Калий в природата (2,4% в земната кора). Свойства на калия

калий

КАЛИЙ-аз; м.[араб. кали] Химичен елемент (К), сребристо-бял метал, извлечен от калиев карбонат (поташ).

◁ Калий, th, th. К-ти депозити. K соли.Поташ, th, th. К-та индустрия. K торове.

калий

(лат. Kalium), химичен елемент от I група на периодичната система, принадлежи към алкалните метали. Името е от арабското ал-кали - поташ (отдавна известно калиево съединение, извлечено от дървесна пепел). Сребристо-бял метал, мек, топим; плътност 0,8629 g / cm 3, T pl 63,51ºC. Окислява се бързо на въздух, реагира експлозивно с вода. По отношение на разпространението в земната кора заема 7-мо място (минерали: силвин, каинит, карналит и др.; вижте калиеви соли). Влиза в състава на тъканите на растителни и животински организми. Около 90% от добитите соли се използват като торове. Металният калий се използва в химически източници на ток, като геттер в електронни тръби, за получаване на суперпероксид KO 2 ; сплави К с Na - охладители в ядрени реактори.

КАЛИЙ

КАЛИЙ (лат. Kalium), K (чете се "калий"), химичен елемент с атомен номер 19, атомна маса 39,0983.
Калият се среща естествено като два стабилни нуклида (см.НУКЛИД): 39 K (93,10% от масата) и 41 K (6,88%), както и един радиоактивен 40 K (0,02%). Времето на полуразпад на калий-40 T 1/2 е приблизително 3 пъти по-малко от T 1/2 на уран-238 и е 1,28 милиарда години. По време на b-разпадането на калий-40 се образува стабилен калций-40, а по време на разпадането чрез улавяне на електрони (см.ЕЛЕКТРОННО УЛАВЯНЕ)образува се инертен газ аргон-40.
Калият е един от алкалните метали (см.АЛКАЛНИ МЕТАЛИ). В периодичната система на Менделеев калият заема място в четвъртия период в подгрупа IA. Конфигурация на външен електронен слой 4 с 1, така че калият винаги проявява степен на окисление +1 (валентност I).
Атомният радиус на калия е 0,227 nm, радиусът на йона е K + 0,133 nm. Енергиите на последователна йонизация на калиевия атом са 4,34 и 31,8 eV. Електроотрицателност (см.ЕЛЕКТРИЧЕСКА ОТРИЦАТЕЛНОСТ)калий по Полинг 0,82, което показва неговите изразени метални свойства.
В свободна форма - мек, лек, сребрист метал.
История на откритията
Съединения на калия, както и неговия най-близък химичен аналог - натрий (см.НАТРИЙ), са познати още от древността и са били използвани в различни области на човешката дейност. Самите тези метали обаче за първи път са изолирани в свободно състояние едва през 1807 г. по време на експериментите на английския учен Г. Дейви (см. DEVI Хъмфри). Дейви, използвайки галванични клетки като източник на електрически ток, извърши електролиза на поташ. (см.поташ)и сода каустик (см.СОДА КАУСТИК)и по този начин изолира металните калий и натрий, които той нарича "калий" (оттук и името на калия, запазено в англоговорящите страни и Франция) и "натрий". През 1809 г. английският химик Л. В. Гилбърт предлага името "калий" (от арабското ал-кали - поташ).
Да бъдеш сред природата
Съдържанието на калий в земната кора е 2,41% от масата, калият е сред десетте най-често срещани елемента в земната кора. Основните минерали, съдържащи калий: силвин (см.СИЛВИН) KCl (52,44% K), силвинит (Na, K) Cl (този минерал е плътно компресирана механична смес от кристали на калиев хлорид KCl и натриев хлорид NaCl), карналит (см.КАРНАЛИТ) KCl MgCl 2 6H 2 O (35,8% К), различни алумосиликати (см.АЛУМОСИЛИКАТИ)съдържащи калий, каинит (см.Каинит) KCl MgSO 4 3H 2 O, полихалит (см.ПОЛИХАЛИТ) K 2 SO 4 MgSO 4 2CaSO 4 2H 2 O, алунит (см.АЛУНИТ) KAl 3 (SO 4) 2 (OH) 6. Морската вода съдържа около 0,04% калий.
Касова бележка
Понастоящем калият се получава чрез взаимодействие с течен натриев разтопен КОН (при 380-450°C) или KCl (при 760-890°C):
Na + KOH = NaOH + K
Калият се получава и чрез електролиза на KCl стопилка, смесена с K 2 CO 3 при температури близки до 700 ° C:
2KCl \u003d 2K + Cl 2
Калият се пречиства от примеси чрез вакуумна дестилация.
Физични и химични свойства
Калиевият метал е мек, лесно се реже с нож и се поддава на пресоване и търкаляне. Той има кубична центрирана кубична решетка, параметърът а= 0,5344 nm. Плътността на калия е по-малка от плътността на водата и е равна на 0,8629 g/cm 3 . Както всички алкални метали, калият лесно се топи (точка на топене 63,51°C) и започва да се изпарява дори при относително ниска температура (точка на кипене на калия 761°C).
Калият, подобно на други алкални метали, е химически много активен. Лесно взаимодейства с атмосферния кислород, за да образува смес, състояща се главно от K 2 O 2 пероксид и KO 2 супероксид (K 2 O 4):
2K + O 2 \u003d K 2 O 2, K + O 2 \u003d KO 2.
При нагряване на въздух калият гори с виолетово-червен пламък. С вода и разредени киселини калият взаимодейства с експлозия (полученият водород се запалва):
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2
Кислородсъдържащите киселини могат да бъдат редуцирани при това взаимодействие. Например, серният атом на сярната киселина се редуцира до S, SO 2 или S 2–:
8K + 4H 2 SO 4 \u003d K 2 S + 3K 2 SO 4 + 4H 2 O.
При нагряване до 200-300 °C калият реагира с водород, за да образува солеподобен хидрид KN:
2K + H 2 = 2KH
С халогени (см.ХАЛОГЕНИ)калият взаимодейства с експлозията. Интересно е да се отбележи, че калият не взаимодейства с азота.
Подобно на други алкални метали, калият лесно се разтваря в течен амоняк, за да образува сини разтвори. В това състояние калият се използва за извършване на определени реакции. По време на съхранение калият бавно реагира с амоняка, за да образува амид KNH 2:
2K + 2NH 3 ет. \u003d 2KNH 2 + H 2
Най-важните калиеви съединения са K 2 O оксид, K 2 O 2 пероксид, K 2 O 4 супероксид, KOH хидроксид, KI йодид, K 2 CO 3 карбонат и KCl хлорид.
Калиевият оксид K 2 O, като правило, се получава индиректно поради реакцията на пероксид и метален калий:
2K + K 2 O 2 \u003d 2K 2 O
Този оксид проявява изразени основни свойства, лесно реагира с вода, за да образува калиев хидроксид КОН:
K 2 O + H 2 O \u003d 2KOH
Калиевият хидроксид или каустичният поташ е силно разтворим във вода (до 49,10% тегловни при 20°C). Полученият разтвор е много силна основа, свързана с алкали ( см.АЛКАЛЕН). KOH реагира с киселинни и амфотерни оксиди:
SO 2 + 2KOH \u003d K 2 SO 3 + H 2 O,
Al 2 O 3 + 2KOH + 3H 2 O \u003d 2K (така че реакцията протича в разтвор) и
Al 2 O 3 + 2KOH \u003d 2KAlO 2 + H 2 O (така протича реакцията, когато реагентите се слеят).
В промишлеността калиевият хидроксид KOH се получава чрез електролиза на водни разтвори на KCl или K 2 CO 3 с помощта на йонообменни мембрани и диафрагми:
2KCl + 2H 2 O \u003d 2KOH + Cl 2 + H 2,
или поради обменни реакции на разтвори на K 2 CO 3 или K 2 SO 4 с Ca (OH) 2 или Ba (OH) 2:
K 2 CO 3 + Ba(OH) 2 = 2KOH + BaCO 3
Контактът с твърд калиев хидроксид или капки от неговите разтвори върху кожата и очите причинява тежки изгаряния на кожата и лигавиците, така че трябва да работите с тези разяждащи вещества само с очила и ръкавици. Водните разтвори на калиев хидроксид по време на съхранение разрушават стъклото, топят се - порцелан.
Калиевият карбонат K 2 CO 3 (обикновено наричан поташ) се получава чрез неутрализиране на разтвор на калиев хидроксид с въглероден диоксид:
2KOH + CO 2 \u003d K 2 CO 3 + H 2 O.
В пепелта на някои растения се откриват значителни количества поташ.
Приложение
Метален калий - материал за електроди в химически източници на ток. Като охлаждаща течност се използва сплав на калий с друг алкален метал - натрий (см.АНТИФРИЗ)в ядрени реактори.
В много по-голям мащаб от металния калий се използват неговите съединения. Калият е важен компонент на минералното хранене на растенията, те се нуждаят от него в значителни количества за нормално развитие, поради което поташните торове се използват широко. (см.КАЛИЕВИ ТОРОВЕ): калиев хлорид KCl, калиев нитрат или калиев нитрат, KNO 3, поташ K 2 CO 3 и други калиеви соли. Поташът се използва и в производството на специални оптични стъкла, като абсорбер на сероводород при пречистване на газове, като дехидратиращ агент и при дъбене на кожи.
Като лекарство се използва калиев йодид KI. Калиевият йодид се използва и във фотографията и като микротор. Разтвор на калиев перманганат KMnO 4 ("калиев перманганат") се използва като антисептик.
Според съдържанието на радиоактивен 40 К в скалите се определя тяхната възраст.
калий в тялото
Калият е един от най-важните биогенни елементи (см.БИОГЕННИ ЕЛЕМЕНТИ)присъства във всички клетки на всички организми. Калиевите йони K + участват в работата на йонните канали (см.ЙОННИ КАНАЛИ)и регулиране на пропускливостта на биологичните мембрани (см.БИОЛОГИЧНИ МЕМБРАНИ), в генерирането и провеждането на нервен импулс, в регулацията на дейността на сърцето и други мускули, в различни метаболитни процеси. Съдържанието на калий в тъканите на животните и хората се регулира от стероидни хормони на надбъбречните жлези. Средно човешкото тяло (телесно тегло 70 kg) съдържа около 140 g калий. Следователно, за нормален живот с храна, тялото трябва да получава 2-3 g калий на ден. Богати на калий храни като стафиди, сушени кайсии, грах и др.
Характеристики на работа с метален калий
Калиевият метал може да причини много тежки изгаряния на кожата, ако най-малките частици калий попаднат в очите, възникват тежки наранявания със загуба на зрение, така че можете да работите с калиев метал само със защитни ръкавици и очила. Запаленият поташ се залива с минерално масло или се покрива със смес от талк и NaCl. Калият се съхранява в херметически затворени железни контейнери под слой дехидратиран керосин или минерално масло.

