Kalium ist das neunzehnte Element des Periodensystems und gehört zu den Alkalimetallen. Hierbei handelt es sich um eine einfache Substanz, die sich unter normalen Bedingungen in einem festen Aggregatzustand befindet. Kalium siedet bei einer Temperatur von 761 °C. Der Schmelzpunkt des Elements liegt bei 63 °C. Kalium hat eine silbrig-weiße Farbe mit metallischem Glanz.
Chemische Eigenschaften von Kalium
Kalium ist chemisch hochaktiv und kann daher nicht an der Luft gelagert werden: Das Alkalimetall reagiert sofort mit umgebenden Substanzen. Dieses chemische Element gehört zur Gruppe I und Periode IV des Periodensystems. Kalium besitzt alle für Metalle charakteristischen Eigenschaften.
Es interagiert mit einfachen Substanzen, zu denen Halogene (Brom, Chlor, Fluor, Jod) sowie Phosphor, Stickstoff und Sauerstoff gehören. Die Wechselwirkung von Kalium mit Sauerstoff wird als Oxidation bezeichnet. Bei dieser chemischen Reaktion werden Sauerstoff und Kalium im Molverhältnis 4:1 verbraucht, wodurch zwei Teile Kaliumoxid entstehen. Diese Wechselwirkung kann durch die Reaktionsgleichung ausgedrückt werden:
4K + O₂ = 2K₂O
Wenn Kalium verbrennt, entsteht eine hellviolette Flamme.
Diese Wechselwirkung wird als qualitative Reaktion zur Bestimmung von Kalium angesehen. Reaktionen von Kalium mit Halogenen werden nach den Namen der chemischen Elemente benannt: Fluorierung, Jodierung, Bromierung, Chlorierung. Solche Wechselwirkungen sind Additionsreaktionen. Ein Beispiel ist die Reaktion zwischen Kalium und Chlor, bei der Kaliumchlorid entsteht. Um eine solche Wechselwirkung durchzuführen, nehmen Sie zwei Mol Kalium und ein Mol. Dadurch entstehen zwei Mol Kalium:
2К + СІ₂ = 2КІ
Molekulare Struktur von KaliumchloridBei der Verbrennung im Freien werden Kalium und Stickstoff im Molverhältnis 6:1 verbraucht. Durch diese Wechselwirkung entsteht Kaliumnitrid in einer Menge von zwei Teilen:
6K + N₂ = 2K₃N
Die Verbindung erscheint als grün-schwarze Kristalle. Nach dem gleichen Prinzip reagiert Kalium mit Phosphor. Nimmt man 3 Mol Kalium und 1 Mol Phosphor, erhält man 1 Mol Phosphid:
3К + Р = К₃Р
Kalium reagiert mit Wasserstoff unter Bildung eines Hydrids:
2K + N₂ = 2KN
Alle Additionsreaktionen laufen bei hohen Temperaturen ab
Wechselwirkung von Kalium mit komplexen Substanzen
Zu den komplexen Stoffen, mit denen Kalium reagiert, gehören Wasser, Salze, Säuren und Oxide. Da Kalium ein reaktives Metall ist, verdrängt es Wasserstoffatome aus ihren Verbindungen. Ein Beispiel ist die Reaktion zwischen Kalium und Salzsäure. Zur Durchführung werden 2 Mol Kalium und Säure eingenommen. Durch die Reaktion entstehen 2 Mol Kaliumchlorid und 1 Mol Wasserstoff:
2K + 2НІ = 2КІ + Н₂
Es lohnt sich, den Prozess der Wechselwirkung von Kalium mit Wasser genauer zu betrachten. Kalium reagiert heftig mit Wasser. Es bewegt sich entlang der Wasseroberfläche, angetrieben vom freigesetzten Wasserstoff:
2K + 2H₂O = 2KOH + H₂
Bei der Reaktion wird pro Zeiteinheit viel Wärme freigesetzt, was zur Entzündung von Kalium und freigesetztem Wasserstoff führt. Dies ist ein sehr interessanter Vorgang: Bei Kontakt mit Wasser entzündet sich Kalium sofort, eine violette Flamme knistert und bewegt sich schnell über die Wasseroberfläche. Am Ende der Reaktion kommt es zu einem Blitzschlag mit spritzenden Tropfen brennenden Kaliums und Reaktionsprodukten.
