Kálium - a tulajdonságok a kémiai elemek
Kálium (Kalium), K. kémiai elem a periódusos Mengyelejev rendszer; atomszámú 19, atomsúlya 39,098; ezüst-fehér, nagyon könnyű, puha és alacsony olvadáspontú fém. Az elem két stabil izotópok - 39 K (93,08%), 41 K (6,91%) és a kissé radioaktív 40 K (0,01%) a felezési ideje 1,32 · 10 9 év.
Történelmi háttér. Bizonyos vegyületek kálium (például kálium-karbonát, kivont fahamu) már ismertek voltak az ókorban; ezek a példák azonban nem különböztetik nátrium-vegyületek. Csak a 18. században kimutatták közötti „alkálifém növény” (hamuzsír K2 CO3) és „ásványi alkáli” (szóda Na 2CO 3). 1807-ben, G. Davy elektrolízis enyhén nedves, szilárd lúg kálium-hidroxid (KOH és NaOH) kiosztott A kálium és nátrium, és elnevezte őket potassiem és sodiem. 1809-ben az LV Gilbert javasolt neve „kálium” (az arab al-kálium - kálium) és a „szóda” (az arab Natrun - természetes szóda); Nemrégiben JJ Berzelius 1811 megváltozott „nátrium”. A név „potassy” és „Sody” megőrzött az Egyesült Királyságban, az Egyesült Államok, Franciaország és más országokban. Magyarországon ezek a nevek 1840-ben váltották „kálium” és a „nátrium” elfogadott Németországban, Ausztriában és a skandináv országokban.
A radioaktív izotóp 40 K - fontos forrása a geotermikus hő, különösen az elmúlt időszakban, amikor több volt az izotóp. A bomlási 40 K és Ca vannak kialakítva 40 40 Argon Ar, stretching a légkörbe. Néhány kálium ásványi anyagok ne veszítse argon, és annak tartalmát meg tudja határozni az abszolút korát kőzetek (az úgynevezett kálium-argon módszer).
Fizikai tulajdonságai Kálium. Kálium - egy ezüst-fehér, nagyon könnyű és puha fém (könnyen vágható késsel). A kristályrács Kálium tércentrált köbös, a = 5,33 Å. Az atomi sugara 2,36 Å, Az ionos sugara K + 1,33 Å. A sűrűsége 0,862 g / cm 3 (20 ° C), olvadáspontja 63,55 ° C, (át melegítjük 760 ° C-on; hőtágulási együtthatója a 8,33 × 10 -5 (0-50 ° C); hővezető képesség 21 ° C-on 97 13 W / (m-kálium) [0,232 cal / (cm · sec · ° C)]; a fajlagos hőkapacitás (20 ° C-on) 741,2 J / (kg · K), azaz 0,177 cal / (g · ° C), a fajlagos ellenállás (20 ° C-on) 7118 · 10 -8 ohm · m; hőmérsékleti együtthatója villamos ellenállás 5,8 × 10 -5 (20 ° C) Brinell-keménysége 400 kN / m 2 (0,04 kgf /. 2 mm-es).
Kémiai tulajdonságait kálium. A konfiguráció a külső elektron héj az atom 4s 1. Kálium miáltal vegyértékével állandó vegyületekben 1. Single vegyérték-elektron Kálium atom távolabb alapvető, mint a vegyérték elektronok lítium és a nátrium, a kálium azonban reakciókészség magasabb, mint a két fém. A levegő, különösen párás, Kálium gyorsan oxidálódik, úgy, hogy tárolják a benzin, kerozin vagy ásványi olaj. Szobahőmérsékleten, kálium reagál halogénekkel; enyhe melegítés közben csatlakozik kénnel, egy erősebb - a szelén és a tellúr. Fölé hevítve 200 ° C-on hidrogén atmoszférában képez Kálium-hidrid KH, piroforos levegőben. Nitrogén és kálium nem reagál, még hő és nyomás alatt, de a hatása alatt elektromos kisülés, ezek az elemek egy azid Kálium Kálium-nitrid KN3 és K3 N. Hevítve Kálium karbidok grafit kapott KC8 (300 ° C) és KC16 (360 ° C) . A száraz levegő (vagy oxigénnel) Kálium-formák sárgásfehér oxid K2 O és narancssárga peroxidot KO2 (is ismert peroxid K2 O2 és K2 O3. Hatásával nyert oldott oxigén kálium folyékony ammóniában).
Kálium erőteljesen, néha robbanásszerűen reagál a vízzel, felszabadító hidrogén (2K + 2H2 O = 2KOH + H2), valamint a vizes oldatok a savakkal sókat képeznek. Az ammónia Kálium lassan oldódik fel; A kapott kék oldatot - erős redukálószer. Amikor fűtött Kálium oxigént fogyasztó oxidjai és sói oxigén savak alkotnak K2 O és a szabad fémek (vagy azok oxidjai). Kálium alkoholokkal ad alkoholátokkal, gyorsítja az olefinek polimerizációjában és diolefinek alkil-halogenidek és formák galogenarilami kaliyalkily és kaliyarily. Reagáltatjuk kálium által könnyen meghatározható láng ibolya festést.
Első Kálium. Az iparban Kálium állítjuk elő cseréje közötti reakció nátrium-fém és KOH vagy KCl, rendre: KOH + Na = NaOH + K, KCl + Na = nátrium-klorid + K.
Az első esetben, a reakció az olvadt hidroxid KOH és a folyékony Na - ellenáramú tálcás kolonna reakciót nikkel át 380-440 ° C-on A második - után KCl olvasztott só telt Na páronként 760-800 ° C; Kálium gőzök fejlődött kondenzáljuk. Kálium is előállíthatunk, melegítve 200 ° C felett keveréket kálium-klorid és alumínium (vagy szilícium) és mész. Előállítása Kálium elektrolízisével olvadt KOH vagy KCl kicsit kiterjesztett, mert az alacsony kimeneti áram és Kálium nehézségek az eljárás biztonságát.
Alkalmazása Kálium. A fő alkalmazási fémes káliumot - a kálium-peroxid előállítására, szolgáló hasznosítás az oxigén (a tengeralattjárók és más). nátrium-ötvözetek 40-90% kálium, megtartva a folyékony állapotban szobahőmérsékleten, használják reaktorok hőátadó szereket, például redukálószerek a termelés mind a titán és oxigén. Mezőgazdaság - a fő fogyasztók kálium sói.
A bioszféra, nyomelemek Rb és Cs kísérő Kálija. Li + ionok és a Na + - antagonisták, K +. Ezért fontos, nem csak az abszolút koncentrációja K + és Na +. de az optimális arány K + / Na + a sejtekbe és közepes. Természetes radioaktivitás organizmusok (gamma-sugárzás) körülbelül 90% -kal jelenléte miatt a szövetekben természetes radioizotóp 40 K.