енциклопедичен речник. 2009 .

Синоними:

Вижте какво е "калий" в други речници:

Калий 40 ... Уикипедия

Новолатинск. калий, от арабски. калий, основа. Мекият и лек метал, който съставлява основата на Kali. Открит от Деви през 1807 г. Обяснение на 25 000 чужди думи, влезли в употреба в руския език, със значението на техните корени. Michelson A.D., 1865 г. ... ... Речник на чуждите думи на руския език

- (Калий), K, химичен елемент от I група на периодичната система, атомен номер 19, атомна маса 39.0983; се отнася до алкални метали; т.т. 63,51 °С. В живите организми калият е основният вътреклетъчен катион, участващ в генерирането на биоелектрически ... ... Съвременна енциклопедия

КАЛИЙ- (Kalium, s. Potassium), хим. елемент, хар. K, сериен номер 19, сребристобял, лъскав метал, с плътност на восък при обикновен ta; открит от Деви през 1807 г. Oud. в. при 20° 0,8621, атомно тегло 39,1, едновалентен; точка на топене … Голяма медицинска енциклопедия

калий- (Калий), K, химичен елемент от I група на периодичната система, атомен номер 19, атомна маса 39.0983; се отнася до алкални метали; т.т. 63,51°С. В живите организми калият е основният вътреклетъчен катион, участващ в генерирането на биоелектрически ... ... Илюстрован енциклопедичен речник

- (символ K), често срещан химичен елемент, свързан с алкалните метали. За първи път е изолиран от сър Хъмфри Дейви през 1807 г. Основните му руди са силвин (калиев хлорид), карналит и полихалит. Калият е охлаждаща течност в атомните ... Научно-технически енциклопедичен речник

Съпруг. калий, метал, който съставлява основата на калия, много подобен на натрия (натрий). Кали cf., нескл., растителна основа или алкална сол; калиев карбонат, чист поташ. Калий, отнасящ се до калия. Calistic, съдържащ калий. Обяснителна ...... Тълковен речник на Дал - КАЛИЙ, калий, мн. не, мъжки род, и кали, неясно, вж. (араб. поташ) (хим.). Химическият елемент е сребристо-бял алкален метал, извлечен от въглеродно-калиева сол. Обяснителен речник на Ушаков. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Обяснителен речник на Ушаков

Съдържанието на статията

КАЛИЙ(Калий) K, химичен елемент от група 1 (Ia) на периодичната таблица, е алкален елемент. Атомен номер 19, атомна маса 39,0983. Състои се от два стабилни изотопа 39 K (93,259%) и 41 K (6,729%), както и радиоактивен изотоп 40 K с период на полуразпад ~10 9 години. Този изотоп играе специална роля в природата. Неговият дял в сместа от изотопи е само 0,01%, но той е източникът на почти целия аргон 40 Ar, съдържащ се в земната атмосфера, който се образува по време на радиоактивния разпад на 40 K. В допълнение, 40 K присъства във всички живи организми, което може би има някакво влияние върху тяхното развитие.

Изотопът 40 K се използва за определяне на възрастта на скалите по калиево-аргонов метод. Изкуственият изотоп 42 К с период на полуразпад 15,52 години се използва като радиоактивен индикатор в медицината и биологията.

+1 степен на окисление.

Калиеви съединения са известни от древни времена. Поташът - калиев карбонат K 2 CO 3 - отдавна е изолиран от дървесна пепел.

Металният калий е получен чрез електролиза на разтопен поташ каустик (KOH) през 1807 г. от английския химик и физик Хъмфри Дейви. Името "калий", избрано от Дейви, отразява произхода на този елемент от поташа. Латинското наименование на елемента произлиза от арабското наименование на поташ - "al-kali". Думата "калий" е въведена в руската химическа номенклатура през 1831 г. от петербургския академик Херман Хес (1802–1850).

Разпространение на калия в природата и промишленото му извличане.

Големи находища на калиеви соли в сравнително чиста форма са се образували в резултат на изпаряването на древните морета. Най-важните калиеви минерали за химическата промишленост са силвин (KCl) и силвинит (смесена сол на NaCl и KCl). Калият се намира и под формата на двоен хлорид KCl MgCl 2 6H 2 O (карналит) и сулфат K 2 Mg 2 (SO 4) 3 (лангбейнит). Масивни слоеве от калиеви соли са открити за първи път в Щафурт (Германия) през 1856 г. От тях от 1861 до 1972 г. се добива поташ в промишлен мащаб.

Океанската вода съдържа около 0,06% калиев хлорид. В някои вътрешни води, като Соленото езеро или Мъртво море, концентрацията му може да достигне до 1,5%, което прави извличането на елемента икономически изгодно. В Йордания е построен огромен завод, способен да извлича милиони тонове калиеви соли от Мъртво море.

Въпреки че натрият и калият са почти еднакво изобилни в скалите, има около 30 пъти по-малко калий от натрия в океана. Това се дължи по-специално на факта, че калиевите соли, съдържащи по-голям катион, са по-малко разтворими от натриевите соли, а калият е по-силно свързан в сложни силикати и алумосиликати в почвата поради йонообмен в глините. В допълнение, калият, който се извлича от скалите, се усвоява по-добре от растенията. Изчислено е, че от хиляда калиеви атома, освободени по време на химическо изветряне, само два достигат до морските басейни, а 998 остават в почвата. „Почвата абсорбира калий и в това се състои нейната чудотворна сила“, пише академик Александър Евгениевич Ферсман (1883–1945).