Reaktion von Kalium mit Wasser
Das Hauptendprodukt der Reaktion von Kalium mit Wasser ist Kaliumhydroxid (Alkali). Gleichung für die Reaktion von Kalium mit Wasser:
4K + 2H₂O + O₂ = 4KOH
Aufmerksamkeit! Versuchen Sie nicht, diese Erfahrung selbst zu wiederholen!
Bei unsachgemäßer Durchführung des Experiments kann es zu Verbrennungen durch Alkali kommen. Für die Reaktion wird üblicherweise ein Kristallisator mit Wasser verwendet, in den ein Stück Kalium gegeben wird. Sobald der Wasserstoff nicht mehr brennt, wollen viele Menschen einen Blick in den Kristallisator werfen. In diesem Moment findet die letzte Stufe der Reaktion von Kalium mit Wasser statt, begleitet von einer schwachen Explosion und dem Verspritzen des entstehenden heißen Alkalis. Aus Sicherheitsgründen lohnt es sich daher, einen gewissen Abstand zum Labortisch einzuhalten, bis die Reaktion vollständig abgeschlossen ist. finden Sie die spektakulärsten Experimente, die Sie mit Ihren Kindern zu Hause machen können.
Die Struktur von Kalium
Ein Kaliumatom besteht aus einem Kern, der Protonen und Neutronen enthält, und einem von Elektronen umkreisten Kern. Die Anzahl der Elektronen ist immer gleich der Anzahl der Protonen im Kern. Wenn einem Atom ein Elektron entzogen oder ihm hinzugefügt wird, verliert es seine Neutralität und wird zu einem Ion. Ionen werden in Kationen und Anionen unterteilt. Kationen sind positiv geladen, Anionen negativ. Wenn einem Atom ein Elektron hinzugefügt wird, wird es zu einem Anion; Verlässt eines der Elektronen seine Umlaufbahn, verwandelt sich das neutrale Atom in ein Kation.
Die Ordnungszahl von Kalium im Periodensystem ist 19. Dies bedeutet, dass sich auch im Kern eines chemischen Elements 19 Protonen befinden. Fazit: Um den Kern herum befinden sich 19 Elektronen. Die Anzahl der Protonen in der Struktur wird wie folgt bestimmt: Subtrahieren Sie die Seriennummer des chemischen Elements von der Atommasse. Fazit: Im Kaliumkern befinden sich 20 Protonen. Kalium gehört zur IV-Periode, hat 4 „Bahnen“, in denen Elektronen gleichmäßig verteilt sind und in ständiger Bewegung sind. Die erste „Umlaufbahn“ enthält 2 Elektronen, die zweite - 8; Auf der dritten und letzten, vierten „Umlaufbahn“ rotiert 1 Elektron. Dies erklärt die hohe chemische Aktivität von Kalium: Seine letzte „Umlaufbahn“ ist nicht vollständig gefüllt, sodass das Element dazu neigt, sich mit anderen Atomen zu verbinden. Dadurch werden die Elektronen in den letzten Umlaufbahnen der beiden Elemente gemeinsam.
In diesem Artikel wird Kalium aus physikalischer und chemischer Sicht charakterisiert. Die erste dieser Wissenschaften untersucht die mechanischen und äußeren Eigenschaften von Stoffen. Und das zweite ist ihre Interaktion untereinander – das ist Chemie. Kalium ist das neunzehnte Element im Periodensystem. Es gehört zu In diesem Artikel werden die elektronische Formel von Kalium, sein Verhalten mit anderen Substanzen usw. betrachtet. Dies ist eines der aktivsten Metalle. Die Wissenschaft, die dieses und andere Elemente untersucht, ist die Chemie. In der achten Klasse geht es um das Studium ihrer Eigenschaften. Daher wird dieser Artikel für Schulkinder nützlich sein. Also, fangen wir an.
Eigenschaften von Kalium aus physikalischer Sicht
Hierbei handelt es sich um eine einfache Substanz, die sich unter normalen Bedingungen in einem festen Aggregatzustand befindet. Der Schmelzpunkt liegt bei 63 Grad Celsius. Dieses Metall siedet, wenn die Temperatur siebenhunderteinundsechzig Grad Celsius erreicht. Der betreffende Stoff hat eine silberweiße Farbe. Hat einen metallischen Glanz.
