксид калия – активатор губчатого железа, которое используется как катализатор в синтезе аммиака.

Пероксид калия K2O2 получить из простых веществ сложно, так как он легко окисляется до надпероксида KО2, оэтому используют окисление металла с помощью NO. Однако наилучшим методом его получения является количественное окисление металла, растворенного в жидком аммиаке.

Пероксид калия можно рассматривать как соль двухосновной кислоты Н2О2. Поэтому при его взаимодействии с кислотами или водой на холоде количественно образуется пероксид водорода.

Надпероксид калия KO2 (оранжевый) образуется при обычном сжигании металла на воздухе. Это соединение используется как запасной источник кислорода в дыхательных масках в шахтах, подводных лодках и космических кораблях.

При осторожном термическом разложении KO2 образуется полуторный оксид «K2О3» в виде темного парамагнитного порошка Его можно получить также окислением металла, растворенного в жидком аммиаке, или контролируемым окислением пероксида. Предполагается, что он является динадпероксид-пероксидом [(K+)4(O22–)(O2)2].

Озонид калия3 можно получить при действии озона на безводный порошок гидроксида калия при низкой температуре с последующей экстракцией продукта (красного цвета) жидким аммиаком. Он используется в качестве компонента составов для регенерации воздуха в замкнутых системах.

Гидроксид калия KOH – сильное основание, относится к щелочам. Его традиционное название «едкое кали» отражает разъедающее действие этого вещества на живые ткани.

В промышленности гидроксид калия получают электролизом водных растворов хлорида или карбоната калия с железным или ртутным катодом (мировое производство составляет около 0,7 млн. т в год). Гидроксид калия можно выделить из фильтрата после отделения осадков, образующихся при взаимодействии карбоната калия с гидроксидом кальция или сульфата калия с гидроксидом бария.

Гидроксид калия применяют для получения жидкого мыла и различных соединений калия. Кроме того, он служит электролитом в щелочных аккумуляторах.

Фторид калия KF образует редкий минерал кароббиит. Получают фторид калия взаимодействием водных растворов фтороводорода или фторида аммония с гидроксидом калия или его солями.

Применяют фторид калия для синтеза различных фторсодержащих соединений калия, как фторирующий агент в органическом синтезе, а также как компонент кислотоупорных замазок и специальных стекол.

Хлорид калия KCl встречается в природе. Сырьем для его выделения служат сильвин, сильвинит, карналлит.

Из сильвинита хлористый калий получают методами галургии и флотации. Галургия (в переводе с греческого – «соляное дело») включает изучение состава и свойств природного солевого сырья и разработку способов промышленного получения из него минеральных солей. Галургический метод разделения основан на различной растворимости KCl и NaCl в воде при повышенных температурах. При нормальной температуре растворимость хлоридов калия и натрия почти одинакова. С повышением температуры растворимость хлорида натрия почти не меняется, а растворимость хлорида калия резко возрастает. На холоде готовят насыщенный раствор обеих солей, затем его нагревают и обрабатывают им сильвинит. При этом раствор дополнительно насыщается хлоридом калия, а часть хлорида натрия вытесняется из раствора, выпадает в осадок и отделяется фильтрованием. Раствор охлаждают, и из него выкристаллизовывается избыточный хлорид калия. Кристаллы отделяют на центрифугах и сушат, а маточный раствор идет на обработку новой порции сильвинита. Для выделения хлорида калия этот метод используется шире метода флотации, который базируется на разной смачиваемости веществ.

Хлорид калия является наиболее распространенным калийным удобрением. Кроме использования в качестве удобрений, он применяется, в основном, для производства гидроксида калия электролизом. Из него получают и другие соединения калия.

Бромид калия KBr получают взаимодействием брома с гидроксидом калия в присутствии аммиака, а также реакциями брома или бромидов с солями калия.