Калият е основен елемент от живота на растенията и развитието на дивите растения често е ограничено от наличието на калий. При липса на калий растенията растат по-бавно, листата им, особено старите, пожълтяват и стават кафяви по краищата, стъблото става тънко и крехко, а семената губят своята кълняемост. Плодовете на такова растение - това е особено забележимо при плодовете - ще бъдат по-малко сладки от тези на растенията, които са получили нормална доза калий. Липсата на калий се компенсира с торове.

Калиевите торове са основният вид продукти, съдържащи калий (95%). KCl е най-използваният, представляващ над 90% от калия, използван като тор.

Световното производство на калиеви торове през 2003 г. се оценява на 27,8 милиона тона (по отношение на K 2 O, съдържанието на калий в калиеви торове обикновено се превръща в K 2 O). От тях 33% са произведени в Канада. 13% от световното производство на калиеви торове се отчита от производствените асоциации Уралкалий и Беларускалий.

Характеристика на просто вещество и промишлено производство на метален калий.

Калият е мек, сребристо-бял метал с точка на топене 63,51 ° C и точка на кипене 761 ° C. Той придава на пламъка характерен червено-виолетов цвят, което се дължи на лекотата на възбуждане на външните му електрони.

Той е химически много активен, лесно взаимодейства с кислорода и се запалва при нагряване във въздуха. Основният продукт на тази реакция е калиев супероксид KO 2 .

С вода и разредени киселини калият взаимодейства с експлозия и запалване. Сярната киселина се редуцира до сероводород, сяра и серен диоксид, а азотната киселина до азотни оксиди и N 2 .

При нагряване до 200–350°C калият реагира с водород, за да образува KH хидрид. Металният калий се запалва в атмосфера на флуор, слабо взаимодейства с течен хлор, но експлодира при контакт с бром и триене с йод. Калият реагира с халкогени и фосфор. С графита при 250–500°C образува слоести съединения със състав C 8 K–C 60 K.

Калият се разтваря в течен амоняк (35,9 g в 100 ml при -70°C), за да образува ярко сини метастабилни разтвори с необичайни свойства. Това явление очевидно е наблюдавано за първи път от сър Хъмфри Дейви през 1808 г. Разтворите на калий в течен амоняк са широко изследвани, откакто са получени от Т. Уейл през 1863 г.

Калият не се разтваря в течни литий, магнезий, кадмий, цинк, алуминий и галий и не реагира с тях. С натрия той образува интерметално съединение KNa 2, което се топи с разлагане при 7 ° C. С рубидий и цезий калият дава твърди разтвори с минимални точки на топене около 35 ° C. С живака той образува амалгама, съдържаща два живака KHg 2 и KHg с точки на топене съответно 270 и 180°C.

Калият взаимодейства енергично с много оксиди, като ги редуцира до прости вещества. С алкохолите образува алкохолати.

За разлика от натрия, калият не може да се получи чрез електролиза на хлоридна стопилка, тъй като калият се разтваря много добре в стопения хлорид и не изплува на повърхността. Допълнителна трудност създава образуването на супероксид, който реагира с метален калий с експлозия, следователно методът за промишлено производство на метален калий се състои в редукция на разтопен калиев хлорид с метален натрий при 850 ° C.

Редукцията на калиев хлорид с натрий на пръв поглед противоречи на обичайния ред на реактивност (калият е по-реактивен от натрия). Въпреки това, при 850–880 ° C се установява равновесие:

Na(g) + K + (g) Na + (g) + K(g)

Тъй като калият е по-летлив, той се изпарява по-рано, което измества равновесието и насърчава реакцията. Калият може да се получи чрез фракционна дестилация в напълнена колона с 99,5% чистота, но обикновено се използва смес от калий и натрий за транспортиране. Сплавите, съдържащи 15–55% натрий, са (при стайна температура) течни, така че са по-лесни за транспортиране.

Понякога калият се редуцира от хлорид от други елементи, които образуват стабилни оксиди:

6KCl + 2Al + 4CaO = 3CaCl 2 + CaO Al 2 O 3 + 6K

Металният калий, който е по-труден и скъп за производство от натрия, се произвежда в много по-малки количества (световното производство е около 500 тона годишно). Една от най-важните области на приложение е производството на супероксид KO 2 чрез директно изгаряне на метала.

Металният калий се използва като катализатор при производството на някои видове синтетичен каучук, както и в лабораторната практика. Сплав от калий и натрий служи като охлаждаща течност в ядрени реактори. Също така е редуциращ агент при производството на титан.

Калият причинява тежки изгаряния на кожата. Ако и най-малките му трохи попаднат в очите, е възможна загуба на зрението. Запаленият поташ се залива с минерално масло или се покрива със смес от талк и натриев хлорид.

Калият се съхранява в херметически затворени кутии под слой дехидратиран керосин или минерално масло. Калиеви отпадъци се обезвреждат чрез третиране със сух етанол или пропанол, последвано от разлагане на получените алкохолати с вода.

Калиеви съединения.

Калият образува множество бинарни съединения и соли. Почти всички калиеви соли са силно разтворими. Изключения са:

KHC 4 H 4 O 6 - калиев хидроген тартарат

KClO 4 - калиев перхлорат

K 2 Na 6H 2 O - натриев дикалиев хексанитрокобалтат (III) хидрат

K 2 - калиев хексахлороплатинат (IV)

калиев оксид K 2 O образува жълтеникави кристали. Получава се чрез нагряване на калий с хидроксид, пероксид, нитрат или калиев нитрит:

2KNO 2 + 6K = 4K 2 O + N 2

Използва се и нагряване на смес от калиев азид KN 3 и калиев нитрит или окисление на калий, разтворен в течен амоняк с изчислено количество кислород.

Калиевият оксид е активатор на гъбестото желязо, което се използва като катализатор при синтеза на амоняк.

Калиев пероксидТрудно е да се получи K 2 O 2 от прости вещества, тъй като той лесно се окислява до супероксид KO 2, поради което се използва окисление на метал с NO. Най-добрият метод за получаването му обаче е количественото окисляване на метала, разтворен в течен амоняк.

Калиевият пероксид може да се разглежда като сол на двуосновна киселина H 2 O 2 . Следователно, когато взаимодейства с киселини или вода на студено, количествено се образува водороден прекис.

Калиев супероксид KO 2 (оранжев) се образува при нормалното изгаряне на метал във въздуха. Това съединение се използва като резервен източник на кислород в дихателни маски в мини, подводници и космически кораби.

При внимателно термично разлагане на KO 2 се образува сесквиоксид "K 2 O 3 "под формата на тъмен парамагнитен прах. Може да се получи и чрез окисление на метал, разтворен в течен амоняк, или чрез контролирано окисление на пероксид. Предполага се, че това е динапероксид-пероксид [(K +) 4 (O 2 2–)(O 2 –) 2].

Калиев озонид KO 3 може да се получи чрез действието на озон върху безводен калиев хидроксид на прах при ниска температура, последвано от екстракция на продукта (червен) с течен амоняк. Използва се като компонент на състави за регенерация на въздуха в затворени системи.

Калиев хидроксид KOH е силна основа и принадлежи към основите. Традиционното му наименование "каустик поташ" отразява корозивния ефект на това вещество върху живите тъкани.

В промишлеността калиевият хидроксид се получава чрез електролиза на водни разтвори на калиев хлорид или карбонат с железен или живачен катод (световното производство е около 0,7 милиона тона годишно). Калиевият хидроксид може да бъде изолиран от филтрата след отделяне на утайките, образувани при взаимодействието на калиев карбонат с калциев хидроксид или калиев сулфат с бариев хидроксид.

Калиевият хидроксид се използва за производството на течен сапун и различни калиеви съединения. В допълнение, той служи като електролит в алкални батерии.

Калиев флуорид KF образува редкия минерал каробиит. Калиевият флуорид се получава чрез взаимодействие на водни разтвори на флуороводород или амониев флуорид с калиев хидроксид или негови соли.