Die Dichte von Kalium beträgt sechsundachtzig Hundertstel Gramm pro Kubikzentimeter. Dies ist ein sehr leichtes Metall. Die Formel von Kalium ist sehr einfach: Es bildet keine Moleküle. Dieser Stoff besteht aus nahe beieinander liegenden Atomen mit einem Kristallgitter. Die Atommasse von Kalium beträgt neununddreißig Gramm pro Mol. Seine Härte ist sehr gering – er lässt sich wie Käse leicht mit einem Messer schneiden.
Kalium und Chemie
Beginnen wir mit der Tatsache, dass Kalium ein chemisches Element mit einer sehr hohen chemischen Aktivität ist. Sie können es nicht einmal im Freien lagern, da es sofort mit den umgebenden Substanzen zu reagieren beginnt. Kalium ist ein chemisches Element, das zur ersten Gruppe und vierten Periode des Periodensystems gehört. Es verfügt über alle Eigenschaften, die für Metalle charakteristisch sind.
Wechselwirkung mit einfachen Substanzen
Dazu gehören: Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Halogene (Jod, Fluor, Chlor, Brom). Betrachten wir der Reihe nach die Wechselwirkung von Kalium mit jedem von ihnen. Die Wechselwirkung mit Sauerstoff wird als Oxidation bezeichnet. Bei dieser chemischen Reaktion werden Kalium und Sauerstoff im Molverhältnis von vier zu eins verbraucht, wodurch ein Oxid des betreffenden Metalls in einer Menge von zwei Teilen entsteht. Diese Wechselwirkung kann mit der folgenden Reaktionsgleichung ausgedrückt werden: 4K + O2 = 2K2O. Wenn Kalium brennt, können Sie beobachten
Daher gilt diese Reaktion als qualitativ für die Bestimmung von Kalium. Reaktionen mit Halogenen werden nach den Namen dieser chemischen Elemente benannt: Jodierung, Fluorierung, Chlorierung, Bromierung. Diese Wechselwirkungen können als Additionsreaktionen bezeichnet werden, da sich Atome zweier verschiedener Stoffe zu einem verbinden. Ein Beispiel für einen solchen Prozess ist die Reaktion zwischen Kalium und Chlor, die zur Bildung von Chlorid des betreffenden Metalls führt. Um diese Wechselwirkung durchzuführen, ist es notwendig, zwei dieser Komponenten zu nehmen – zwei Mol der ersten und ein Mol der zweiten. Das Ergebnis sind zwei Mol Kaliumverbindung. Diese Reaktion wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: 2К + СІ2 = 2КІ. Bei der Verbrennung an der Luft kann Kalium mit Stickstoff Verbindungen bilden. Bei dieser Reaktion werden das jeweilige Metall und Stickstoff im Molverhältnis von sechs Teilen zu eins verbraucht; durch diese Wechselwirkung entsteht Kaliumnitrid in einer Menge von zwei Teilen. Dies kann als folgende Gleichung dargestellt werden: 6K + N2 = 2K3N. Diese Verbindung erscheint als grünschwarze Kristalle. Nach dem gleichen Prinzip reagiert das jeweilige Metall mit Phosphor. Wenn wir drei Mol Kalium und ein Mol Phosphor nehmen, erhalten wir ein Mol Phosphid. Diese chemische Wechselwirkung kann in Form der folgenden Reaktionsgleichung geschrieben werden: 3K + P = K3P. Darüber hinaus kann Kalium mit Wasserstoff unter Bildung eines Hydrids reagieren. Als Beispiel kann die folgende Gleichung angegeben werden: 2K + H2 = 2KN. Alle Additionsreaktionen laufen nur bei hohen Temperaturen ab.
Interaktion mit komplexen Substanzen
Die Eigenschaften von Kalium aus chemischer Sicht umfassen die Betrachtung dieses Themas. Zu den Arten von Verbindungen, mit denen Kalium reagieren kann, gehören Wasser, Säuren, Salze und Oxide. Bei allen reagiert das jeweilige Metall unterschiedlich.
Kalium und Wasser
Dieses chemische Element reagiert heftig damit. Dabei entsteht sowohl Hydroxid als auch Wasserstoff. Wenn wir zwei Mol Kalium und Wasser nehmen, erhalten wir die gleiche Menge und ein Mol Wasserstoff. Diese chemische Wechselwirkung kann mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden: 2K + 2H2O = 2KOH = H2.
