Το κάλιο - το δέκατο ένατο στοιχείο του περιοδικού πίνακα του Mendeleev, ανήκει στα αλκαλιμέταλλα. Πρόκειται για μια απλή ουσία που υπό κανονικές συνθήκες βρίσκεται σε στερεή κατάσταση συσσωμάτωσης. Το κάλιο βράζει σε θερμοκρασία 761 °C. Το σημείο τήξης του στοιχείου είναι 63 °C. Το κάλιο έχει ασημί-λευκό χρώμα με μεταλλική γυαλάδα.
Χημικές ιδιότητες του καλίου
Κάλιο - το οποίο έχει υψηλή χημική δραστηριότητα, επομένως δεν μπορεί να αποθηκευτεί στην ύπαιθρο: το αλκαλικό μέταλλο αντιδρά αμέσως με τις γύρω ουσίες. Αυτό το χημικό στοιχείο ανήκει στην ομάδα I και την περίοδο IV του περιοδικού πίνακα. Το κάλιο έχει όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των μετάλλων.
Αλληλεπιδρά με απλές ουσίες, οι οποίες περιλαμβάνουν αλογόνα (βρώμιο, χλώριο, φθόριο, ιώδιο) και φώσφορο, άζωτο και οξυγόνο. Η αλληλεπίδραση του καλίου με το οξυγόνο ονομάζεται οξείδωση. Κατά τη διάρκεια αυτής της χημικής αντίδρασης, το οξυγόνο και το κάλιο καταναλώνονται σε μοριακή αναλογία 4:1, με αποτέλεσμα το σχηματισμό οξειδίου του καλίου σε ποσότητα δύο μερών. Αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί να εκφραστεί με την εξίσωση αντίδρασης:
4K + O2 \u003d 2K2O
Κατά την καύση του καλίου, παρατηρείται φλόγα λαμπερού μωβ χρώματος.
Μια τέτοια αλληλεπίδραση θεωρείται ποιοτική αντίδραση στον προσδιορισμό του καλίου. Οι αντιδράσεις του καλίου με τα αλογόνα ονομάζονται σύμφωνα με τα ονόματα των χημικών στοιχείων: αυτά είναι φθορίωση, ιωδίωση, βρωμίωση, χλωρίωση. Τέτοιες αλληλεπιδράσεις είναι αντιδράσεις προσθήκης. Ένα παράδειγμα είναι η αντίδραση μεταξύ καλίου και χλωρίου, που παράγει χλωριούχο κάλιο. Για να πραγματοποιηθεί μια τέτοια αλληλεπίδραση, λαμβάνονται δύο mole καλίου και ένα mole. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δύο mol καλίου:
2K + СІ₂ = 2KІ
Μοριακή δομή χλωριούχου καλίουΚατά την καύση στο ύπαιθρο, το κάλιο και το άζωτο καταναλώνονται σε μοριακή αναλογία 6:1. Ως αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης, σχηματίζεται νιτρίδιο του καλίου σε ποσότητα δύο μερών:
6K + N2 = 2K3N
Η ένωση είναι πράσινο-μαύροι κρύσταλλοι. Το κάλιο αντιδρά με τον φώσφορο με τον ίδιο τρόπο. Εάν πάρετε 3 mole καλίου και 1 mole φωσφόρου, λαμβάνετε 1 mole φωσφιδίου:
3K + P = K3P
Το κάλιο αντιδρά με το υδρογόνο για να σχηματίσει ένα υδρίδιο:
2Κ + Ν2 = 2ΚΝ
Όλες οι αντιδράσεις προσθήκης συμβαίνουν σε υψηλές θερμοκρασίες
Η αλληλεπίδραση του καλίου με σύνθετες ουσίες
Οι σύνθετες ουσίες με τις οποίες αντιδρά το κάλιο περιλαμβάνουν νερό, άλατα, οξέα και οξείδια. Δεδομένου ότι το κάλιο είναι ένα ενεργό μέταλλο, εκτοπίζει τα άτομα υδρογόνου από τις ενώσεις τους. Ένα παράδειγμα είναι η αντίδραση μεταξύ καλίου και υδροχλωρικού οξέος. Για την εφαρμογή του λαμβάνονται 2 mol καλίου και οξέος. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, σχηματίζονται 2 mole χλωριούχου καλίου και 1 mole υδρογόνου:
2K + 2HCI = 2KSI + H2
Πιο αναλυτικά, αξίζει να εξεταστεί η διαδικασία αλληλεπίδρασης του καλίου με το νερό. Το κάλιο αντιδρά βίαια με το νερό. Κινείται στην επιφάνεια του νερού, ωθείται από το απελευθερωμένο υδρογόνο:
2K + 2H2O = 2KOH + H2
Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης απελευθερώνεται πολλή θερμότητα ανά μονάδα χρόνου, η οποία οδηγεί στην ανάφλεξη του καλίου και του υδρογόνου που απελευθερώνεται. Αυτή είναι μια πολύ ενδιαφέρουσα διαδικασία: όταν έρθει σε επαφή με το νερό, το κάλιο αναφλέγεται αμέσως, η βιολετί φλόγα τρίζει και κινείται γρήγορα κατά μήκος της επιφάνειας του νερού. Στο τέλος της αντίδρασης, εμφανίζεται ένα φλας με πιτσίλισμα σταγόνων καμένου καλίου και προϊόντων αντίδρασης.
Αντίδραση καλίου με νερό
Το κύριο τελικό προϊόν της αντίδρασης του καλίου με το νερό είναι το υδροξείδιο του καλίου (αλκάλι). Η εξίσωση για την αντίδραση του καλίου με το νερό:
4K + 2H2O + O2 = 4KOH
Προσοχή! Μην προσπαθήσετε να επαναλάβετε αυτή την εμπειρία μόνοι σας!