Калиевият флуорид се използва за синтеза на различни флуорсъдържащи калиеви съединения, като флуориращ агент в органичния синтез, а също и като компонент на киселинноустойчиви замазки и специални стъкла.

калиев хлорид KCl се среща в природата. Суровините за изолирането му са силвин, силвинит, карналит.

Калиевият хлорид се получава от силвинит по методите на галургия и флотация. Галургия (в превод от гръцки - "бизнес със сол") включва изучаването на състава и свойствата на естествените солни суровини и разработването на методи за промишлено производство на минерални соли от тях. Методът на халургично разделяне се основава на различната разтворимост на KCl и NaCl във вода при повишени температури. При нормална температура разтворимостта на калиеви и натриеви хлориди е почти еднаква. С повишаване на температурата разтворимостта на натриевия хлорид почти не се променя, а разтворимостта на калиевия хлорид се увеличава рязко. На студено се приготвя наситен разтвор от двете соли, след което се нагрява и с него се обработва силвинитът. В този случай разтворът се насища допълнително с калиев хлорид и част от натриевия хлорид се измества от разтвора, утаява се и се отделя чрез филтруване. Разтворът се охлажда и излишният калиев хлорид кристализира. Кристалите се отделят в центрофуги и се изсушават, а матерният разтвор се използва за преработка на нова порция силвинит. За изолиране на калиев хлорид този метод се използва по-широко от метода на флотация, който се основава на различна омокряемост на веществата.

Калиевият хлорид е най-разпространеният калиев тор. В допълнение към използването му като тор, той се използва главно за производството на калиев хидроксид чрез електролиза. От него се получават и други калиеви съединения.

Калиев бромид KBr се получава чрез взаимодействие на бром с калиев хидроксид в присъствието на амоняк, както и чрез взаимодействие на бром или бромиди с калиеви соли.

Калиевият бромид се използва широко във фотографията. Често служи като източник на бром в органичния синтез. Преди това калиевият бромид се използва като успокоително в медицината ("бром"). Монокристалите калиев бромид се използват в производството на призми за IR спектрометри, а също и като матрица при вземане на IR спектри на твърди вещества.

калиев йодид KI образува безцветни кристали, които стават жълтеникави на светлина поради окисление с атмосферен кислород и освобождаване на йод. Затова калиевият йодид се съхранява в тъмни стъклени бутилки.

Калиевият йодид се получава чрез взаимодействие на йод с калиев хидроксид в присъствието на мравчена киселина или водороден прекис, както и чрез обменни реакции на йодиди с калиеви соли. Окислява се с азотна киселина до калиев йодат KIO 3 . Калиевият йодид реагира с йод, за да образува водоразтворим комплекс К, а с хлор и бром дава съответно К и К.

Калиевият йодид се използва като лекарство в медицината и ветеринарната медицина. Той е реактив в йодометрията. Калиевият йодид е средство против запотяване във фотографията, електролитен компонент в електрохимични преобразуватели, добавка за повишаване на разтворимостта на йод във вода и полярни разтворители, микротор.

калиев сулфид K 2 S е силно разтворим във вода. По време на хидролизата създава алкална среда в разтвора:

K 2 S = 2K + + S 2– ; S 2– + H 2 O HS – + OH –

Калиевият сулфид лесно се окислява във въздуха и гори при запалване. Получава се чрез взаимодействие на калий или калиев карбонат със сяра без достъп на въздух, както и редукцията на калиев сулфат с въглерод.

Калиевият сулфид е компонент на фоточувствителните емулсии във фотографията. Използва се като аналитичен реагент за отделяне на метални сулфиди и като компонент на състави за обработка на кожи.

Когато водният разтвор се насити със сероводород, се образува калиев хидросулфид KHS, който може да се изолира като безцветни кристали. Използва се в аналитичната химия за разделяне на тежки метали.

При нагряване на калиев сулфид със сяра се получават жълти или червени калиеви полисулфиди KS. н (н= 2–6). Водни разтвори на калиеви полисулфиди могат да се получат чрез кипене на разтвори на калиев хидроксид или калиев сулфид със сяра. Когато калиевият карбонат се синтерова с излишък от сяра във въздуха, се образува така нареченият серен черен дроб - смес от KS ни K2S2O3.

Полисулфидите се използват за сулфидиране на стомана и чугун. Сярният черен дроб се използва като лекарство за лечение на кожни заболявания и като пестицид.

калиев сулфат K 2 SO 4 се среща естествено в находищата на калиева сол и във водите на солените езера. Може да се получи чрез обменна реакция между калиев хлорид и сярна киселина или сулфати на други елементи.

Калиевият сулфат се използва като тор. Това вещество е по-скъпо от калиевия хлорид, но не е хигроскопично и не се слепва, за разлика от калиевия хлорид, калиевият сулфат може да се използва на всяка почва, включително солена.

Стипца и други калиеви съединения се получават от калиев сулфат. Той е част от шихтата при производството на стъкло.

калиев нитрат KNO 3 е силен окислител. Често се нарича калиев нитрат. В природата се образува при разлагането на органични вещества в резултат на жизнената дейност на нитрифициращи бактерии.

Калиевият нитрат се получава чрез обменна реакция между калиев хлорид и натриев нитрат, както и чрез действието на азотна киселина или азотни газове върху калиев карбонат или хлорид.

Калиевият нитрат е отличен тор, съдържащ както калий, така и азот, но се използва по-малко от калиевия хлорид поради високата производствена цена. Калиевият нитрат се използва и за производството на черен барут и пиротехнически състави, при производството на кибрит и стъкло. Освен това се използва при консервирането на месни продукти.

Калиев карбонат K 2 CO 3 се нарича още поташ. Получава се чрез въздействието на въглероден диоксид върху разтвори на калиев хидроксид или суспензии на магнезиев карбонат в присъствието на калиев хлорид. Това е страничен продукт при преработката на нефелин в двуалуминиев оксид.

Значително количество калиев карбонат се намира в растителната пепел. Най-много калий има в слънчогледовата пепел - 36,3%. В пепелта от дърва за огрев калиевият оксид е много по-малко - от 3,2% (дърва за огрев от смърч) до 13,8% (дърва за огрев от бреза). Още по-малко калий има в торфената пепел.

Калиевият карбонат се използва главно за производството на висококачествено стъкло, използвано в оптични лещи, цветни телевизионни тръби и флуоресцентни лампи. Използва се и в производството на порцелан, багрила и пигменти.

Калиев перманганат KMnO 4 образува тъмновиолетови кристали. Разтворите на това вещество имат червено-виолетов цвят. Калиевият перманганат се получава чрез анодно окисляване на манган или фероманган в силно алкална среда.

Калиевият перманганат е силен окислител. Използва се като избелващ, избелващ и почистващ агент. Използва се и в органичния синтез, например при производството на захарин.

Калиев хидрид KH е бяло твърдо вещество, което се разлага на прости вещества при нагряване. Калиевият хидрид е най-силният редуциращ агент. Запалва се във влажен въздух и в среда с флуор или хлор. Калиевият хидрид може да се окисли дори със слаби окислители като вода и въглероден диоксид:

KH + H 2 O \u003d KOH + H 2

KH + CO 2 \u003d K (HCOO) (калиев формиат)

Калиевият хидрид също реагира с киселини и алкохоли и може да се запали. Редуцира сероводород, хлороводород и други вещества, съдържащи водород (I):

2KH + H 2 S = K 2 S + 2H 2

KH + HCl \u003d KCl + H 2

Калиевият хидрид се използва като редуциращ агент в неорганични и органични синтези.

Калиев цианид KCN, известен като калиев цианид, образува безцветни кристали, които са силно разтворими във вода и някои неводни разтворители. Във воден разтвор той постепенно се хидролизира с отделяне на циановодород HCN, а при кипене на водните разтвори се разлага на калиев формиат и амоняк.