Бромид калия широко используется в фотографии. Он часто служит источником брома в органическом синтезе. Раньше бромид калия применялся как седативное средство в медицине («бром»). Монокристаллы бромида калия используют при изготовлении призм для ИК-спектрометров, а также в качестве матрицы при снятии ИК спектров твердых веществ.

Иодид калия KI образует бесцветные кристаллы, которые на свету приобретают желтоватую окраску за счет окисления кислородом воздуха и выделения иода. Поэтому иодид калия хранят в склянках из темного стекла.

Получают иодид калия взаимодействием иода с гидроксидом калия в присутствии муравьиной кислоты или пероксида водорода, а также обменными реакциями иодидов с солями калия. Он окисляется азотной кислотой до иодата калия KIO3. Иодид калия взаимодействует с иодом с образованием растворимого в воде комплекса K[I(I)2], а с хлором и бромом дает, соответственно, K[ICl2] и K[IBr2].

Иодид калия применяется в качестве лекарственного средства в медицине и ветеринарии. Он является реактивом в иодометрии. Иодид калия – противовуалирующее вещество в фотографии, компонент электролита в электрохимических преобразователях, добавка для повышения растворимости иода в воде и полярных растворителях, микроудобрение.

Сульфид калия K2S хорошо растворим в воде. При гидролизе создает в растворе щелочную среду:

K2S = 2K+ + S2–; S2– + H2O HS + OH

Сульфид калия легко окисляется на воздухе, при поджигании сгорает. Получают его взаимодействием калия или карбоната калия с серой без доступа воздуха, а также восстановлением сульфата калия углеродом.

Сульфид калия является компонентом светочувствительных эмульсий в фотографии. Его используют как аналитический реагент для разделения сульфидов металлов и как компонент составов для обработки шкур.

При насыщении водного раствора сероводородом образуется гидросульфид калия KHS, который можно выделить в виде бесцветных кристаллов. Его применяют в аналитической химии для разделения тяжелых металлов.

Нагреванием сульфида калия с серой получают желтые или красные полисульфиды калия KSn (n = 2–6). Водные растворы полисульфидов калия можно получить кипячением растворов гидроксида или сульфида калия с серой. При спекании карбоната калия с избытком серы на воздухе образуется так называемая серная печень – смесь KSn и K2S2O3.

Применяют полисульфиды для сульфидирования стали и чугуна. Серная печень используется как лекарственное средство для лечения кожных заболеваний и как пестицид.

Сульфат калия K2SO4 встречается в природе в месторождениях калийных солей и в водах соленых озер. Его можно получить обменной реакцией между хлоридом калия и серной кислотой или сульфатами других элементов.

Сульфат калия применяют как удобрение. Это вещество более дорогое, чем хлорид калия, но не гигроскопичное и не слеживающееся, в отличие от хлорида калия, сульфат калия можно применять на любых почвах, в том числе и засоленных.

Из сульфата калия получают квасцы и другие соединения калия. Он входит в состав шихты в производстве стекла.

Нитрат калия KNO3 – сильный окислитель. Его часто называют калийной селитрой. В природе образуется при разложении органических веществ в результате жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий.

Получают нитрат калия обменной реакцией между хлоридом калия и нитратом натрия, а также действием азотной кислоты или нитрозных газов на карбонат или хлорид калия.

Нитрат калия – отличное удобрение, содержащее одновременно калий и азот, однако применяется меньше, чем хлорид калия, из-за высокой стоимости производства. Нитрат калия используется и для изготовления черного пороха и пиротехнических составов, в производстве спичек и стекла. Кроме того, он применяется при консервировании мясных продуктов.

Карбонат калия K2CO3 называют также поташом. Получают при действии диоксида углерода на растворы гидроксида калия или суспензии карбоната магния в присутствии хлорида калия. Является побочным продуктом при переработке нефелина в глинозем.

Значительное количество карбоната калия содержится в растительной золе. Больше всего калия в золе подсолнечника – 36,3%. В золе дров оксида калия значительно меньше – от 3,2% (еловые дрова) до 13,8% (березовые дрова). Еще меньше калия в золе торфа.