Εάν το πείραμα εκτελείται λανθασμένα, μπορείτε να πάρετε ένα έγκαυμα με αλκάλια. Για την αντίδραση συνήθως χρησιμοποιείται κρυσταλλοποιητής με νερό, στον οποίο τοποθετείται ένα κομμάτι καλίου. Μόλις το υδρογόνο σταματήσει να καίγεται, πολλοί θέλουν να κοιτάξουν μέσα στον κρυσταλλοποιητή. Αυτή τη στιγμή, εμφανίζεται το τελικό στάδιο της αντίδρασης του καλίου με το νερό, που συνοδεύεται από μια ασθενή έκρηξη και πιτσίλισμα του προκύπτοντος ζεστού αλκαλίου. Επομένως, για λόγους ασφαλείας, αξίζει να κρατήσετε κάποια απόσταση από το εργαστηριακό τραπέζι μέχρι να ολοκληρωθεί η αντίδραση. θα βρείτε τις πιο θεαματικές εμπειρίες που μπορείτε να έχετε με τα παιδιά σας στο σπίτι.
Η δομή του καλίου
Το άτομο καλίου αποτελείται από έναν πυρήνα που περιέχει πρωτόνια και νετρόνια και ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω του. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι πάντα ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων μέσα στον πυρήνα. Όταν ένα ηλεκτρόνιο αποσπάται ή συνδέεται με ένα άτομο, παύει να είναι ουδέτερο και μετατρέπεται σε ιόν. Τα ιόντα χωρίζονται σε κατιόντα και ανιόντα. Τα κατιόντα έχουν θετικό φορτίο, τα ανιόντα έχουν αρνητικό φορτίο. Όταν ένα ηλεκτρόνιο συνδέεται με ένα άτομο, γίνεται ανιόν. αν ένα από τα ηλεκτρόνια εγκαταλείψει την τροχιά του, το ουδέτερο άτομο μετατρέπεται σε κατιόν.
Ο σειριακός αριθμός του καλίου στον περιοδικό πίνακα του Mendeleev είναι 19. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν επίσης 19 πρωτόνια στον πυρήνα ενός χημικού στοιχείου. Συμπέρασμα: υπάρχουν 19 ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα. Ο αριθμός των πρωτονίων στη δομή προσδιορίζεται ως εξής: αφαιρέστε τον αύξοντα αριθμό του χημικού στοιχείου από την ατομική μάζα. Συμπέρασμα: υπάρχουν 20 πρωτόνια στον πυρήνα του καλίου. Το κάλιο ανήκει στην IV περίοδο, έχει 4 «τροχίες», στις οποίες είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα τα ηλεκτρόνια, τα οποία βρίσκονται σε συνεχή κίνηση. Στην πρώτη "τροχιά" υπάρχουν 2 ηλεκτρόνια, στη δεύτερη - 8. στην τρίτη και στην τελευταία, τέταρτη «τροχία», περιστρέφεται 1 ηλεκτρόνιο. Αυτό εξηγεί το υψηλό επίπεδο χημικής δραστηριότητας του καλίου: η τελευταία του «τροχία» δεν είναι πλήρως γεμάτη, επομένως το στοιχείο τείνει να συνδυάζεται με άλλα άτομα. Ως αποτέλεσμα, τα ηλεκτρόνια των τελευταίων τροχιών των δύο στοιχείων θα γίνουν κοινά.
Αυτό το άρθρο θα χαρακτηρίσει το κάλιο από την άποψη της φυσικής και της χημείας. Η πρώτη από αυτές τις επιστήμες μελετά τις μηχανικές και εξωτερικές ιδιότητες των ουσιών. Και το δεύτερο - η αλληλεπίδρασή τους μεταξύ τους - είναι η χημεία. Το κάλιο είναι το δέκατο ένατο στοιχείο του περιοδικού πίνακα. Ανήκει σε Αυτό το άρθρο θα εξετάσει την ηλεκτρονική φόρμουλα του καλίου, και τη συμπεριφορά του με άλλες ουσίες, κ.λπ. Αυτό είναι ένα από τα πιο ενεργά μέταλλα. Η επιστήμη που ασχολείται με τη μελέτη αυτού και άλλων στοιχείων είναι η χημεία. Ο βαθμός 8 προβλέπει τη μελέτη των ιδιοτήτων τους. Επομένως, αυτό το άρθρο θα είναι χρήσιμο για τους μαθητές. Λοιπόν, ας ξεκινήσουμε.
Χαρακτηριστικά του καλίου από άποψη φυσικής
Πρόκειται για μια απλή ουσία, η οποία υπό κανονικές συνθήκες βρίσκεται σε στερεή κατάσταση συσσωμάτωσης. Το σημείο τήξης είναι εξήντα τρεις βαθμοί Κελσίου. Αυτό το μέταλλο βράζει όταν η θερμοκρασία φτάσει τους επτακόσιους εξήντα έναν βαθμούς Κελσίου. Η εν λόγω ουσία έχει ένα ασημί-λευκό χρώμα. Έχει μεταλλική γυαλάδα.
Η πυκνότητα του καλίου είναι ογδόντα έξι εκατοστά του γραμμαρίου ανά κυβικό εκατοστό. Είναι πολύ ελαφρύ μέταλλο. Η φόρμουλα για το κάλιο είναι πολύ απλή - δεν σχηματίζει μόρια. Αυτή η ουσία αποτελείται από άτομα που βρίσκονται το ένα κοντά στο άλλο και έχουν ένα κρυσταλλικό πλέγμα. Η ατομική μάζα του καλίου είναι τριάντα εννέα γραμμάρια ανά mole. Η σκληρότητά του είναι πολύ χαμηλή - κόβεται εύκολα με ένα μαχαίρι, όπως το τυρί.
