Свойства калия

Калием называется элемент, находящийся в периодической системе Менделеева под 19-ым номером. Вещество принято обозначать заглавной буквой К (от латинского Kalium). В русской химической номенклатуре настоящее название элемента появилось благодаря Г.И. Гессу в 1831 году. Изначально калий называли «аль-кали», что в переводе с арабского означает «зола растений». Именно едкий кали стал материалом для самого первого получения вещества. Едкий кали, в свою очередь, добывался из поташа, который являлся продуктами горения растений (карбонат калия). Его первооткрывателем стал Х. Дэви. Стоит отметить, что карбонат калия является прототипом современного моющего средства. Позже он использовался для удобрений, используемых в сельском хозяйстве, в производстве стекла и других целей. В настоящее поташ – это пищевая добавка, прошедшая официальную регистрацию, а калий научились добывать совершенно другими путями.

В природе калий можно обнаружить только в виде соединений с другими элементами (например, морская вода, или минералы), свободный его вид не встречается вообще. Он способен в достаточно короткий промежуток времени окисляться на открытом воздухе, а также вступать в химические реакции (например, при взаимодействии калия с водой, образуется щелочь).

Таблица 1.Запасы калийных солей (млн т в пересчете на к2о) и среднее содержание к2о в рудах, % 
Страна, часть светаЗапасы общиеЗапасы подтвержденныеИх % от мираСреднее содержание
1 2 3 4 5
Россия 19118 3658 31,4 17,8
Европа 3296 2178 18,5 -
Беларусь 1568 1073 9,1 16
Великобритания 30 23 0,2 14
Германия 1200 730 6,2 14
Испания 40 20 0,2 13
Италия 40 20 0,2 11
Польша 10 10 0,1 12
Украина 375 292 2,5 11
Франция 33 10 0,1 15
Азия 2780 1263 10,8
Израиль 600 44 0,4 1,4
Иордания 600 44 0,4 1,4
Казахстан 102 54 0,5 8
Китай 320 320 2,7 12
Таиланд 150 75 0,6 2,5
Туркменистан 850 633 5,4 11
Узбекистан 159 94 0,8 12
Африка 179 71 0,6
Конго 40 10 0,1 15
Тунис 34 19 0,2 1,5
Эфиопия 105 42 >0,4 25

Америка

14915 4548 38,7 -
Аргентина 20 15 0,1 12
Бразилия 160 50 0,4 15
Канада 14500 4400 37,5 23
Мексика 10 - 0 12
США 175 73 0,6 12
Чили 50 10 0,1 3
Итого: 40288 11744 100 -

Описание калия

Калий в виде простого вещества представляет собой щелочной металл. Для него характерен серебристо-белый окрас. На свежей поверхности моментально появляется блеск. Калий является мягким металлом, легко поддающимся плавлению. Если вещество или его соединения поместить в пламя горелки, то огонь приобретет розово-фиолетовый цвет.

Фото калия

Физические свойства калия

Калий очень мягкий металл, который легко разрезать обычным ножом. Его твердость по Бринеллю составляет 400 кн/м2 (или 0,04 кгс/мм2). Он имеет объемноцентрированную кубическую кристаллическую решетку (5=5,33 А). Его плотность составляет 0,862 г/см3 (200С). Вещество начинает плавиться при температуре в 63,550С, закипать – при 7600С. Имеет коэффициент термического расширения, который равняется 8,33*10-5 (0-500С). Его удельная теплоемкость при температуре в 200С составляет 741,2 дж/(кг*К) или же 0,177 кал/(г*0С). При той же температуре имеет удельное электросопротивление, равное 7,118*10-8ом*м. Температурный коэффициент электросопротивления металла составляет 5,8*10-15.

Калий образует кристаллы кубической сингонии, пространственная группа I m3m, параметры ячейки a = 0,5247 нм, Z = 2.

Химические свойства

Калий является щелочным металлом. В связи с этим, металлические свойства калия проявляются типично, так же, как и других подобных металлов. Элемент проявляет свою сильную химическую активность, а кроме этого, также выступает в роли сильного восстановителя Как уже говорилось выше, металл активно вступает в реакцию с воздухом, о чем свидетельствует появление пленок на его поверхности, в результате чего его цвет становится тусклым. Данную реакцию можно наблюдать невооруженным глазом. Если калий на протяжении достаточно длительного времени контактирует с атмосферой, то есть вероятность его полного разрушения. При вступлении в реакцию с водой, происходит характерный взрыв. Это связано с выделяющимся водородом, который воспламеняется характерным розовато-фиолетовым пламенем. А при добавлении в воду, реагирующую с калием фенолфталеина, она приобретает малиновый цвет, который свидетельствует о щелочной реакции образующегося гидроксида калия (КОН).