Карбонат калия используется, главным образом, для производства высококачественного стекла, используемого в оптических линзах, трубках цветных телевизоров и флуоресцентных лампах. Применяется и в производстве фарфора, красителей и пигментов.

Перманганат калия KMnO4 образует темно-фиолетовые кристаллы. Растворы этого вещества имеют красно-фиолетовый цвет. Перманганат калия получают анодным окислением марганца или ферромарганца в сильно щелочной среде.

Перманганат калия – сильный окислитель. Его используют как обесцвечивающее, отбеливающее и очищающее средство. Применяется и в органическом синтезе, например, при производстве сахарина.

Гидрид калия KH – белое твердое вещество, при нагревании разлагается на простые вещества. Гидрид калия является сильнейшим восстановителем. Он воспламеняется во влажном воздухе и в среде фтора или хлора. Гидрид калия может быть окислен даже такими слабыми окислителями, как вода и диоксид углерода:

KH + H2O = KOH + H2

KH + CO2 = K(HCOO) (формиат калия)

Гидрид калия вступает также в реакции с кислотами и спиртами, при этом возможно воспламенение. Он восстанавливают сероводород, хлороводород и другие вещества, содержащие водород(I):

2KH + H2S = K2S + 2H2

KH + HCl = KCl + H2

Гидрид калия используется как восстановитель при проведении неорганических и органических синтезов.

Цианид калия KCN, известный под названием цианистый калий, образует бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде и некоторых неводных растворителях. В водном растворе он постепенно гидролизуется с выделением циановодорода HCN, а при кипячении водных растворов разлагается на формиат калия и аммиак.

В присутствии цианида калия могут идти не совсем обычные реакции, например, медь реагирует с водой, выделяя из нее водород и образуя дицианокупрат(I) калия:

2Cu + 4KCN + 2H2O = 2K[Cu(CN)2] + H2

В подобных условиях идет взаимодействие и в случае золота. Правда, этот менее активный металл не способен окисляться водой, однако в присутствии кислорода переходит в раствор в виде цианокомплекса – дицианоаурата(I) калия:

4Au + 8KCN + 2H2O + O2 = 4K[Au(CN)2] + 4NaOH

Получают цианид калия взаимодействием циановодорода с избытком гидроксида калия. Он является реагентом для извлечения серебра и золота из бедных руд, компонентом электролитов для очистки платины от серебра и для гальванического золочения и серебрения. Цианид калия применяют как реактив в химическом анализе для определения серебра, никеля и ртути.

Цианид калия очень токсичен. Смертельная доза для человека 120 мг.

Комплексные соединения. Наиболее устойчивые комплексные соединения калий образует с полидентатными лигандами (молекулами или ионами, которые могут соединяться с атомом несколькими связями), например, с макроциклическими полиэфирами (краун-эфирами).

Краун-эфиры (от английского crown – корона) содержат в цикле свыше 11 атомов, из которых не менее четырех –атомы кислорода. В тривиальных названиях краун-эфиров общее число атомов в цикле и число атомов кислорода обозначают цифрами, которые ставят, соответственно, до и после слова «краун». Такие названия намного короче систематических. Например, 12-краун-4 (рис. 1) по международной номенклатуре называется 1,4,7,10,13-тетраоксоциклододекан.

Рис. 1. ГРАФИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА соединения 12-краун-4.

Краун-эфиры образуют устойчивые комплексы с катионами металлов. При этом катион включается во внутримолекулярную полость краун-эфира и удерживается там благодаря ион-дипольному взаимодействию с атомами кислорода. Наиболее устойчивы комплексы с катионами, геометрические параметры которых соответствуют полости краун-эфира. С катионом калия наиболее устойчивые комплексы образуют краун-эфиры, содержащие 6 атомов кислорода, например, 18-краун-6 (рис. 2).

Рис. 2. ГРАФИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА комплекса калия с 18-краун-6.