Κάλιο και χημεία
Ας ξεκινήσουμε με το γεγονός ότι το κάλιο είναι ένα χημικό στοιχείο που έχει πολύ υψηλή χημική δράση. Δεν μπορείτε να το αποθηκεύσετε καν στο ύπαιθρο, καθώς αρχίζει να αντιδρά αμέσως με τις ουσίες που το περιβάλλουν. Το κάλιο είναι ένα χημικό στοιχείο που ανήκει στην πρώτη ομάδα και στην τέταρτη περίοδο του περιοδικού πίνακα. Έχει όλες τις ιδιότητες που είναι χαρακτηριστικές των μετάλλων.
Αλληλεπίδραση με απλές ουσίες
Αυτά περιλαμβάνουν: οξυγόνο, άζωτο, θείο, φώσφορο, αλογόνα (ιώδιο, φθόριο, χλώριο, βρώμιο). Με τη σειρά, εξετάστε την αλληλεπίδραση του καλίου με καθένα από αυτά. Η αλληλεπίδραση με το οξυγόνο ονομάζεται οξείδωση. Κατά τη διάρκεια αυτής της χημικής αντίδρασης, το κάλιο και το οξυγόνο καταναλώνονται σε μοριακή αναλογία τεσσάρων μερών προς ένα, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται ένα οξείδιο του εν λόγω μετάλλου σε ποσότητα δύο μερών. Αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί να εκφραστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση αντίδρασης: 4K + O2 = 2K2O. Κατά την καύση του καλίου, μπορεί κανείς να παρατηρήσει
Επομένως, αυτή η αντίδραση θεωρείται ποιοτική για τον προσδιορισμό του καλίου. Οι αντιδράσεις με αλογόνα ονομάζονται σύμφωνα με τα ονόματα αυτών των χημικών στοιχείων: αυτά είναι ιωδίωση, φθορίωση, χλωρίωση, βρωμίωση. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις μπορούν να ονομαστούν αντιδράσεις προσθήκης, αφού τα άτομα δύο διαφορετικών ουσιών συνδυάζονται σε ένα. Ένα παράδειγμα τέτοιας διαδικασίας είναι η αντίδραση μεταξύ καλίου και χλωρίου, η οποία έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό χλωρίου του εν λόγω μετάλλου. Για να πραγματοποιηθεί αυτή η αλληλεπίδραση, είναι απαραίτητο να ληφθούν αυτά τα δύο συστατικά - δύο γραμμομόρια του πρώτου και ένα από το δεύτερο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δύο mol της ένωσης καλίου. Η αντίδραση αυτή εκφράζεται με την ακόλουθη εξίσωση: 2K + CI2 = 2KCI. Με το άζωτο, το κάλιο μπορεί να σχηματίσει ενώσεις όταν καίγεται στην ύπαιθρο. Κατά τη διάρκεια αυτής της αντίδρασης, το εν λόγω μέταλλο και το άζωτο καταναλώνονται σε μοριακή αναλογία έξι μερών προς ένα· ως αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης, σχηματίζεται νιτρίδιο του καλίου σε ποσότητα δύο μερών. Αυτό μπορεί να εμφανιστεί ως η ακόλουθη εξίσωση: 6K + N2 = 2K3N. Αυτή η ένωση είναι ένας πράσινος-μαύρος κρύσταλλοι. Με τον φώσφορο, το εν λόγω μέταλλο αντιδρά σύμφωνα με την ίδια αρχή. Αν πάρουμε τρία γραμμομόρια καλίου και ένα γραμμομόριο φωσφόρου, παίρνουμε ένα γραμμομόριο φωσφιδίου. Αυτή η χημική αλληλεπίδραση μπορεί να γραφτεί ως η ακόλουθη εξίσωση αντίδρασης: 3K + P = K3P. Επιπλέον, το κάλιο είναι σε θέση να αντιδράσει με το υδρογόνο, σχηματίζοντας ένα υδρίδιο. Ως παράδειγμα, μπορεί να δοθεί η ακόλουθη εξίσωση: 2K + H2 \u003d 2KN. Όλες οι αντιδράσεις προσθήκης συμβαίνουν μόνο παρουσία υψηλών θερμοκρασιών.
Αλληλεπίδραση με σύνθετες ουσίες
Το χαρακτηριστικό του καλίου από την άποψη της χημείας προβλέπει την εξέταση αυτού του θέματος. Το κάλιο είναι σε θέση να αντιδρά με νερό, οξέα, άλατα, οξείδια. Με όλα αυτά, το εν λόγω μέταλλο αντιδρά διαφορετικά.
κάλιο και νερό
Αυτό το χημικό στοιχείο αντιδρά βίαια με αυτό. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται υδροξείδιο, καθώς και υδρογόνο. Αν πάρουμε δύο γραμμομόρια καλίου και νερού, παίρνουμε την ίδια ποσότητα και ένα γραμμομόριο υδρογόνου. Αυτή η χημική αλληλεπίδραση μπορεί να εκφραστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση: 2K + 2H2O = 2KOH = H2.
Αντιδράσεις με οξέα
Δεδομένου ότι το κάλιο είναι ένα ενεργό μέταλλο, εκτοπίζει εύκολα τα άτομα υδρογόνου από τις ενώσεις τους. Ένα παράδειγμα θα ήταν η αντίδραση που συμβαίνει μεταξύ της εν λόγω ουσίας και του υδροχλωρικού οξέος. Για να το εκτελέσετε, πρέπει να πάρετε δύο mol καλίου, καθώς και οξύ στην ίδια ποσότητα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δύο mole και υδρογόνο - ένα mole. Αυτή η διαδικασία μπορεί να γραφτεί ως εξής: 2K + 2HCI = 2KCI + H2.