Reaktionen mit Säuren
Da Kalium ein aktives Metall ist, verdrängt es leicht Wasserstoffatome aus ihren Verbindungen. Ein Beispiel wäre eine Reaktion zwischen dem betreffenden Stoff und Salzsäure. Dazu müssen Sie zwei Mol Kalium sowie Säure in der gleichen Menge einnehmen. Dadurch entstehen zwei Mol und Wasserstoff – ein Mol. Dieser Prozess kann durch die folgende Gleichung geschrieben werden: 2K + 2НІ = 2КІ + Н2.
Kalium und Oxide
Mit dieser Gruppe anorganischer Stoffe reagiert das jeweilige Metall erst bei starker Erhitzung. Wenn das Metallatom, das Teil des Oxids ist, passiver ist als das, über das wir in diesem Artikel sprechen, kommt es im Wesentlichen zu einer Austauschreaktion. Nimmt man beispielsweise zwei Mol Kalium und ein Mol Kupferoxid, so erhält man durch deren Wechselwirkung ein Mol Oxid des jeweiligen chemischen Elements und reines Kupfer. Dies kann in Form der folgenden Gleichung dargestellt werden: 2K + CuO = K2O + Cu. Hier kommen die stark reduzierenden Eigenschaften von Kalium ins Spiel.
Interaktion mit Basen
Kalium ist in der Lage, mit Metallhydroxiden zu reagieren, die in der elektrochemischen Aktivitätsreihe rechts davon stehen. In diesem Fall kommen auch seine regenerierenden Eigenschaften zum Tragen. Nehmen wir zum Beispiel zwei Mol Kalium und ein Mol Bariumhydroxid, dann erhalten wir durch die Substitutionsreaktion Stoffe wie Kaliumhydroxid in einer Menge von zwei Mol und reines Barium (ein Mol) – es fällt aus . Die dargestellte chemische Wechselwirkung kann als folgende Gleichung dargestellt werden: 2K + Ba(OH)2 = 2KOH + Ba.
Reaktionen mit Salzen
In diesem Fall zeigt Kalium weiterhin seine Eigenschaften als starkes Reduktionsmittel. Durch den Ersatz von Atomen chemisch passiverer Elemente ist es möglich, reines Metall zu erhalten. Wenn Sie beispielsweise drei Mol Kalium zu einer Menge von zwei Mol hinzufügen, erhalten wir als Ergebnis dieser Reaktion drei Mol Kaliumchlorid und zwei Mol Aluminium. Dieser Vorgang kann mit der Gleichung wie folgt ausgedrückt werden: 3К + 2АІСІ3 = 3КІ2 + 2АІ.
Reaktionen mit Fetten
Wenn man einer organischen Substanz dieser Gruppe Kalium hinzufügt, verdrängt es auch eines der Wasserstoffatome. Wenn beispielsweise Stearin mit dem betreffenden Metall vermischt wird, entstehen Kaliumstearat und Wasserstoff. Aus der resultierenden Substanz wird Flüssigseife hergestellt. Hier endet die Charakterisierung von Kalium und seinen Wechselwirkungen mit anderen Substanzen.
Verwendung von Kalium und seinen Verbindungen
Wie alle Metalle ist auch das in diesem Artikel behandelte Metall für viele industrielle Prozesse notwendig. Die Hauptverwendung von Kalium findet in der chemischen Industrie statt. Aufgrund seiner hohen chemischen Aktivität, ausgeprägten alkalischen und reduzierenden Eigenschaften wird es als Reagens für viele Wechselwirkungen und die Herstellung verschiedener Stoffe eingesetzt. Darüber hinaus werden kaliumhaltige Legierungen als Kühlmittel in Kernreaktoren verwendet. Das in diesem Artikel besprochene Metall findet auch in der Elektrotechnik seine Anwendung. Darüber hinaus ist es einer der Hauptbestandteile von Pflanzendüngern. Darüber hinaus werden seine Verbindungen in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt. So wird im Goldbergbau Kaliumcyanid verwendet, das als Reagenz zur Abtrennung wertvoller Metalle aus Erzen dient. Phosphate des jeweiligen chemischen Elements werden in der Glasherstellung verwendet und sind Bestandteil aller Arten von Reinigungsmitteln und -pulvern. Streichhölzer enthalten Chlorat dieses Metalls. Bei der Herstellung von Filmen für alte Kameras wurde Bromid des betreffenden Elements verwendet. Wie Sie bereits wissen, kann es durch Bromierung von Kalium bei hohen Temperaturen gewonnen werden. In der Medizin wird das Chlorid dieses chemischen Elements verwendet. Bei der Seifenherstellung - Stearat und andere Fettderivate.