Биологическая роль калия (и натрия). Калий вместе с натрием регулируют процессы обмена веществ в живых организмах. В организме человека внутри клеток содержится большое количество ионов калия (0,12–0,16 моль/л), но относительно мало ионов натрия (0,01 моль/л). Содержание ионов натрия значительно выше во внеклеточной жидкости (около 0,12 моль/л), поэтому ионы калия контролируют внутриклеточную активность, а ионы натрия – межклеточную. Эти ионы не могут заменить друг друга.

Существование натрий-калиевого градиента с внутренней и внешней стороны клеточной мембраны приводит к возникновению разности потенциалов на противоположных сторонах мембраны. Нервные волокна способны передавать импульсы, а мышцы – сокращаться именно благодаря существованию внутреннего отрицательного заряда по отношению к внешней поверхности мембраны. Таким образом, в организме ионы натрия и калия осуществляют физиологический контроль и пусковые механизмы. Они способствуют передаче нервного импульса. Психика человека зависит от баланса ионов натрия и калия в организме. Концентрацию ионов натрия и калия, задерживаемых и выделяемых через почки, контролируют некоторые гормоны. Так, минералокортикоиды способствуют увеличению выброса ионов калия и уменьшению выброса ионов натрия.

Ионы калия входят в состав ферментов, катализирующих перенос (транспорт) ионов через биомембраны, окислительно-восстановительные и гидролитические процессы. Они служат и для поддержания структуры клеточных стенок и контролируют их состояние. Ион натрия активирует несколько ферментов, которые калий не может активировать, так же как ион натрия не может действовать на калиезависимые ферменты. Когда эти ионы попадают внутрь клетки, они связываются подходящими лигандами в соответствии с их химической активностью. Роль таких лигандов выполняют макроциклические соединения, модельными аналогами которых являются краун-эфиры. Некоторые антибиотики (подобные валиномицину) транспортируют ионы калия в митохондрии.

Установлено, что для работы (Na+–K+)–АТФ-азы (аденозинтрифосфатазы) – мембранного фермента, катализирующего гидролиз АТФ, нужны одновременно ионы натрия и калия. Транспортная АТФ-аза связывает и высвобождает ионы натрия и калия на определенных стадиях ферментативной реакции, поскольку сродство активных центров фермента к ионам натрия и калия изменяется по мере протекания реакции. При этом структурные изменения фермента этом приводят к тому, что катионы натрия и калия принимаются по одну сторону от мембраны, а высвобождаются по другую. Таким образом, одновременно с гидролизом АТФ происходит и селективное перемещение катионов щелочных элементов (работа так называемого Na–K-насоса).

Суточная потребность в калии у ребенка составляет 12–13 мг на 1 кг веса, а у взрослого – 2–3 мг, т.е. в 4–6 раз меньше. Большую часть необходимого ему калия человек получает из пищи растительного происхождения.

Елена Савинкина

Калий

Химический элемент калий относится к щелочным металлам. Он был открыт в 1806 году сэром Хэмфри Дэви.