Κάλιο και οξείδια
Με αυτή την ομάδα ανόργανων ουσιών, το εν λόγω μέταλλο αντιδρά μόνο με σημαντική θέρμανση. Εάν το άτομο του μετάλλου που είναι μέρος του οξειδίου είναι πιο παθητικό από αυτό για το οποίο μιλάμε σε αυτό το άρθρο, στην πραγματικότητα συμβαίνει μια αντίδραση ανταλλαγής. Για παράδειγμα, αν πάρουμε δύο γραμμομόρια καλίου και ένα γραμμομόριο οξειδίου του χαλκού, τότε ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασής τους, μπορεί να ληφθεί ένα γραμμομόριο οξειδίου του εν λόγω χημικού στοιχείου και καθαρός χαλκός. Αυτό μπορεί να φανεί με τη μορφή της ακόλουθης εξίσωσης: 2K + CuO = K2O + Cu. Εδώ παίζουν ρόλο οι ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες του καλίου.
Αλληλεπίδραση με βάσεις
Το κάλιο είναι σε θέση να αντιδράσει με υδροξείδια μετάλλων, τα οποία βρίσκονται στα δεξιά του στην ηλεκτροχημική σειρά δραστηριότητας. Σε αυτή την περίπτωση εκδηλώνονται και οι αποκαταστατικές του ιδιότητες. Για παράδειγμα, εάν πάρουμε δύο γραμμομόρια καλίου και ένα γραμμομόριο υδροξειδίου του βαρίου, τότε ως αποτέλεσμα της αντίδρασης υποκατάστασης θα λάβουμε ουσίες όπως το υδροξείδιο του καλίου σε ποσότητα δύο γραμμομορίων και καθαρό βάριο (ένα γραμμομόριο) - θα καταβυθιστεί . Η παρουσιαζόμενη χημική αλληλεπίδραση μπορεί να εμφανιστεί ως η ακόλουθη εξίσωση: 2K + Ba(OH)2 = 2KOH + Ba.
Αντιδράσεις με άλατα
Σε αυτή την περίπτωση, το κάλιο εξακολουθεί να δείχνει τις ιδιότητές του ως ισχυρός αναγωγικός παράγοντας. Αντικαθιστώντας τα άτομα χημικά πιο παθητικών στοιχείων, σας επιτρέπει να πάρετε ένα καθαρό μέταλλο. Για παράδειγμα, εάν προσθέσετε σε ποσότητα δύο γραμμομορίων 3 γραμμομόρια καλίου, τότε ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης παίρνουμε τρία γραμμομόρια χλωριούχου καλίου και δύο γραμμομόρια αλουμινίου. Αυτή η διαδικασία μπορεί να εκφραστεί χρησιμοποιώντας μια εξίσωση ως εξής: 3Κ + 2АІСІ3 = 3КІ2 + 2АІ.
Αντιδράσεις με λίπη
Εάν προστεθεί κάλιο σε οποιαδήποτε οργανική ουσία αυτής της ομάδας, θα εκτοπίσει επίσης ένα από τα άτομα υδρογόνου. Για παράδειγμα, όταν η στεαρίνη αναμιγνύεται με το εν λόγω μέταλλο, σχηματίζεται στεατικό κάλιο και υδρογόνο. Η ουσία που προκύπτει χρησιμοποιείται για την παρασκευή υγρού σαπουνιού. Εδώ τελειώνει ο χαρακτηρισμός του καλίου και οι αλληλεπιδράσεις του με άλλες ουσίες.
Η χρήση του καλίου και των ενώσεων του
Όπως όλα τα μέταλλα, αυτό που συζητείται σε αυτό το άρθρο είναι απαραίτητο για πολλές βιομηχανικές διεργασίες. Η κύρια χρήση του καλίου εμφανίζεται στη χημική βιομηχανία. Λόγω της υψηλής χημικής του δράσης, των έντονων αλκαλιμετάλλων και των αναγωγικών ιδιοτήτων του, χρησιμοποιείται ως αντιδραστήριο για πολλές αλληλεπιδράσεις και λήψη ποικίλων ουσιών. Επιπλέον, κράματα που περιέχουν κάλιο χρησιμοποιούνται ως ψυκτικά σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Το μέταλλο που εξετάζεται σε αυτό το άρθρο βρίσκει την εφαρμογή του και στην ηλεκτρική μηχανική. Εκτός από όλα τα παραπάνω, είναι ένα από τα κύρια συστατικά των λιπασμάτων για τα φυτά. Επιπλέον, οι ενώσεις του χρησιμοποιούνται σε μεγάλη ποικιλία βιομηχανιών. Έτσι, στην εξόρυξη χρυσού χρησιμοποιείται κυανιούχο κάλιο, το οποίο χρησιμεύει ως αντιδραστήριο για τον διαχωρισμό πολύτιμων μετάλλων από τα μεταλλεύματα. Τα φωσφορικά άλατα του υπό εξέταση χημικού στοιχείου είναι συστατικά διαφόρων προϊόντων καθαρισμού και σκονών. Τα σπίρτα περιέχουν χλωρικό άλας αυτού του μετάλλου. Στην κατασκευή φιλμ για παλιές κάμερες χρησιμοποιήθηκε το βρωμίδιο του εν λόγω στοιχείου. Όπως ήδη γνωρίζετε, μπορεί να ληφθεί με βρωμίωση του καλίου σε υψηλές θερμοκρασίες. Στην ιατρική, χρησιμοποιείται χλωρίδιο αυτού του χημικού στοιχείου. Στη σαπωνοποιία - στεατικό και άλλα παράγωγα λίπους.