Beschaffung des betreffenden Metalls
Heutzutage wird Kalium in Laboratorien hauptsächlich auf zwei Arten gewonnen. Das erste ist die Reduktion aus Hydroxid mit Hilfe von Natrium, das chemisch noch aktiver ist als Kalium. Und die zweite besteht darin, es aus Chlorid, ebenfalls mit Hilfe von Natrium, zu gewinnen. Wenn man einem Mol Kaliumhydroxid die gleiche Menge Natrium hinzufügt, entsteht ein Mol Natriumalkali und reines Kalium. Die Gleichung für diese Reaktion lautet wie folgt: KOH + Na = NaOH + K. Um die zweite Reaktionsart durchzuführen, müssen Sie das Chlorid des betreffenden Metalls und Natrium in gleichen Molanteilen mischen. Dadurch entstehen im gleichen Verhältnis Stoffe wie Kochsalz und Kalium. Diese chemische Wechselwirkung kann mit der folgenden Reaktionsgleichung ausgedrückt werden: KCl + Na = NaCl + K.
Die Struktur von Kalium
Das Atom dieses chemischen Elements besteht wie alle anderen aus einem Kern, der Protonen und Neutronen sowie um ihn kreisende Elektronen enthält. Die Anzahl der Elektronen ist immer gleich der Anzahl der Protonen, die sich im Kern befinden. Wenn ein Elektron von einem Atom abgetrennt oder an dieses gebunden wird, verliert es seine Neutralität und verwandelt sich in ein Ion. Es gibt sie in zwei Arten: Kationen und Anionen. Erstere sind positiv geladen, letztere negativ. Wenn einem Atom ein Elektron hinzugefügt wird, wird es zu einem Anion. Wenn jedoch eines der Elektronen seine Umlaufbahn verlässt, wird das neutrale Atom zu einem Kation. Da die Ordnungszahl von Kalium laut Periodensystem neunzehn beträgt, befinden sich im Kern dieses chemischen Elements ebenso viele Protonen. Daraus können wir schließen, dass sich um den Kern neunzehn Elektronen befinden. Die Anzahl der in der Struktur eines Atoms enthaltenen Protonen lässt sich ermitteln, indem man die Ordnungszahl des chemischen Elements von der Atommasse abzieht. Daraus können wir schließen, dass der Kaliumkern zwanzig Protonen enthält. Da das in diesem Artikel betrachtete Metall zur vierten Periode gehört, verfügt es über vier Bahnen, auf denen Elektronen gleichmäßig verteilt sind und die ständig in Bewegung sind. Das Diagramm von Kalium sieht wie folgt aus: Die erste Bahn hat zwei Elektronen, die zweite hat acht; Genau wie im dritten rotiert auch im letzten, vierten Umlauf nur ein Elektron. Dies erklärt die hohe chemische Aktivität dieses Metalls – seine letzte Umlaufbahn ist nicht vollständig gefüllt, daher neigt es dazu, sich mit einigen anderen Atomen zu verbinden, wodurch die Elektronen ihrer letzten Umlaufbahnen gemeinsam werden.
Wo kommt dieses Element in der Natur vor?
Da es eine extrem hohe chemische Aktivität aufweist, kommt es in reiner Form nirgendwo auf der Welt vor. Es kommt nur in verschiedenen Verbindungen vor. Kalium in der Erdkruste beträgt 2,4 Prozent. Die häufigsten kaliumhaltigen Mineralien sind Salvinit und Carnallit. Das erste hat die folgende chemische Formel: NaCl.KCl. Es hat eine bunte Farbe und besteht aus vielen Kristallen in verschiedenen Farben. Je nach Verhältnis von Kaliumchlorid und Natrium sowie dem Vorhandensein von Verunreinigungen kann es rote, blaue, rosa und orange Bestandteile enthalten. Das zweite Mineral – Carnallit – sieht aus wie transparente, zartblaue, hellrosa oder blassgelbe Kristalle. Seine chemische Formel sieht so aus: KCl.MgCl2.6H2O. Es ist ein kristallines Hydrat.