В присъствието на калиев цианид могат да протичат не съвсем обикновени реакции, например медта реагира с вода, освобождавайки водород от нея и образувайки калиев дицианокупрат (I):

При подобни условия взаимодействието се осъществява и при златото. Вярно е, че този по-малко активен метал не може да се окислява от вода, но в присъствието на кислород той преминава в разтвор под формата на цианокомплекс - калиев дицианоаурат (I):

4Au + 8KCN + 2H 2 O + O 2 \u003d 4K + 4NaOH

Калиевият цианид се получава чрез взаимодействие на циановодород с излишък от калиев хидроксид. Той е реагент за извличане на сребро и злато от бедни руди, компонент на електролити за пречистване на платина от сребро и за галванично позлатяване и сребро. Калиевият цианид се използва като реагент в химичния анализ за определяне на сребро, никел и живак.

Калиевият цианид е силно токсичен. Смъртоносната доза за хора е 120 mg.

Комплексни съединения. Калият образува най-стабилните комплексни съединения с полидентатни лиганди (молекули или йони, които могат да се комбинират с атом чрез няколко връзки), например с макроциклични полиестери (кроун етери).

Краун етерите (от английски crown - корона) съдържат повече от 11 атома в цикъла, от които поне четири са кислородни атоми. В тривиалните имена на краун етери общият брой атоми в цикъла и броят на кислородните атоми се означават с цифри, които се поставят съответно преди и след думата "краун". Такива имена са много по-кратки от систематичните. Например 12-краун-4 (фиг. 1) се нарича 1,4,7,10,13-тетраоксоциклододекан според международната номенклатура.

Ориз. един. ГРАФИЧНА ФОРМУЛАсъединения 12-краун-4.

Краун етерите образуват стабилни комплекси с метални катиони. В този случай катионът се включва във вътрешномолекулната кухина на краун етера и се задържа там поради йон-диполно взаимодействие с кислородни атоми. Най-стабилни са комплексите с катиони, чиито геометрични параметри съответстват на краун етерната кухина. Най-стабилните комплекси с калиевия катион образуват краун етери, съдържащи 6 кислородни атома, например 18-краун-6 (фиг. 2).

Ориз. 2. ГРАФИЧНА ФОРМУЛАкалиев комплекс 18-краун-6 .

Биологичната роля на калия(и натрий). Калият заедно с натрия регулират метаболитните процеси в живите организми. В човешкото тяло клетките съдържат голямо количество калиеви йони (0,12–0,16 mol/l), но сравнително малко натриеви йони (0,01 mol/l). Съдържанието на натриеви йони е много по-високо в извънклетъчната течност (около 0,12 mol / l), следователно калиевите йони контролират вътреклетъчната активност, а натриевите йони контролират междуклетъчната активност. Тези йони не могат да се заменят взаимно.

Наличието на натриево-калиев градиент от вътрешната и външната страна на клетъчната мембрана води до появата на потенциална разлика от противоположните страни на мембраната. Нервните влакна са способни да предават импулси, а мускулите са способни да се съкращават именно поради наличието на вътрешен отрицателен заряд по отношение на външната повърхност на мембраната. По този начин в тялото натриевите и калиеви йони упражняват физиологичен контрол и задействат. Те допринасят за предаването на нервните импулси. Човешката психика зависи от баланса на натриеви и калиеви йони в организма. Концентрацията на натриеви и калиеви йони, задържани и екскретирани през бъбреците, се контролира от определени хормони. По този начин минералокортикоидите допринасят за увеличаване на освобождаването на калиеви йони и намаляване на освобождаването на натриеви йони.

Калиевите йони са част от ензими, които катализират трансфера (транспорта) на йони през биомембрани, редокс и хидролитични процеси. Те също така служат за поддържане структурата на клетъчните стени и контрол на тяхното състояние. Натриевият йон активира няколко ензима, които калият не може да активира, точно както натриевият йон не може да действа върху калий-зависимите ензими. Когато тези йони навлязат в клетката, те се свързват от съответните лиганди според тяхната химическа активност. Ролята на такива лиганди се играе от макроциклични съединения, чиито моделни аналози са краун етери. Някои антибиотици (като валиномицин) транспортират калиеви йони в митохондриите.

Установено е, че за работата на (Na + –K +)-АТФ-аза (аденозинтрифосфатаза) е необходим едновременно мембранен ензим, който катализира хидролизата на АТФ, натриеви и калиеви йони. Транспортната АТФ-аза свързва и освобождава натриеви и калиеви йони на определени етапи от ензимната реакция, тъй като афинитетът на активните центрове на ензима към натриеви и калиеви йони се променя с протичането на реакцията. В същото време структурните промени в ензима водят до факта, че натриевите и калиеви катиони се приемат от едната страна на мембраната и се освобождават от другата. По този начин, едновременно с хидролизата на АТФ, има и селективно движение на катиони на алкални елементи (работата на така наречената Na-K помпа).

Дневната нужда от калий при дете е 12-13 mg на 1 kg тегло, а при възрастен - 2-3 mg, т.е. 4-6 пъти по-малко. Човек получава по-голямата част от необходимия му калий от храната от растителен произход.

Елена Савинкина

Тази статия ще характеризира калия от гледна точка на физиката и химията. Първата от тези науки изучава механичните и външните свойства на веществата. И второто - тяхното взаимодействие помежду си - е химия. Калият е деветнадесетият елемент в периодичната таблица. Той принадлежи към Тази статия ще разгледа електронната формула на калия и поведението му с други вещества и т.н. Това е един от най-активните метали. Науката, която се занимава с изучаването на този и други елементи, е химията. Клас 8 предвижда изучаването на техните свойства. Ето защо тази статия ще бъде полезна за студентите. И така, да започваме.

Характеристики на калия от гледна точка на физиката

Това е просто вещество, което при нормални условия е в твърдо агрегатно състояние. Точката на топене е шестдесет и три градуса по Целзий. Този метал кипи, когато температурата достигне седемстотин шестдесет и един градуса по Целзий. Въпросното вещество има сребристо-бял цвят. Има метален блясък.

Плътността на калия е осемдесет и шест стотни от грам на кубичен сантиметър. Това е много лек метал. Формулата на калия е много проста – той не образува молекули. Това вещество се състои от атоми, които са разположени близо един до друг и имат кристална решетка. Атомната маса на калия е тридесет и девет грама на мол. Твърдостта му е много ниска - лесно се реже с нож, като сирене.

Калий и химия

Нека започнем с факта, че калият е химичен елемент, който има много висока химична активност. Не можете дори да го съхранявате на открито, тъй като той веднага започва да реагира с веществата, които го заобикалят. Калият е химичен елемент, който принадлежи към първата група и четвъртия период на периодичната таблица. Има всички свойства, които са характерни за металите.

Взаимодействие с прости вещества

Те включват: кислород, азот, сяра, фосфор, халогени (йод, флуор, хлор, бром). За да разгледаме взаимодействието на калия с всеки от тях. Взаимодействието с кислорода се нарича окисление. По време на тази химическа реакция калият и кислородът се изразходват в моларно съотношение четири части към едно, което води до образуването на оксид на въпросния метал в количество от две части. Това взаимодействие може да се изрази с помощта на следното уравнение на реакцията: 4K + O2 = 2K2O. При изгаряне на калий може да се наблюдава ярко лилав пламък.

Следователно тази реакция се счита за качествена за определяне на калий. Реакциите с халогени се наричат според имената на тези химични елементи: това са йодиране, флуориране, хлориране, бромиране. Тези взаимодействия могат да се нарекат реакции на добавяне, тъй като атомите на две различни вещества се комбинират в едно. Пример за такъв процес е реакцията между калий и хлор, която води до образуването на хлорид на въпросния метал. За да се осъществи това взаимодействие, е необходимо да се вземат тези два компонента - два мола от първия и един от втория. В резултат на това се образуват два мола от калиевото съединение. Тази реакция се изразява чрез следното уравнение: 2K + CI2 = 2KCI. С азота калият може да образува съединения при изгаряне на открито. По време на тази реакция въпросният метал и азот се изразходват в моларно съотношение от шест части към едно; в резултат на това взаимодействие се образува калиев нитрид в количество от две части. Това може да се покаже като следното уравнение: 6K + N2 = 2K3N. Това съединение е зелено-черни кристали. С фосфора въпросният метал реагира по същия принцип. Ако вземем три мола калий и един мол фосфор, получаваме един мол фосфид. Това химично взаимодействие може да бъде написано като следното уравнение на реакцията: 3K + P = K3P. В допълнение, калият може да реагира с водород, образувайки хидрид. Като пример може да се даде следното уравнение: 2K + H2 \u003d 2KN. Всички реакции на присъединяване протичат само при наличие на високи температури.