Απόκτηση του εν λόγω μετάλλου
Στις μέρες μας, το κάλιο εξορύσσεται στα εργαστήρια με δύο βασικούς τρόπους. Το πρώτο είναι να αποκατασταθεί από το υδροξείδιο με τη βοήθεια του νατρίου, το οποίο είναι χημικά πιο δραστικό από το κάλιο. Και το δεύτερο είναι να το πάρεις από χλωριούχο, επίσης με τη βοήθεια νατρίου. Εάν προσθέσετε την ίδια ποσότητα νατρίου σε ένα mole υδροξειδίου του καλίου, σχηματίζεται ένα mole αλκαλίου νατρίου και καθαρό κάλιο. Η εξίσωση αυτής της αντίδρασης είναι η εξής: KOH + Na = NaOH + K. Για να πραγματοποιήσετε την αντίδραση του δεύτερου τύπου, πρέπει να αναμίξετε το χλωρίδιο του εν λόγω μετάλλου και το νάτριο σε ίσες μοριακές αναλογίες. Ως αποτέλεσμα, ουσίες όπως το αλάτι κουζίνας και το κάλιο σχηματίζονται στην ίδια αναλογία. Αυτή η χημική αλληλεπίδραση μπορεί να εκφραστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση αντίδρασης: KSI + Na = NaCl + K.
Η δομή του καλίου
Ένα άτομο αυτού του χημικού στοιχείου, όπως όλα τα άλλα, αποτελείται από έναν πυρήνα, ο οποίος περιέχει πρωτόνια και νετρόνια, καθώς και ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω του. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι πάντα ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων που βρίσκονται μέσα στον πυρήνα. Εάν κάποιο ηλεκτρόνιο αποκολληθεί ή ενωθεί με το άτομο, τότε παύει ήδη να είναι ουδέτερο και μετατρέπεται σε ιόν. Είναι δύο τύπων: κατιόντα και ανιόντα. Τα πρώτα είναι θετικά φορτισμένα, ενώ τα δεύτερα αρνητικά. Εάν ένα ηλεκτρόνιο ενωθεί με ένα άτομο, τότε μετατρέπεται σε ανιόν, αλλά εάν κάποιο από τα ηλεκτρόνια εγκαταλείψει την τροχιά του, το ουδέτερο άτομο γίνεται κατιόν. Δεδομένου ότι ο σειριακός αριθμός του καλίου, σύμφωνα με τον περιοδικό πίνακα, είναι δεκαεννέα, υπάρχει ο ίδιος αριθμός πρωτονίων στον πυρήνα αυτού του χημικού στοιχείου. Επομένως, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι υπάρχουν δεκαεννέα ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα. Ο αριθμός των πρωτονίων που περιέχονται στη δομή ενός ατόμου μπορεί να προσδιοριστεί αφαιρώντας τον αύξοντα αριθμό ενός χημικού στοιχείου από την ατομική μάζα. Μπορούμε λοιπόν να συμπεράνουμε ότι υπάρχουν είκοσι πρωτόνια στον πυρήνα του καλίου. Δεδομένου ότι το μέταλλο που εξετάζεται σε αυτό το άρθρο ανήκει στην τέταρτη περίοδο, έχει τέσσερις τροχιές, στις οποίες τα ηλεκτρόνια είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα, τα οποία βρίσκονται πάντα σε κίνηση. Το σχήμα του καλίου έχει ως εξής: δύο ηλεκτρόνια βρίσκονται στην πρώτη τροχιά, οκτώ στη δεύτερη. καθώς και στην τρίτη, στην τελευταία, τέταρτη τροχιά, περιστρέφεται μόνο ένα ηλεκτρόνιο. Αυτό εξηγεί το υψηλό επίπεδο χημικής δραστηριότητας αυτού του μετάλλου - η τελευταία τροχιά του δεν είναι πλήρως γεμάτη, επομένως τείνει να συνδυάζεται με άλλα άτομα, με αποτέλεσμα τα ηλεκτρόνια των τελευταίων τροχιών τους να γίνουν κοινά.
Πού μπορεί να βρεθεί αυτό το στοιχείο στη φύση;
Δεδομένου ότι έχει εξαιρετικά υψηλή χημική δραστηριότητα, δεν βρίσκεται πουθενά στον πλανήτη στην καθαρή του μορφή. Μπορεί να θεωρηθεί μόνο ως μέρος μιας ποικιλίας ενώσεων. κάλιο στον φλοιό της γης είναι 2,4 τοις εκατό. Τα πιο κοινά μέταλλα που περιέχουν κάλιο είναι ο σαλβινίτης και ο καρναλλίτης. Το πρώτο έχει τον ακόλουθο χημικό τύπο: NaCl.KCl. Έχει πολύχρωμο χρώμα και αποτελείται από πολλούς κρυστάλλους διαφόρων χρωμάτων. Ανάλογα με την αναλογία χλωριούχου καλίου και νατρίου, καθώς και την παρουσία ακαθαρσιών, μπορεί να περιέχει κόκκινα, μπλε, ροζ, πορτοκαλί συστατικά. Το δεύτερο ορυκτό - ο καρναλλίτης - μοιάζει με διαφανείς, ανοιχτό μπλε, ανοιχτό ροζ ή ανοιχτό κίτρινο κρύσταλλο. Ο χημικός του τύπος μοιάζει με αυτό: KCl.MgCl2.6H2O. Είναι ένα κρυσταλλικό ένυδρο.