Die Rolle von Kalium im Körper, Symptome von Mangel und Überschuss
Zusammen mit Natrium hält es das Wasser-Salz-Gleichgewicht der Zelle aufrecht. Es ist auch an der Übertragung von Nervenimpulsen zwischen Membranen beteiligt. Darüber hinaus reguliert es den Säure-Basen-Haushalt in der Zelle und im gesamten Körper. Es ist an Stoffwechselprozessen beteiligt, wirkt der Entstehung von Ödemen entgegen und ist Teil des Zytoplasmas – etwa zur Hälfte – das Salz des jeweiligen Metalls. Die wichtigsten Anzeichen dafür, dass der Körper nicht genügend Kalium hat, sind Schwellungen, das Auftreten einer Krankheit wie Wassersucht, Reizbarkeit und Funktionsstörungen des Nervensystems, langsame Reaktion und Gedächtnisstörungen.
Darüber hinaus wirkt sich eine unzureichende Menge dieses Mikroelements negativ auf das Herz-Kreislauf- und Muskelsystem aus. Ein Kaliummangel über einen sehr langen Zeitraum kann einen Herzinfarkt oder Schlaganfall verursachen. Aufgrund eines Kaliumüberschusses im Körper kann sich jedoch ein Dünndarmgeschwür entwickeln. Um Ihre Ernährung so auszubalancieren, dass Sie die normale Menge an Kalium zu sich nehmen, müssen Sie wissen, welche Lebensmittel Kalium enthalten.
Lebensmittel mit hohem Gehalt an dem betreffenden Mikronährstoff
Das sind in erster Linie Nüsse wie Cashewnüsse, Walnüsse, Haselnüsse, Erdnüsse, Mandeln. Auch in Kartoffeln ist eine große Menge davon enthalten. Darüber hinaus ist Kalium in Trockenfrüchten wie Rosinen, getrockneten Aprikosen und Pflaumen enthalten. Auch Pinienkerne sind reich an diesem Element. Seine hohe Konzentration wird auch in Hülsenfrüchten beobachtet: Bohnen, Erbsen, Linsen. Auch Meerkohl ist reich an diesem chemischen Element. Weitere Produkte, die dieses Element in großen Mengen enthalten, sind grüner Tee und Kakao. Darüber hinaus kommt es in hohen Konzentrationen in vielen Früchten vor, beispielsweise in Avocados, Bananen, Pfirsichen, Orangen, Grapefruits und Äpfeln. Viele Getreidesorten sind reich an diesem Mikroelement. Dabei handelt es sich vor allem um Graupen, aber auch um Weizen und Buchweizen. Auch Petersilie und Rosenkohl enthalten viel Kalium. Darüber hinaus kommt es in Karotten und Melonen vor. Zwiebeln und Knoblauch enthalten eine beträchtliche Menge des betreffenden chemischen Elements. Auch Hühnereier, Milch und Käse enthalten viel Kalium. Der Tagesbedarf dieses chemischen Elements liegt für den Durchschnittsmenschen bei drei bis fünf Gramm.
Abschluss
Nach der Lektüre dieses Artikels können wir zu dem Schluss kommen, dass Kalium ein äußerst wichtiges chemisches Element ist. Es ist für die Synthese vieler Verbindungen in der chemischen Industrie notwendig. Darüber hinaus wird es in vielen anderen Branchen eingesetzt. Auch für den menschlichen Körper ist es sehr wichtig, daher muss es dort regelmäßig und in der benötigten Menge mit der Nahrung zugeführt werden.
Es gibt drei Hauptklassen von Verbindungen. Dies sind Säuren, Laugen und Oxide. Eine Säure besteht aus einem Wasserstoffkation und einem sauren Anion. Alkali – besteht aus einem Metallkation und einer Hydroxylgruppe. Wir werden später ausführlicher auf Oxide eingehen.
Was ist ein Oxid?
Hierbei handelt es sich um eine Verbindung, die aus zwei verschiedenen chemischen Elementen besteht, von denen eines Sauerstoff ist. Der zweite kann metallisch oder nichtmetallisch sein. Die Anzahl der Sauerstoffatome hängt von der Wertigkeit des zweiten in der Verbindung enthaltenen chemischen Elements ab. So beträgt beispielsweise die Wertigkeit von Kalium eins, sodass Kaliumoxid ein Sauerstoffatom und zwei Kaliumatome enthält. Die Wertigkeit von Kalzium beträgt zwei, daher besteht sein Oxid aus einem Sauerstoffatom und einem Kalziumatom. Die Wertigkeit von Phosphor beträgt fünf, sein Oxid besteht also aus zwei Phosphoratomen und fünf Sauerstoffatomen.