Взаимодействие със сложни вещества

Характеристиката на калия от гледна точка на химията предвижда разглеждането на тази тема. Калият може да реагира с вода, киселини, соли, оксиди. При всички тях въпросният метал реагира по различен начин.

калий и вода

Този химичен елемент реагира бурно с него. В този случай се образува хидроксид, както и водород. Ако вземем два мола калий и вода, получаваме същото количество и един мол водород. Това химично взаимодействие може да се изрази със следното уравнение: 2K + 2H2O = 2KOH = H2.

Реакции с киселини

Тъй като калият е активен метал, той лесно измества водородните атоми от техните съединения. Пример може да бъде реакцията, която възниква между въпросното вещество и солната киселина. За да го извършите, трябва да вземете два мола калий, както и киселина в същото количество. В резултат на това се образуват два мола и водород - един мол. Този процес може да се запише по следния начин: 2K + 2HCI = 2KCI + H2.

Калий и оксиди

С тази група неорганични вещества въпросният метал реагира само при значително нагряване. Ако атомът на метала, който е част от оксида, е по-пасивен от този, за който говорим в тази статия, всъщност възниква реакция на обмен. Например, ако вземем два мола калий и един мол меден оксид, тогава в резултат на тяхното взаимодействие може да се получи един мол от оксида на въпросния химичен елемент и чист меден оксид. Това може да се покаже под формата на следното уравнение: 2K + CuO = K2O + Cu. Тук се проявяват силните редуциращи свойства на калия.

Взаимодействие с бази

Калият може да реагира с метални хидроксиди, които са разположени вдясно от него в електрохимичната серия на активност. В този случай се проявяват и неговите възстановителни свойства. Например, ако вземем два мола калий и един мол бариев хидроксид, тогава в резултат на реакцията на заместване ще получим вещества като калиев хидроксид в количество от два мола и чист барий (един мол) - той ще се утаи . Представеното химично взаимодействие може да се покаже като следното уравнение: 2K + Ba(OH)2 = 2KOH + Ba.

Реакции със соли

В този случай калият все още показва свойствата си на силен редуциращ агент. Замествайки атомите на химически по-пасивни елементи, ви позволява да получите чист метал. Например, ако добавите в количество от два мола три мола калий, тогава в резултат на тази реакция ще получим три мола калиев хлорид и два мола алуминий. Този процес може да се изрази с уравнение, както следва: 3К + 2АІСІ3 = 3КІ2 + 2АІ.

Реакции с мазнини

Ако към което и да е органично вещество от тази група се добави калий, той също ще измести един от водородните атоми. Например, когато стеаринът се смеси с въпросния метал, се образуват калиев стеарат и водород. Полученото вещество се използва за направата на течен сапун. Това е мястото, където характеризирането на калия и неговите взаимодействия с други вещества завършва.

Използването на калий и неговите съединения

Както всички метали, този, който се обсъжда в тази статия, е необходим за много промишлени процеси. Основната употреба на калий се среща в химическата промишленост. Поради високата си химична активност, изразени алкалнометални и редуциращи свойства, той се използва като реагент за много взаимодействия и получаване на различни вещества. В допълнение, сплави, съдържащи калий, се използват като охладители в ядрени реактори. Металът, разгледан в тази статия, намира приложение и в електротехниката. В допълнение към всичко по-горе, той е един от основните компоненти на торове за растения. В допълнение, неговите съединения се използват в голямо разнообразие от индустрии. И така, при добива на злато се използва калиев цианид, който служи като реагент за отделяне на ценни метали от рудите. Фосфатите на разглеждания химичен елемент са компоненти на различни почистващи продукти и прахове. Кибритът съдържа хлорат на този метал. При производството на филми за стари камери е използван бромидът на въпросния елемент. Както вече знаете, той може да се получи чрез бромиране на калий при високи температури. В медицината се използва хлорид на този химичен елемент. При производството на сапун - стеарат и други мастни производни.

Получаване на въпросния метал

В наши дни калият се добива в лаборатории по два основни начина. Първият е да се възстанови от хидроксид с помощта на натрий, който е химически дори по-активен от калия. И второто е получаването му от хлорид, също с помощта на натрий. Ако добавите същото количество натрий към един мол калиев хидроксид, се образува един мол натриев алкален и чист калий. Уравнението за тази реакция е следното: KOH + Na = NaOH + K. За да проведете реакцията от втори тип, трябва да смесите хлорида на въпросния метал и натрия в равни моларни пропорции. В резултат на това се образуват вещества като кухненска сол и калий в същото съотношение. Това химично взаимодействие може да се изрази с помощта на следното уравнение на реакцията: KSI + Na = NaCl + K.

Структурата на калия

Атомът на този химичен елемент, както всички останали, се състои от ядро, което съдържа протони и неутрони, както и електрони, които се въртят около него. Броят на електроните винаги е равен на броя на протоните, които са вътре в ядрото. Ако някой електрон се отдели или присъедини към атома, тогава той вече престава да бъде неутрален и се превръща в йон. Те са два вида: катиони и аниони. Първите са заредени положително, докато вторите са заредени отрицателно. Ако електрон се присъедини към атом, тогава той се превръща в анион, но ако някой от електроните напусне своята орбита, неутралния атом става катион. Тъй като поредният номер на калий, според периодичната таблица, е деветнадесет, има същия брой протони в ядрото на този химичен елемент. Следователно можем да заключим, че около ядрото има деветнадесет електрона. Броят на протоните, които се съдържат в структурата на атома, може да се определи чрез изваждане на поредния номер на химичния елемент от атомната маса. Така че можем да заключим, че има двадесет протона в калиевото ядро. Тъй като металът, разглеждан в тази статия, принадлежи към четвъртия период, той има четири орбити, върху които са равномерно разпределени електрони, които винаги са в движение. Схемата на калия е следната: два електрона са разположени в първата орбита, осем във втората; както и в третата, в последната, четвъртата, орбита се върти само един електрон. Това обяснява високото ниво на химическа активност на този метал - последната му орбита не е напълно запълнена, така че има тенденция да се комбинира с всякакви други атоми, в резултат на което техните електрони на последните орбити ще станат общи.

Къде може да се намери този елемент в природата?

Тъй като има изключително висока химическа активност, той не се среща никъде на планетата в чист вид. Може да се разглежда само като част от различни съединения. калий в земната кора е 2,4 процента. Най-често срещаните минерали, съдържащи калий, са салвинит и карналит. Първият има следната химична формула: NaCl.KCl. Има пъстър цвят и се състои от множество кристали с различни цветове. В зависимост от съотношението на калиев хлорид и натрий, както и от наличието на примеси, той може да съдържа червени, сини, розови, оранжеви компоненти. Вторият минерал - карналит - изглежда като прозрачни, бледо сини, светло розови или бледо жълти кристали. Химическата му формула изглежда така: KCl.MgCl2.6H2O. Това е кристален хидрат.

Ролята на калия в организма, симптоми на дефицит и излишък

Заедно с натрия поддържа водно-солевия баланс на клетката. Участва и в предаването между мембраните на нервния импулс. Освен това регулира киселинно-алкалния баланс в клетката и в целия организъм като цяло. Участва в метаболитните процеси, противодейства на появата на отоци, влиза в състава на цитоплазмата - около петдесет процента от нея - солта на въпросния метал. Основните признаци, че в организма липсва калий, са подуване, появата на заболяване като воднянка, раздразнителност и нарушения във функционирането на нервната система, инхибиране на реакцията и увреждане на паметта.

В допълнение, недостатъчното количество от този микроелемент влияе неблагоприятно на сърдечно-съдовата и мускулната система. Липсата на калий за много дълго време може да провокира инфаркт или инсулт. Но поради излишък на калий в организма може да се развие язва на тънките черва. За да балансирате диетата си по такъв начин, че да получавате нормално количество калий, трябва да знаете кои храни го съдържат.