Ο ρόλος του καλίου στον οργανισμό, συμπτώματα ανεπάρκειας και περίσσειας
Μαζί με το νάτριο, διατηρεί την ισορροπία νερού-αλατιού του κυττάρου. Συμμετέχει επίσης στη μετάδοση μεταξύ των μεμβρανών της νευρικής ώθησης. Επιπλέον, ρυθμίζει την οξεοβασική ισορροπία στο κύτταρο και σε όλο το σώμα συνολικά. Συμμετέχει στις μεταβολικές διεργασίες, εξουδετερώνει την εμφάνιση οιδήματος, αποτελεί μέρος του κυτταροπλάσματος - περίπου το πενήντα τοις εκατό του - το άλας του εν λόγω μετάλλου. Τα κύρια σημάδια ότι ο οργανισμός στερείται καλίου είναι το πρήξιμο, η εμφάνιση ασθένειας όπως υδρωπικία, ευερεθιστότητα και διαταραχές στη λειτουργία του νευρικού συστήματος, η αναστολή της αντίδρασης και η εξασθένηση της μνήμης.
Επιπλέον, η ανεπαρκής ποσότητα αυτού του ιχνοστοιχείου επηρεάζει αρνητικά το καρδιαγγειακό και το μυϊκό σύστημα. Η έλλειψη καλίου για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα μπορεί να προκαλέσει καρδιακή προσβολή ή εγκεφαλικό. Αλλά λόγω περίσσειας καλίου στο σώμα, μπορεί να αναπτυχθεί έλκος στο λεπτό έντερο. Για να ισορροπήσετε τη διατροφή σας με τέτοιο τρόπο ώστε να λαμβάνετε μια κανονική ποσότητα καλίου, πρέπει να γνωρίζετε ποιες τροφές το περιέχουν.
Τρόφιμα με υψηλή περιεκτικότητα σε εν λόγω μικροθρεπτικά συστατικά
Πρώτα απ 'όλα, πρόκειται για ξηρούς καρπούς, όπως κάσιους, καρύδια, φουντούκια, φιστίκια, αμύγδαλα. Επίσης, μεγάλη ποσότητα του βρίσκεται στις πατάτες. Επιπλέον, το κάλιο βρίσκεται σε αποξηραμένα φρούτα όπως οι σταφίδες, τα αποξηραμένα βερίκοκα, τα δαμάσκηνα. Το κουκουνάρι είναι επίσης πλούσιο σε αυτό το στοιχείο. Επίσης, η υψηλή συγκέντρωσή του παρατηρείται στα όσπρια: φασόλια, αρακάς, φακές. Τα φύκια είναι επίσης πλούσια σε αυτό το χημικό στοιχείο. Άλλα προϊόντα που περιέχουν αυτό το στοιχείο σε μεγάλες ποσότητες είναι το πράσινο τσάι και το κακάο. Επιπλέον, βρίσκεται σε υψηλές συγκεντρώσεις σε πολλά φρούτα, όπως το αβοκάντο, οι μπανάνες, τα ροδάκινα, τα πορτοκάλια, τα γκρέιπφρουτ και τα μήλα. Πολλά δημητριακά είναι πλούσια στο εν λόγω ιχνοστοιχείο. Αυτό είναι κυρίως μαργαριταρένιο κριθάρι, καθώς και σιτάρι και πλιγούρι φαγόπυρου. Ο μαϊντανός και τα λαχανάκια Βρυξελλών είναι επίσης πλούσια σε κάλιο. Επιπλέον, βρίσκεται στα καρότα και τα πεπόνια. Τα κρεμμύδια και το σκόρδο έχουν σημαντική ποσότητα του θεωρούμενου χημικού στοιχείου. Τα αυγά κοτόπουλου, το γάλα και το τυρί είναι επίσης πλούσια σε κάλιο. Ο ημερήσιος κανόνας αυτού του χημικού στοιχείου για τον μέσο άνθρωπο είναι από τρία έως πέντε γραμμάρια.
συμπέρασμα
Αφού διαβάσουμε αυτό το άρθρο, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το κάλιο είναι ένα εξαιρετικά σημαντικό χημικό στοιχείο. Είναι απαραίτητο για τη σύνθεση πολλών ενώσεων στη χημική βιομηχανία. Επιπλέον, χρησιμοποιείται σε πολλές άλλες βιομηχανίες. Είναι επίσης πολύ σημαντικό για τον ανθρώπινο οργανισμό, γι' αυτό πρέπει να πηγαίνετε τακτικά και στην απαιτούμενη ποσότητα με φαγητό.
Υπάρχουν τρεις κύριες κατηγορίες συνδέσεων. Αυτά είναι οξέα, αλκάλια και οξείδια. Ένα οξύ αποτελείται από ένα κατιόν υδρογόνου και ένα ανιόν ενός υπολείμματος οξέος. Αλκάλιο - από ένα κατιόν μετάλλου και μια ομάδα υδροξυλίου. Για τα οξείδια θα μιλήσουμε λεπτομερέστερα αργότερα.
Τι είναι ένα οξείδιο;
Είναι μια ένωση που αποτελείται από δύο διαφορετικά χημικά στοιχεία, ένα εκ των οποίων είναι το οξυγόνο. Το δεύτερο μπορεί να είναι μεταλλικό ή μη. Ο αριθμός των ατόμων οξυγόνου εξαρτάται από το σθένος του δεύτερου χημικού στοιχείου που αποτελεί μέρος της ένωσης. Έτσι, για παράδειγμα, το σθένος του καλίου είναι ένα, άρα το οξείδιο του καλίου θα περιέχει ένα άτομο οξυγόνου και δύο άτομα καλίου. Το σθένος του ασβεστίου είναι δύο, άρα το οξείδιο του θα αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου και ένα άτομο ασβεστίου. Το σθένος του φωσφόρου είναι πέντε, άρα το οξείδιο του αποτελείται από δύο άτομα φωσφόρου και πέντε άτομα οξυγόνου.
Σε αυτό το άρθρο, θα μιλήσουμε λεπτομερέστερα για το οξείδιο του καλίου. Δηλαδή - για τις φυσικές και χημικές του ιδιότητες, για την εφαρμογή του σε διάφορους τομείς της βιομηχανίας.