In diesem Artikel werden wir ausführlicher über Kaliumoxid sprechen. Nämlich über seine physikalischen und chemischen Eigenschaften, über seine Anwendung in verschiedenen Industriebereichen.
Kaliumoxid: Formel
Da die Wertigkeit dieses Metalls eins und die Wertigkeit von Sauerstoff zwei ist, besteht diese chemische Verbindung aus zwei Metallatomen und einem Sauerstoffatom. Also Kaliumoxid: Formel - K 2 O.
Physikalische Eigenschaften
Das betreffende Oxid hat eine blassgelbe Farbe. Manchmal kann es farblos sein. Bei Raumtemperatur liegt ein fester Aggregatzustand vor.
Der Schmelzpunkt dieser Substanz liegt bei 740 Grad Celsius.
Die Dichte beträgt 2,32 g/cm3.
Durch die thermische Zersetzung dieses Oxids entstehen Peroxid desselben Metalls und reines Kalium.
Löslich in organischen Lösungsmitteln.
Es löst sich nicht in Wasser, sondern reagiert mit diesem.
Es ist stark hygroskopisch.
Chemische Eigenschaften von K 2 O
Dieser Stoff weist die für alle basischen Oxide typischen chemischen Eigenschaften auf. Betrachten wir der Reihe nach die chemischen Reaktionen dieses Oxids mit verschiedenen Substanzen.
Reaktion mit Wasser
Erstens ist es in der Lage, mit Wasser zu reagieren, um das Hydroxid dieses Metalls zu bilden.
Die Gleichung für eine solche Reaktion lautet wie folgt:
- K 2 O + H 2 O = 2 KON
Wenn man die Molmasse jedes Stoffes kennt, lässt sich aus der Gleichung folgende Schlussfolgerung ziehen: Aus 94 Gramm des betreffenden Oxids und 18 Gramm Wasser können 112 Gramm Kaliumhydroxid gewonnen werden.
Mit anderen Oxiden
Darüber hinaus ist das jeweilige Oxid in der Lage, mit Kohlendioxid (Kohlendioxid) zu reagieren. In diesem Fall entsteht ein Salz – Kaliumcarbonat.
Die Reaktionsgleichung für Kaliumoxid und Kohlenoxid kann wie folgt geschrieben werden:
- K 2 O + CO 2 = K 2 CO 3
Daraus können wir schließen, dass aus 94 Gramm des betreffenden Oxids und 44 Gramm Kohlendioxid 138 Gramm Kaliumcarbonat gewonnen werden.
Außerdem kann das betreffende Oxid mit Schwefeloxid reagieren. In diesem Fall entsteht ein weiteres Salz – Kaliumsulfat.
Die Wechselwirkung von Kaliumoxid mit Schwefeloxid kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
- K 2 O + SO 3 = K 2 SO 4
Es zeigt, dass man durch die Einnahme von 94 Gramm des betreffenden Oxids und 80 Gramm Schwefeloxid 174 Gramm Kaliumsulfat erhalten kann.
Ebenso kann K 2 O mit anderen Oxiden reagieren.
Eine andere Art der Wechselwirkung sind Reaktionen nicht mit sauren, sondern mit amphoteren Oxiden. Dabei entsteht keine Säure, sondern ein Salz. Ein Beispiel für einen solchen chemischen Prozess ist die Wechselwirkung des betreffenden Oxids mit Zinkoxid.
Diese Reaktion kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
- K 2 O + ZnO = K 2 ZnO 2
Es zeigt, dass bei der Wechselwirkung des betreffenden Oxids mit Zinkoxid ein Salz namens Kaliumzinkat entsteht. Wenn Sie die Molmasse aller Stoffe kennen, können Sie berechnen, dass Sie aus 94 Gramm K 2 O und 81 Gramm Zinkoxid 175 Gramm Kaliumzinkat erhalten.
K2O kann auch mit Stickstoffmonoxid interagieren. Dabei entsteht eine Mischung aus zwei Salzen: Kaliumnitrat und Nitrit. Die Gleichung für diese Reaktion sieht folgendermaßen aus:
- K 2 O + 2NO 2 = KNO 3 + KNO 2
Wenn man die Molmassen von Stoffen kennt, kann man sagen, dass man aus 94 Gramm des betreffenden Oxids und 92 Gramm Stickoxid 101 Gramm Nitrat und 85 Gramm Nitrit erhält.