Храни с високо съдържание на въпросния микроелемент

На първо място, това са ядки, като кашу, орехи, лешници, фъстъци, бадеми. Освен това голямо количество от него се съдържа в картофите. В допълнение, калий се съдържа в сушени плодове като стафиди, сушени кайсии, сини сливи. Кедровите ядки също са богати на този елемент. Също така високата му концентрация се наблюдава в бобовите растения: боб, грах, леща. Морските водорасли също са богати на този химичен елемент. Други продукти, съдържащи този елемент в големи количества, са зеленият чай и какаото. Освен това се намира във високи концентрации в много плодове, като авокадо, банани, праскови, портокали, грейпфрути и ябълки. Много зърнени култури са богати на въпросния микроелемент. Това е предимно перлен ечемик, както и пшеничен и елда. Магданозът и брюкселското зеле също са с високо съдържание на калий. Освен това се съдържа в морковите и пъпешите. Лукът и чесънът имат значително количество от разглеждания химичен елемент. Кокошите яйца, млякото и сиренето също са с високо съдържание на калий. Дневната норма на този химичен елемент за обикновения човек е от три до пет грама.

Заключение

След като прочетохме тази статия, можем да заключим, че калият е изключително важен химичен елемент. Необходим е за синтеза на много съединения в химическата промишленост. Освен това се използва в много други индустрии. Също така е много важно за човешкото тяло, така че трябва редовно и в необходимото количество да отидете там с храна.

В природата калият се среща само в съединения с други елементи, например в морска вода, както и в много минерали. Той се окислява много бързо на въздух и реагира много лесно, особено с вода, образувайки основа.

По много свойства калият е много близък до натрия, но от гледна точка на биологичната функция и използване от клетките на живите организми те са антагонистични.

История и произход на името

Калиеви съединения се използват от древни времена. И така, производството на поташ (който се използва като перилен препарат) съществува още през 11 век. Пепелта, образувана при изгарянето на слама или дърва, се третира с вода и полученият разтвор (луга) се изпарява след филтриране. Сухият остатък, освен калиев карбонат, съдържа калиев сулфат K 2 SO 4, сода и калиев хлорид KCl.

Място на раждане

Най-големите находища на калий се намират в Канада (производител PotashCorp), Русия (PJSC Uralkali, Березники, Соликамск, Пермска територия, Verkhnekamskoye поташ находище), Беларус (PO Belaruskali, Soligorsk, Starobinskoye поташни находища).

Касова бележка

Калият, подобно на други алкални метали, се получава чрез електролиза на разтопени хлориди или основи. Тъй като хлоридите имат по-висока точка на топене (600-650 ° C), електролизата на разтопени основи често се извършва с добавяне на сода или поташ (до 12%). При електролизата на разтопени хлориди разтопеният калий се отделя на катода, а хлорът се освобождава на анода:

K + + e − → K (\displaystyle (\mathsf (K^(+)+e^(-)\rightarrow K))) 2 C l − → C l 2 (\displaystyle (\mathsf (2Cl^(-)\rightarrow Cl_(2))))

По време на електролизата на алкали, разтопен калий също се отделя на катода и кислород на анода:

4 O H − → 2 H 2 O + O 2 (\displaystyle (\mathsf (4OH^(-)\rightarrow 2H_(2)O+O_(2))))

Водата от стопилката бързо се изпарява. За да се предотврати взаимодействието на калия с хлора или кислорода, катодът е направен от мед и над него е поставен меден цилиндър. Образуваният калий в стопена форма се събира в цилиндъра. Анодът също е направен под формата на цилиндър от никел (при електролиза на основи) или графит (при електролиза на хлориди).

Методите за термохимично възстановяване също са от голямо индустриално значение:

N a + K O H → N 2 380 − 450 o C N a O H + K (\displaystyle (\mathsf (Na+KOH(\xrightarrow[(N_(2))](380-450^(o)C))NaOH+ K )))

и възстановяване от стопилка на калиев хлорид с калциев карбид, алуминий или силиций.

Физични свойства

Калият е сребрист метал с характерен блясък върху прясно оформена повърхност. Много лек и лек. Относително добре разтворим в , образувайки амалгами . Въведен в пламъка на горелката, калият (както и неговите съединения) оцветява пламъка в характерен розово-виолетов цвят.

Взаимодействие с прости вещества

Калият при стайна температура реагира с атмосферния кислород, халогени; практически не реагира с азот (за разлика от лития и натрия). При умерено нагряване той реагира с водород, за да образува хидрид (200-350 ° C):

2 K + H 2 ⟶ 2 K H (\displaystyle (\mathsf (2K+H_(2)\longrightarrow 2KH))) 2 K + 2 N H 3 ⟶ 2 K N H 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (2K+2NH_(3)\longrightarrow 2KNH_(2)+H_(2))))

Металният калий реагира с алкохоли, за да образува алкохолати:

2 K + 2 C 2 H 5 O H ⟶ 2 C 2 H 5 O K + H 2 (\displaystyle (\mathsf (2K+2C_(2)H_(5)OH\longrightarrow 2C_(2)H_(5)OK+H_ (2)\стрелка нагоре)))

Алкалнометалните алкохолати (в случая калиев етанолат) са много силни основи и се използват широко в органичния синтез.

Съединения с кислород

K + O 2 ⟶ K O 2 (\displaystyle (\mathsf (K+O_(2)\longrightarrow KO_(2))))

калиев оксидможе да се получи чрез нагряване на метала до температура не по-висока от 180 ° C в среда, съдържаща много малко кислород, или чрез нагряване на смес от калиев супероксид с калиев метал:

K O 2 + 3 K ⟶ 2 K 2 O (\displaystyle (\mathsf (KO_(2)+3K\longrightarrow 2K_(2)O)))

Калиевите оксиди имат изразени основни свойства, реагират бурно с вода, киселини и киселинни оксиди. Те нямат практическа стойност. Пероксидите са жълтеникаво-бели прахове, които, разтворими във вода, образуват основи и водороден прекис:

K 2 O 2 + 2 H 2 O ⟶ 2 K O H + H 2 O 2 (\displaystyle (\mathsf (K_(2)O_(2)+2H_(2)O\longrightarrow 2KOH+H_(2)O_(2) ))) 4 K O 2 + 2 H 2 O ⟶ 4 K O H + 3 O 2 (\displaystyle (\mathsf (4KO_(2)+2H_(2)O\longrightarrow 4KOH+3O_(2)\uparrow ))) 4 K O 2 + 2 C O 2 ⟶ 2 K 2 C O 3 + 3 O 2 (\displaystyle (\mathsf (4KO_(2)+2CO_(2)\longrightarrow 2K_(2)CO_(3)+3O_(2)\uparrow )))

Способността да се обменя въглероден диоксид с кислород се използва в изолационни противогази и на подводници. Като абсорбер се използва еквимоларна смес от калиев супероксид и натриев пероксид. Ако сместа не е еквимоларна, тогава в случай на излишък от натриев пероксид ще се абсорбира повече газ, отколкото ще се освободи (когато се абсорбират два обема CO 2, се освобождава един обем O 2) и налягането в затворения пространството ще намалее и в случай на излишък от калиев супероксид (когато се абсорбират два обема CO 2 се отделят три обема O 2) се отделя повече газ, отколкото се абсорбира и налягането се повишава.

В случай на еквимоларна смес (Na 2 O 2: K 2 O 4 \u003d 1: 1), обемите на абсорбираните и отделяните газове ще бъдат равни (когато се абсорбират четири обема CO 2, четири обема O 2 са освободен).

Пероксидите са силни окислители, така че се използват за избелване на тъкани в текстилната промишленост.

Пероксидите се получават чрез калциниране на метали във въздух, освободен от въглероден диоксид.