Οξείδιο του καλίου: τύπος
Δεδομένου ότι το σθένος αυτού του μετάλλου είναι ένα και το σθένος του οξυγόνου είναι δύο, αυτή η χημική ένωση θα αποτελείται από δύο άτομα μετάλλου και ένα άτομο οξυγόνου. Άρα, οξείδιο του καλίου: ο τύπος είναι K 2 O.
Φυσικές ιδιότητες
Το υπό εξέταση οξείδιο έχει ανοιχτό κίτρινο χρώμα. Μερικές φορές μπορεί να είναι και άχρωμο. Σε θερμοκρασία δωματίου, έχει μια στερεή κατάσταση συσσωμάτωσης.
Το σημείο τήξης αυτής της ουσίας είναι 740 βαθμοί Κελσίου.
Η πυκνότητα είναι 2,32 g/cm 3 .
Η θερμική αποσύνθεση αυτού του οξειδίου παράγει υπεροξείδιο του ίδιου μετάλλου και καθαρό κάλιο.
Διαλυτό σε οργανικούς διαλύτες.
Δεν διαλύεται στο νερό, αλλά αντιδρά με αυτό.
Διαθέτει υψηλή υγροσκοπικότητα.
Χημικές ιδιότητες του K 2 O
Αυτή η ουσία έχει χημικές ιδιότητες τυπικές για όλα τα βασικά οξείδια. Εξετάστε τις χημικές αντιδράσεις αυτού του οξειδίου με διάφορες ουσίες με τη σειρά.
Αντίδραση με νερό
Πρώτα απ 'όλα, είναι σε θέση να αντιδράσει με το νερό για να σχηματίσει το υδροξείδιο αυτού του μετάλλου ως αποτέλεσμα.
Η εξίσωση για μια τέτοια αντίδραση είναι η εξής:
- K 2 O + H 2 O \u003d 2KOH
Γνωρίζοντας τη μοριακή μάζα καθεμιάς από τις ουσίες, μπορεί να εξαχθεί το ακόλουθο συμπέρασμα από την εξίσωση: από 94 γραμμάρια του εν λόγω οξειδίου και 18 γραμμάρια νερού, μπορούν να ληφθούν 112 γραμμάρια υδροξειδίου του καλίου.
με άλλα οξείδια
Επιπλέον, το εν λόγω οξείδιο είναι ικανό να αντιδρά με διοξείδιο του άνθρακα (διοξείδιο του άνθρακα). Αυτό σχηματίζει ένα αλάτι - ανθρακικό κάλιο.
Η εξίσωση για την αντίδραση του οξειδίου του καλίου και του οξειδίου του άνθρακα μπορεί να γραφτεί ως εξής:
- K 2 O + CO 2 \u003d K 2 CO 3
Άρα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι από 94 γραμμάρια του εν λόγω οξειδίου και 44 γραμμάρια διοξειδίου του άνθρακα, λαμβάνονται 138 γραμμάρια ανθρακικού καλίου.
Το εν λόγω οξείδιο μπορεί επίσης να αντιδράσει με οξείδιο του θείου. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται ένα άλλο άλας - θειικό κάλιο.
Η αλληλεπίδραση του οξειδίου του καλίου με το οξείδιο του θείου μπορεί να εκφραστεί με την ακόλουθη εξίσωση:
- K 2 O + SO 3 \u003d K 2 SO 4
Μπορεί να φανεί από αυτό ότι λαμβάνοντας 94 γραμμάρια του εν λόγω οξειδίου και 80 γραμμάρια οξειδίου του θείου, μπορούν να ληφθούν 174 γραμμάρια θειικού καλίου.
Με τον ίδιο τρόπο, το K 2 O μπορεί να αντιδράσει με άλλα οξείδια.
Ένας άλλος τύπος αλληλεπίδρασης είναι οι αντιδράσεις όχι με όξινα, αλλά με αμφοτερικά οξείδια. Σε αυτή την περίπτωση, δεν σχηματίζεται οξύ, αλλά άλας. Ένα παράδειγμα τέτοιας χημικής διεργασίας είναι η αλληλεπίδραση του θεωρούμενου οξειδίου με το οξείδιο του ψευδαργύρου.
Αυτή η αντίδραση μπορεί να εκφραστεί με την ακόλουθη εξίσωση:
- K 2 O + ZnO \u003d K 2 ZnO 2
Μπορεί να φανεί από αυτό ότι όταν το εν λόγω οξείδιο και το οξείδιο του ψευδαργύρου αλληλεπιδρούν, σχηματίζεται ένα άλας που ονομάζεται ψευδάργυρο κάλιο. Εάν γνωρίζετε τη μοριακή μάζα όλων των ουσιών, τότε μπορείτε να υπολογίσετε ότι από 94 γραμμάρια K 2 O και 81 γραμμάρια οξειδίου του ψευδαργύρου, μπορείτε να πάρετε 175 γραμμάρια ψευδαργύρου καλίου.
Επίσης, το K 2 O είναι σε θέση να αλληλεπιδρά με το μονοξείδιο του αζώτου. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται ένα μείγμα δύο αλάτων: νιτρικού καλίου και νιτρώδους καλίου. Η εξίσωση αυτής της αντίδρασης μοιάζει με αυτό:
- K 2 O + 2NO 2 \u003d KNO 3 + KNO 2
Εάν γνωρίζετε τις μοριακές μάζες των ουσιών, μπορούμε να πούμε ότι από 94 γραμμάρια του εν λόγω οξειδίου και 92 γραμμάρια οξειδίου του αζώτου, μπορούν να ληφθούν 101 γραμμάρια νιτρικών και 85 γραμμάρια νιτρωδών.