При взаимодействии металла с такими элементами, как Na, Tl, Sn, Pb, Bi, образуются интерметаллиды

Указанные характеристики калия говорят о необходимости соблюдений определенных правил безопасности и условий во время хранения вещества. Так, вещество следует покрывать слоем бензина, керосина или силикона. Это делается для полного исключения его контакта с воздухом или водой.

Стоит отметить, что в условиях комнатной температуры металл вступает в реакцию с галогенами. Если его немного нагреть, то он легко взаимодействует с серой. В случае же увеличения температуры, калий способен соединяться с селеном и теллуром. Если повысить температуру более 2000С в атмосфере водорода, то образуется гидрид КН, который способен воспламеняться без посторонней помощи, т.е. самостоятельно. Калий совершенно не взаимодействует с азотом, даже если для этого создать надлежащие условия (повышенные температуру и давление). Однако, контактировать эти два вещества можно заставить, повлияв на них электрическим разрядом. В данном случае получится азид калия KN3 и нитрид калия K3N. Если нагреть вместе графит и калий, то в результате получатся карбиды KC8 (при 300 °С) и KC16 (при 360 °C).

При взаимодействии калия и спиртов получаются алкоголяты. Кроме этого, калий делает существенно быстрее процесс полимеризации олефинов и диолефинов. Галогеналкилы и галогенарилы вместе с девятнадцатым элементом в результате дают калийалкилы и калийарилы.

Таблица 2. Химические свойства калия
ХарактеристикаЗначение
Свойства атома
Название, символ, номер Калий / Kalium (K), 19
Атомная масса (молярная масса) 39,0983(1)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Ar] 4s1

Радиус атома

235 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 203 пм
Радиус иона 133 пм
Электроотрицательность 0,82 (шкала Полинга)
Электродный потенциал −2,92 В
Степени окисления 0; +1

Энергия ионизации (первый электрон)

418,5 (4,34) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 0,856 г/см³
Температура плавления 336,8К; 63,65 °C
Температура кипения 1047К; 773,85 °C
Уд. теплота плавления 2,33 кДж/моль
Уд. теплота испарения 76,9 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 29,6[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём 45,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки Кубическая объёмно-центрированная
Параметры решётки 5,332 Å
Температура Дебая 100 K

Электронное строение атома калия

Калий имеет положительно заряженное ядро атома (+19). В середине этого атома присутствуют 19 протонов и 19 нейтронов, которые окружаются четырьмя орбитами, где в постоянном движении находятся 19 электронов. Электроны распределены на орбиталях в следующем порядке:

1s22s22p63s23p64s1.

На внешнем энергетическом уровне атома металла находится всего 1 валентный электрон. Это объясняет тот факт, что абсолютно во всех соединениях калий имеет валентность 1. В отличие от лития и натрия, данный электрон располагается на более удаленном расстоянии от ядра атома. Это является причиной повышенной химической активностью калия, чего нельзя сказать об упомянутых двух металлах. Таким образом, внешняя электронная оболочка калия представлена следующей конфигурацией:

4s1.

Не смотря на присутствие вакантных 3p- и 3d-орбиталей, возбужденное состояние отсутствует.

 

 

иллюстрация
linkis.com

Комментарии
29 мая
Калий является важнейшим биогенным элементом в растительном мире. Недостаток калия в почве приводит к заторможенному развитию растений, а следственно и уменьшению урожая. Поэтому около 87% добываемого калия используется в сельском хозяйстве в качестве удобрений.
29 мая
В межклеточном пространстве калия содержится в 40 раз меньше чем в самих клетках. Функционируя, клетки избавляются от избыточного калия в цитоплазме, поэтому чтобы сохранить свою концентрацию, он должен нагнетаться при помощи специального натрий калиевого «насоса» (аденозинтрифосфатаза).
29 мая
Калий проводит нервные импульсы и передаёт их на иннервируемые органы.
29 мая
Первооткрывателем калия является английский химик Дэви (1807 год) и назвал этот химический элемент как «потасий» (potasium). Название «калий» было предложено Л. В. Гильбертом в 1809 году.
29 мая
Самые крупные месторождения калия находятся на территории Канады, России и Белоруссии.
29 мая
При длительном контакте с атмосферой, калий полностью разрушается.
29 мая
Соединения калия применяются в качестве удобрений. Калий — один из 3 базовых элементов, который необходим для роста растений наряду с азотом и фосфором. При использовании калийных удобрений у растений увеличивается вегетативная масса, урожайность и устойчивость к вредителям.
Добавить комментарий
Имя*:

* — Поля, обязательные для заполнения
Отраслевые индексы
Отраслевые новости