Зона данных

Классификация: Калий - щелочной металл
Цвет: серебристо-белый
Атомный вес: 39.0983
Состояние: цельный
Точка плавления: 63.4 o С, 336,5 К
Температура кипения: 765,6 o С, 1038,7 К
Электронов: 19
Протонов: 19
Нейтронов в наиболее распространенном изотопе: 20
Электронные оболочки: 2,8,8,1
Электронная конфигурация: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
Плотность при 20 o C: 0.862 г / см 3
Показать больше, в том числе: тепла, энергии, окисления,
реакций, соединений, радиусов, проводимости
Атомный объем: 45,46 см 3 / моль
Состав: bcc: объемно-центрированный кубический
Твердость: 0,4 МОС
Удельная теплоемкость 0,75 Дж г -1 K -1
Теплота плавления 2.334 кДж моль -1
Теплота распыления 89 кДж моль -1
Теплота испарения 79,870 кДж моль -1
1 st энергия ионизации 418,8 кДж моль -1
2 nd энергия ионизации 3051,3 кДж моль -1
3 rd энергия ионизации 4411.3 кДж моль -1
Сродство к электрону 48,385 кДж моль -1
Минимальная степень окисления 0
Мин. общее окисление нет. 0
Максимальное число окисления 1
Макс. общее окисление нет. 1
Электроотрицательность (шкала Полинга) 0,82
Объем поляризуемости 43.4 Å 3
Реакция с воздухом энергичный, ⇒ КО 2
Реакция с 15 M HNO 3 сильный, ⇒ H 2 , NO x , KNO 3
Реакция с 6 M HCl сильнодействующий, ⇒ H 2 , KCl
Реакция с 6 М NaOH сильнодействующий, ⇒ H 2 , KOH
Оксид (оксиды) К 2 О
Гидрид (-ы) КХ
Хлорид (ы) KCl
Атомный радиус 220 вечера
Ионный радиус (1+ ион) 152 вечера
Ионный радиус (2+ ионов)
Ионный радиус (3+ ионов)
Ионный радиус (1-ионный)
Ионный радиус (2-ионный)
Ионный радиус (3-ионный)
Теплопроводность 102.5 Вт м -1 K -1
Электропроводность 16,4 x 10 6 См -1
Температура замерзания / плавления: 63,4 o С, 336,5 К

Калий металлический. Изображение Шмиди.

Дэви (на мехах) на публичной демонстрации науки в Королевском институте в Лондоне. Изображение Джеймса Гилрея.

Натрий, а затем калий в реакции с водой.

Открытие калия

Доктор Дуг Стюарт

В 1806 году английский химик сэр Хамфри Дэви обнаружил, что химическая связь имеет электрическую природу и что он может использовать электричество для разделения веществ на их основные строительные блоки - химические элементы.

В 1807 году он впервые выделил калий в Королевском институте в Лондоне. Он электролизовал высушенный гидроксид калия (поташа), который он очень слегка увлажнил, подвергая его воздействию влажного воздуха в своей лаборатории.Электролиз питался от объединенной мощности трех больших батарей, которые он построил.

Когда он приложил напряжение от своих батарей к гидроксиду калия, он обнаружил, что на отрицательно заряженном электроде скопились глобулы, «имеющие высокий металлический блеск». (1)

Эдмунд Дэви, участвовавший в эксперименте, описал реакцию сэра Хэмфри Дэви на производство металлического калия, его момент Эврики:

«… когда мельчайшие шарики калия прорываются сквозь корку поташа и воспламеняются при входе в атмосферу, он не мог сдержать своей радости - он фактически танцевал по комнате в экстатическом восторге; Ему потребовалось немного времени, чтобы собраться с силами и продолжить эксперимент.” (2)

Калий был первым металлом, выделенным электролизом.

Дэви был удивлен низкой плотностью нового металла, заметив, что он плавает в масле, чего не может сделать ни один другой металл. Он поместил кусочек калия в воду и заметил, что вода «разлагает его с огромной силой, мгновенный взрыв с ярким пламенем». Он также (отважно) добавил калий в соляную кислоту и увидел, что она загорелась ярким красным пламенем. (3)

Название «калий» происходит от английского слова «поташ», что первоначально означало щелочь, извлеченную с водой в горшке с золой из сгоревшего дерева или листьев дерева.

Символ калия K происходит от слова «калий» - названия элемента в Германии и Скандинавии. (4)

Всего через несколько дней после выделения калия Дэви впервые выделил натрий тем же методом.