Αλληλεπίδραση με οξέα
Η πιο συνηθισμένη περίπτωση είναι οξείδιο του καλίου + θειικό οξύ = θειικό κάλιο + νερό. Η εξίσωση της αντίδρασης μοιάζει με αυτό:
- K 2 O + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + H 2 O
Από την εξίσωση, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι για να λάβετε 174 γραμμάρια θειικού καλίου και 18 γραμμάρια νερού, πρέπει να λάβετε 94 γραμμάρια από το εν λόγω οξείδιο και 98 γραμμάρια θειικού οξέος.
Ομοίως, υπάρχει μια χημική αλληλεπίδραση μεταξύ του εν λόγω οξειδίου και του νιτρικού οξέος. Αυτό παράγει νιτρικό κάλιο και νερό. Η εξίσωση αυτής της αντίδρασης μπορεί να γραφτεί ως εξής:
- 2K 2 O + 4HNO 3 \u003d 4KNO 3 + 2H 2 O
Έτσι, από 188 γραμμάρια του εν λόγω οξειδίου και 252 γραμμάρια νιτρικού οξέος, μπορούν να ληφθούν 404 γραμμάρια νιτρικού καλίου και 36 γραμμάρια νερού.
Με την ίδια αρχή, το εν λόγω οξείδιο μπορεί να αντιδράσει με άλλα οξέα. Κατά τη διαδικασία, θα σχηματιστούν άλλα άλατα και νερό. Έτσι, για παράδειγμα, όταν αυτό το οξείδιο αντιδρά με φωσφορικό οξύ, λαμβάνονται φωσφορικά άλατα και νερό, με χλωριούχο οξύ, χλωριούχο και νερό κ.λπ.
K 2 O και αλογόνα
Η υπό εξέταση χημική ένωση είναι επίσης ικανή να αντιδράσει με ουσίες αυτής της ομάδας. Τα αλογόνα είναι απλές ενώσεις που αποτελούνται από πολλά άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου. Αυτά είναι, για παράδειγμα, το χλώριο, το βρώμιο, το ιώδιο και μερικά άλλα.
Άρα, χλώριο και οξείδιο του καλίου: εξίσωση:
- K 2 O + CI 2 \u003d KSI + KSIO
Ως αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης, σχηματίζονται δύο άλατα: το χλωριούχο και το υποχλωριώδες κάλιο. Από 94 γραμμάρια του εν λόγω οξειδίου και 70 γραμμάρια χλωρίου, λαμβάνονται 74 γραμμάρια χλωριούχου καλίου και 90 γραμμάρια υποχλωριώδους καλίου.
Αλληλεπίδραση με αμμωνία
Το K 2 O είναι ικανό να αντιδράσει με αυτή την ουσία. Ως αποτέλεσμα αυτής της χημικής αλληλεπίδρασης, σχηματίζονται υδροξείδιο του καλίου και αμίδιο. Η εξίσωση αυτής της αντίδρασης μοιάζει με αυτό:
- K 2 O + NH 3 \u003d KOH + KNH 2
Γνωρίζοντας τις μοριακές μάζες όλων των ουσιών, είναι δυνατό να υπολογιστούν οι αναλογίες των αντιδρώντων και των προϊόντων αντίδρασης. Από 94 γραμμάρια του εν λόγω οξειδίου και 17 γραμμάρια αμμωνίας, μπορούν να ληφθούν 56 γραμμάρια υδροξειδίου του καλίου και 55 γραμμάρια αμιδίου του καλίου.
Αλληλεπίδραση με οργανικές ουσίες
Από τις οργανικές χημικές ουσίες, το οξείδιο του καλίου αλληλεπιδρά με αιθέρες και αλκοόλες. Ωστόσο, αυτές οι αντιδράσεις είναι αργές και απαιτούν ειδικές συνθήκες.
Λήψη K 2 O
Αυτή η χημική ουσία μπορεί να ληφθεί με διάφορους τρόπους. Εδώ είναι τα πιο συνηθισμένα:
- Από νιτρικό κάλιο και μεταλλικό κάλιο. Αυτά τα δύο αντιδρώντα θερμαίνονται, με αποτέλεσμα το σχηματισμό K 2 O και αζώτου. Η εξίσωση της αντίδρασης είναι η εξής: 2KNO 3 + 10K = N 2 + 6K 2 O.
- Η δεύτερη μέθοδος πραγματοποιείται σε δύο στάδια. Πρώτον, συμβαίνει μια αντίδραση μεταξύ καλίου και οξυγόνου, με αποτέλεσμα το σχηματισμό υπεροξειδίου του καλίου. Η εξίσωση αντίδρασης μοιάζει με αυτό: 2K + O 2 \u003d K 2 O 2. Περαιτέρω, το υπεροξείδιο εμπλουτίζεται με κάλιο, ως αποτέλεσμα του οποίου λαμβάνεται οξείδιο του καλίου. Η εξίσωση αντίδρασης μπορεί να γραφτεί ως εξής: K 2 O 2 + 2K \u003d 2K 2 O.
Η χρήση του K 2 O στη βιομηχανία
Η πιο συχνά θεωρούμενη ουσία χρησιμοποιείται στη γεωργική βιομηχανία. Αυτό το οξείδιο είναι ένα από τα συστατικά των ορυκτών λιπασμάτων. Το κάλιο είναι πολύ σημαντικό για τα φυτά, καθώς αυξάνει την αντοχή τους σε διάφορες ασθένειες. Επίσης, η εν λόγω ουσία χρησιμοποιείται στην κατασκευή, καθώς μπορεί να υπάρχει στη σύνθεση ορισμένων τύπων τσιμέντου. Επιπλέον, χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία για τη λήψη άλλων ενώσεων καλίου.