Wechselwirkung mit Säuren
Der häufigste Fall ist Kaliumoxid + Schwefelsäure = Kaliumsulfat + Wasser. Die Reaktionsgleichung sieht so aus:
- K 2 O + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + H 2 O
Aus der Gleichung können wir schließen, dass zur Gewinnung von 174 Gramm Kaliumsulfat und 18 Gramm Wasser 94 Gramm des betreffenden Oxids und 98 Gramm Schwefelsäure benötigt werden.
In ähnlicher Weise kommt es zu einer chemischen Wechselwirkung zwischen dem betreffenden Oxid und Salpetersäure. Dabei entstehen Kaliumnitrat und Wasser. Die Gleichung für diese Reaktion kann wie folgt geschrieben werden:
- 2K 2 O + 4HNO 3 = 4KNO 3 + 2H 2 O
So können aus 188 Gramm des betreffenden Oxids und 252 Gramm Salpetersäure 404 Gramm Kaliumnitrat und 36 Gramm Wasser gewonnen werden.
Nach dem gleichen Prinzip kann das betreffende Oxid mit anderen Säuren reagieren. Bei diesem Vorgang entstehen weitere Salze und Wasser. Wenn dieses Oxid beispielsweise mit Phosphorsäure reagiert, entstehen Phosphat und Wasser, mit Chloridsäure Chlorid und Wasser und so weiter.
K 2 O und Halogene
Die jeweilige chemische Verbindung ist in der Lage, mit Stoffen dieser Gruppe zu reagieren. Halogene sind einfache Verbindungen, die aus mehreren Atomen desselben chemischen Elements bestehen. Dies sind beispielsweise Chlor, Brom, Jod und einige andere.
Also Chlor und Kaliumoxid: Gleichung:
- K 2 O + CI 2 = KSI + KSIO
Durch diese Wechselwirkung entstehen zwei Salze: Kaliumchlorid und Kaliumhypochlorit. Aus 94 Gramm des betreffenden Oxids und 70 Gramm Chlor werden 74 Gramm Kaliumchlorid und 90 Gramm Kaliumhypochlorit gewonnen.
Wechselwirkung mit Ammoniak
K 2 O kann mit diesem Stoff reagieren. Durch diese chemische Wechselwirkung entstehen Kaliumhydroxid und Amid. Die Gleichung für diese Reaktion lautet wie folgt:
- K 2 O + NH 3 = KOH + KNH 2
Wenn Sie die Molmassen aller Stoffe kennen, können Sie die Anteile der Reaktanten und Reaktionsprodukte berechnen. Aus 94 Gramm des betreffenden Oxids und 17 Gramm Ammoniak erhält man 56 Gramm Kaliumhydroxid und 55 Gramm Kaliumamid.
Wechselwirkung mit organischen Substanzen
Unter den organischen Chemikalien reagiert Kaliumoxid mit Ethern und Alkoholen. Diese Reaktionen sind jedoch langsam und erfordern besondere Bedingungen.
Gewinnung von K 2 O
Diese Chemikalie kann auf verschiedene Arten gewonnen werden. Hier sind die häufigsten:
- Aus Kaliumnitrat und Kaliummetall. Diese beiden Reaktanten werden erhitzt, was zur Bildung von K 2 O und Stickstoff führt. Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt: 2KNO 3 + 10K = N 2 + 6K 2 O.
- Die zweite Methode erfolgt in zwei Schritten. Zunächst kommt es zu einer Reaktion zwischen Kalium und Sauerstoff, bei der Kaliumperoxid entsteht. Die Reaktionsgleichung sieht so aus: 2K + O 2 = K 2 O 2. Anschließend wird das Peroxid mit Kalium angereichert, wodurch Kaliumoxid entsteht. Die Reaktionsgleichung kann wie folgt geschrieben werden: K 2 O 2 + 2K = 2K 2 O.
Einsatz von K2O in der Industrie
Der am häufigsten verwendete Stoff kommt in der Agrarindustrie zum Einsatz. Dieses Oxid ist einer der Bestandteile von Mineraldüngern. Kalium ist für Pflanzen sehr wichtig, da es ihre Widerstandskraft gegen verschiedene Krankheiten erhöht. Der betreffende Stoff wird auch im Bauwesen verwendet, da er in einigen Zementarten enthalten sein kann. Darüber hinaus wird es in der chemischen Industrie zur Herstellung anderer Kaliumverbindungen verwendet.