Интересные факты о калии

  • Калий и его ближайший сосед по таблице Менделеева натрий являются твердыми веществами при комнатной температуре. Однако их сплавы - нет. Сплавы NaK, содержащие от 40 до 90 процентов калия по массе, при комнатной температуре являются жидкостями.Коммерчески доступный сплав с 78% K и 22% Na остается жидким при температурах до -12,6 o C (9,3 o F).
  • Всем живым клеткам нужен калий для поддержания баланса жидкости, поэтому нам и всем другим формам жизни на Земле нужны минералы калия, чтобы выжить. Калий содержится во всех мясных, растительных и молочных продуктах. Фрукты и овощи - лучшие источники калия.
  • Некоторые нейротоксины действуют, нарушая биологическое использование калия нашими клетками.Это может привести к сильной боли или даже смерти. Эти нейротоксины включают агитоксин, харибдотоксин и маргатоксин (укусы скорпиона), апамин (укусы пчел) и дендротоксин (укусы змей мамбы).
  • Большинство атомов калия во Вселенной образовались в последние моменты жизни гигантских звезд, когда они взорвались сверхновыми. Калий образуется в кислородной оболочке звезд, когда они взрываются. Это, конечно, ненормальное горение; это ядерный синтез. Калий образуется вместе с несколькими другими элементами, включая серу и кремний, во время взрывного горения кислорода в сверхновых.
  • Для выживания всем растениям нужен калий; более 90% всего использования соединений калия человеком приходится на производство удобрений для растений.
  • Люди с низким содержанием калия в рационе могут страдать от гипокалиемии. Тяжелая гипокалиемия может быть опасной для жизни. Симптомы включают нерегулярное сердцебиение, усталость, мышечные судороги и запор. Люди редко испытывают дефицит калия исключительно из-за недостаточного питания. Обычно гипокалиемия вызывается другими проблемами, такими как диарея и / или рвота, прием антибиотиков и заболевание почек.
  • Большинство людей знакомы с методом углеродного датирования, который использует распад радиоактивного изотопа углерода-14 для определения возраста некогда живых существ, таких как животные и растения. Радиоактивный изотоп калия-40 дает нам возможность датировать горные породы. Калий-40 распадается на аргон-40 и кальций-40 с периодом полураспада 1,25 миллиарда лет. Отношение калия-40 к аргону-40, захваченному в породе, используется для определения того, сколько времени прошло с момента затвердевания породы.

Взаимодействует ли металлический калий со льдом? Неподвижное изображение, которое вы видите выше, может быть не всей историей.

Внешний вид и характеристики

Вредные воздействия:

У здоровых людей с нормальной функцией почек потребление калия с пищей, по-видимому, не представляет повышенного риска, потому что избыток калия легко выводится с мочой. Людям, у которых выведение калия с мочой нарушено, прием калия ниже 4,7 г (120 ммоль) в день является целесообразным из-за неблагоприятных сердечных эффектов. Если пищеварительная система

.

Калий - Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: калий

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам журналом Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Привет, на этой неделе рассказывается история о первом выделенном щелочном металле, почему это вообще щелочной металл и почему его символ начинается с буквы K.Вот Питер Уотерс.

Питер Уотерс

Калий - единственный элемент, названный в честь кухонной утвари. Он был назван в 1807 году Хамфри Дэви в честь соединения, из которого он выделил металл, калий или гидроксид калия.

В выдержке из 1730-х годов голландского химика Германа Бурхаве описывается, как калий получил свое название:

«Потас или горшечная зола ежегодно в большом количестве привозится торговыми судами из Корланда (ныне часть Латвии и Литвы), Россия. , и Польша.Его готовят там из древесины зеленой пихты, сосны, дуба и тому подобного, из которых они делают большие кучи в соответствующих траншеях и сжигают их, пока они не обратятся в пепел ... Затем этот пепел растворяют в кипящей воде, и когда верхний ликер, содержащий соль, очищается, то есть освобождается от примесей, при стоянии тихо, он сливается прозрачным. Затем его немедленно помещают в большие медные горшки и варят там в течение трех дней, с помощью которых они добывают соль, которую они называют потасом (что означает горшечный пепел), поскольку она таким образом была сделана в горшках. ,

Еще раньше, в 16 веке, Конрад Геснер сказал нам, что «Из хребта, называемого Кали, doe certayne готовят соль»