Известен е също калиев озонид KO 3, оранжево-червен на цвят. Може да се получи чрез взаимодействие на калиев хидроксид с озон при температура не по-висока от 20 ° C:

4 K O H + 4 O 3 ⟶ 4 K O 3 + O 2 + 2 H 2 O (\displaystyle (\mathsf (4KOH+4O_(3)\longrightarrow 4KO_(3)+O_(2)+2H_(2)O)) )

Калиевият озонид е много силен окислител, например той окислява елементарната сяра до сулфат и дисулфат още при 50 °C:

6 K O 3 + 5 S ⟶ K 2 S O 4 + 2 K 2 S 2 O 7 (\displaystyle (\mathsf (6KO_(3)+5S\longrightarrow K_(2)SO_(4)+2K_(2)S_(2 )O_(7))))

Хидроксид

Калиев хидроксид (или каустик поташ) е твърд, бял, непрозрачен, силно хигроскопичен кристал, който се топи при 360°C. Калиевият хидроксид е основа. Разтваря се добре във вода с отделяне на голямо количество топлина. Разтворимостта на поташ каустик при 20 °C в 100 g вода е 112 g.

Приложение

Течност при стайна температура, сплав от калий и натрий се използва като охладител в затворени системи, като атомни електроцентрали с бързи неутрони. В допълнение, неговите течни сплави с рубидий и цезий са широко използвани. Съставът на сплавта: натрий 12%, калий 47%, цезий 41% - има рекордно ниска точка на топене от −78 °C.
Калиеви съединения са най-важният биогенен елемент и затова се използват като торове. Калият е един от трите основни елемента, които са от съществено значение за растежа на растенията, заедно с азота и фосфора. За разлика от азота и фосфора, калият е основният клетъчен катион. С неговия дефицит в растението се нарушава преди всичко структурата на мембраните на хлоропластите, клетъчните органели, в които се извършва фотосинтезата. Външно това се проявява в пожълтяване и последваща смърт на листата. С въвеждането на калиеви торове в растенията се увеличава вегетативната маса, производителността и устойчивостта на вредители.
Калиевите соли се използват широко в галванопластиката, тъй като въпреки относително високата им цена, те често са по-разтворими от съответните натриеви соли и следователно осигуряват интензивна работа на електролитите при повишена плътност на тока.

Важни връзки

Калиевият бромид се използва в медицината и като успокоително средство за нервната система.
Калиевият хидроксид (каустик поташ) се използва в алкални батерии и за изсушаване на газове.
Калиевият карбонат (поташ) се използва като тор, при топене на стъкло, като фуражна добавка за домашни птици.
Калиевият хлорид (силвин, "калиева сол") се използва като тор.
Калиев нитрат (калиев нитрат) - тор, компонент на черен прах.
Калиевият перхлорат и хлорат (бертолетова сол) се използват в производството на кибрит, ракетен прах, осветителни заряди, експлозиви и галванопластика.
Калиев бихромат (хромен) - силен окислител, използван за приготвяне на "хромна смес" за миене на химически съдове и при обработката на кожи (щавене). Също така се използва за отстраняване на амоняк, сероводород и фосфин от ацетилена в ацетиленови инсталации.

Калиевият перманганат е силен окислител, използван като антисептик в медицината и за лабораторно производство на кислород.
Натриево-калиев тартарат (сол на Рошел) като пиезоелектрик.
Калиев дихидрофосфат и дидеутерофосфат под формата на монокристали в лазерната технология.
Калиев пероксид и калиев супероксид се използват за регенерация на въздуха в подводници и в изолационни противогази (абсорбира въглероден диоксид с освобождаване на кислород).
Калиевият флуороборат е важен флюс за спояване на стомани и цветни метали.
Калиевият цианид се използва в галванопластиката (посребряване, позлатяване), добива на злато и нитрокарбюризация на стомана.
Калият, заедно с калиевия пероксид, се използва при термохимичното разлагане на водата на водород и кислород (калиев цикъл "Gas de France", Франция).
Калиев сулфат - използва се като тор.

Биологична роля

Калият е най-важният биогенен елемент, особено в растителния свят. При липса на калий в почвата растенията се развиват много слабо, добивът намалява, така че около 90% от извлечените калиеви соли се използват като торове.

Калият е открит през есента на 1807 г. от английския химик Дейви по време на електролизата на твърд поташ. След като навлажни каустик поташ, ученият изолира метала, който даде името калий,намеквайки за производство поташ(необходима съставка за производството на перилни препарати) от пепел. Металът получава обичайното си име две години по-късно, през 1809 г., инициаторът на преименуването на веществото е L.V. Гилбърт, който предложи името калий(от арабски ал-кали- поташ).

Калият (лат. Kalium) е мек алкален метал, елемент от главната подгрупа на група I, период IV на периодичната система на химичните елементи D.I. Менделеев, има атомен номер 19 и обозначението - Да се.

Да бъдеш сред природата

Калият в свободно състояние не се среща в природата, той е част от всички клетки. Доста често срещан метал, той заема 7-мо място по съдържание в земната кора (калоризатор). Основните доставчици на калий са Канада, Беларус и Русия, които имат големи находища на това вещество.

Физични и химични свойства

Калият е нискотопим, сребристо-бял метал. Склонен е да рисува открит огън в ярко лилаво-розов цвят.

Калият има висока химична активност, той е силен редуциращ агент. При реакция с вода възниква експлозия, когато е изложен на въздух за дълго време, той е напълно унищожен. Следователно, калият изисква определени условия за съхранение - той се излива със слой керосин, силикон или бензин, за да се изключи контакт с вода и атмосфера, която е вредна за метала.

Основните хранителни източници на калий са сушени, фъстъчено масло, цитрусови плодове, всички зелени листни зеленчуци,. В рибата има много калий и. Като цяло, калият е част от почти всички растения. и - шампиони по съдържание на калий.

дневна нужда от калий

Дневната нужда на човешкото тяло от калий зависи от възрастта, физическото състояние и дори от местоживеенето. Възрастните здрави хора се нуждаят от 2,5 g калий, бременните жени - 3,5 g, спортистите - до 5 g калий дневно. Количеството калий, необходимо за подрастващите, се изчислява според теглото - 20 mg калий на 1 kg телесно тегло.

Полезни свойства на калия и неговия ефект върху тялото

Калият участва в процеса на провеждане на нервните импулси и предаването им на инервираните органи. Насърчава по-добра мозъчна дейност, подобрявайки нейното снабдяване. Има положителен ефект при много алергични състояния. Калият е от съществено значение за контракциите на скелетните мускули. Калият регулира съдържанието на соли, основи и киселини в организма, което помага за намаляване на отока.

Калият се съдържа във всички вътреклетъчни течности, необходим е за нормалното функциониране на меките тъкани (мускули, кръвоносни съдове и капиляри, ендокринни жлези и др.)

Усвояване на калий

Калият се абсорбира в тялото от червата, където влиза с храната, и се екскретира с урината, обикновено в същото количество. Излишният калий се изхвърля от тялото по същия начин, не се задържа и не се натрупва. Пречките за нормалното усвояване на калий могат да служат като прекомерна консумация на кафе, захар, алкохол.

Взаимодействие с другите

Калият работи в тясна връзка с натрия и магнезия, с увеличаване на концентрацията на калий, натрият бързо се отделя от тялото, а намаляването на количеството магнезий може да наруши усвояването на калий.

Признаци на калиев дефицит

Недостигът на калий в организма се характеризира с мускулна слабост, умора, понижен имунитет, смущения в работата на миокарда, нарушения на кръвното налягане, учестено и затруднено дишане. Кожата може да се отлепи, увреждането не зараства добре, косата става много суха и чуплива. Има нарушения в работата на стомашно-чревния тракт - гадене, повръщане, лошо храносмилане до гастрит и язва.

Признаци на излишък на калий

Излишъкът на калий възниква при предозиране на лекарства, съдържащи калий, и се характеризира с невромускулни нарушения, прекомерно изпотяване, възбудимост, раздразнителност и сълзливост. Човек постоянно изпитва чувство на жажда, което води до често уриниране. Стомашно-чревният тракт реагира с чревни колики, редуване на запек и диария.

Използването на калий в живота

Калият под формата на основни съединения се използва широко в медицината, селското стопанство и промишлеността. Поташните торове са необходими за нормалния растеж и узряване на растенията и добре познатите калиев перманганат, това не е нищо повече от калиев перманганат, изпитан във времето антисептик.