Он описывает это растение, Kali , латинское название которого Salsola kali , но больше широко известный как Saltwort:

" Kali состоит из двух Cubites heygth, не имеет колючек или шипов, и иногда очень красный, соленый на вкус, с глубоким запахом, найденный и собранный в соленых местах: из которых можно купить соль щелочи »

Его метод производства этой соли щелочи очень похож на тот, который описал Бурхаве, причем оба процесса фактически дают нечистую смесь того, что мы сейчас назвали бы карбонатом калия и натрия; метод древесной золы дает больше карбоната калия, поташа, соленых трав дает больше карбоната натрия, соды.Однако именно от травы кали мы обязаны словом, которое описывает оба - ал-кали или щелочь; префикс «al» - это просто арабский определенный артикль «the».

Неочищенный калий можно сделать более едким или «чистым» путем обработки его раствора известковой водой, гидроксидом кальция. Растворы карбоната калия и гидроксида кальция вступают в реакцию с небольшой химической заменой партнеров: нерастворимый карбонат кальция или мел выпадает в осадок, оставляя раствор гидроксида калия. Именно из этого чистого гидроксида Дэви впервые выделил металлический калий.Для этого он использовал относительно новую силу электричества.

После безуспешной попытки электролиза водных растворов поташа, во время которой ему удалось только разбить воду, он решил, что ему нужно избавиться от воды и попытаться электролизовать расплавленный гидроксид калия. Он сделал это 6 октября 1807 года, используя большую вольтовскую сваю, которую он построил в Королевском институте в Лондоне. Его младший двоюродный брат, Эдмунд Дэви, помогал Хамфри в то время, и он рассказывает, как, когда Хэмфри впервые увидел, как «крошечные шарики калия прорвались сквозь корку поташа и загорелись при входе в атмосферу, он не смог сдержать своей радости». ,

Дэви имел полное право восхищаться этим удивительным новым металлом: он выглядел так же, как другие яркие, блестящие металлы, но его плотность была меньше, чем у воды. Это означало, что металл будет плавать по воде - по крайней мере, так будет, если он не взорвется при контакте с водой. Калий настолько реактивен, что даже прореагирует и прожигает дыру во льду. Это был первый выделенный щелочной металл, но Дэви продолжил выделение натрия, кальция, магния и бария.

В то время как Дэви назвал свой новый металл калием в честь поташа, Берцелиус, шведский химик, который изобрел международную систему химических символов, которые сейчас используются химиками во всем мире, предпочел название калий для металла, что лучше отражает его истинное происхождение, думал он. , Следовательно, из-за небольшой соленой травы мы теперь получаем символ K для элемента зола, калия.

Крис Смит

Кембриджский химик Питер Уотерс. В следующий раз красиво, но смертельно опасно - вот название игры.

Bea Perks

Мышьяк получил свое название от персидского слова, обозначающего желтый пигмент, ныне известный как арипимент. Для увлеченных лексикографов, очевидно, персидское слово Зарних, о котором идет речь, впоследствии было заимствовано греками для их слова арсеникон, что означает мужской род или могущественный. Что касается пигмента, то обои Наполеона незадолго до его смерти, как сообщается, имели так называемый зеленый цвет Шееле, который выделял пары мышьяка, когда становился влажным.

Крис Смит

Настолько мощно это или нет, но облизывать обои в квартирах Наполеона определенно не стоит.Это Беа Перкс, которая будет с нами в следующий раз, чтобы рассказать нам смертельную историю о мышьяке. Надеюсь, вы присоединитесь к нам. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(промо)

(конец промо)

.

Химический элемент: Калий (K)

08 Калий

08 Калий Вес:

Атомный номер: 19
Символ элемента: K
Название элемента: 39.0983
Номер группы: 1
Название группы: Щелочной металл
08 4 000 000 0007 0007 0,734 9005 9005 Enthalpy 000 , Англия 7 1807
s-block
Конфигурация основного состояния: [Ar] 4s
Уровень основного состояния: 2S1 / 2
9000 Стандартное состояние 0007
Общие валентности: 0,1
Длина связи: 454.4
Эмпирический атомный радиус: 220
Расчетный атомный радиус: 243
Ковалентный радиус Эмпирический: 1 1 Wa 275
Сродство к электрону: 48,4
Энергия первой ионизации: 418,8
Электроотрицательность Полинга: 0 .000782
Sanderson Электроотрицательность: 0,45
Allred Rochow Электроотрицательность: 0,91
Mulliken Jaffe
Плотность твердого вещества: 856
Молярный объем: 45.94
Скорость звука: 2000
Модуль жесткости: 1,3
Объемный модуль: 3,1
3,1
Твердость по Бринеллю: 0,363
Удельное электрическое сопротивление: 7
Точка плавления: 63.38
Точка кипения: 759
Критическая температура: 1950
Теплопроводность: 100
100
Энтальпия испарения: 76,9
Энтальпия испарения: 89
Наиболее часто встречающиеся числа окисления:
9000 Серебристо-белый
Классификация: Металлик
Обнаружен: Сэр Хамфри Дэви
Обнаружен: 9000
Ори джин. Название: От английского слова potash (горшечный пепел) и арабского слова qali, означающего щелочь (происхождение символа K происходит от латинского слова kalium)
.

WebElements Периодическая таблица элементов »Калий» реакции элементов

  • руб.
    Na мг
    К Ca
    Sr
  • Актиний ☢
  • Алюминий
  • Алюминий
  • Америций ☢
  • Сурьма
  • Аргон
  • Мышьяк
  • Астатин ☢
  • Барий
  • Берклиум ☢
  • Бериллий
  • висмут
  • Бориум ☢
  • Бор
  • Бром
  • Кадмий
  • Цезий
  • Кальций
  • Калифорний ☢
  • Углерод
  • Церий
  • Цезий
  • Хлор
  • Хром
  • Кобальт
  • Copernicium ☢
  • Медь
  • Кюрий ☢
  • Дармштадтиум ☢
  • Дубний ☢
  • Диспрозий
  • Эйнштейний ☢
  • Эрбий
  • Европий
  • Фермий ☢
  • Флеровий ☢
  • Фтор
  • Франций
  • Гадолиний
  • Галлий
  • Германий
  • Золото
  • Гафний
  • Калий ☢
  • Гелий
  • Гольмий
  • Водород
  • Индий
  • Йод
  • Иридий
  • Утюг
  • Криптон
  • Лантан
  • Лоуренсий ☢
  • Свинец
  • Литий
  • Ливерморий ☢
  • Лютеций
  • Магний
  • Марганец
  • Мейтнерий ☢
  • Менделевий ☢
  • Меркурий
  • Молибден
  • Московиум ☢
  • Неодим
  • Неон
  • Нептуний
  • Никель
  • Нихоний ☢
  • Ниобий
  • Азот
  • Нобелий
  • Оганессон ☢
  • Осмий
  • Кислород
  • Палладий
  • фосфор
  • Платина
  • Плутоний ☢
  • Полоний
  • Калий
  • Празеодим
  • Прометий ☢
  • Протактиний ☢
  • Радий ☢
  • Радон ☢
  • Рений
  • Родий
  • Рентген ☢
  • Рубидий
  • Рутений
  • Резерфорд ☢
  • Самарий
  • Скандий
  • Сиборгий ☢
  • Селен
  • Кремний
  • Серебро
  • Натрий
  • Стронций
  • Сера
  • Сера
  • Тантал
  • Технеций
  • Теллур
  • Теннессин
  • Тербий
  • Таллий
  • Торий ☢
  • Тулий
  • Олово
  • Титан
  • Вольфрам
  • Уран ☢
  • Ванадий
  • Ксенон
  • Иттербий
  • Иттрий
  • Цинк
  • Цирконий
Калий - 19 K Ваш пользовательский агент не поддерживает элемент HTML5 Audio.🔊 .

Смотрите также