კალიუმი - მენდელეევის პერიოდული ცხრილის მეცხრამეტე ელემენტი, მიეკუთვნება ტუტე ლითონებს. ეს არის მარტივი ნივთიერება, რომელიც ნორმალურ პირობებში არის აგრეგაციის მყარ მდგომარეობაში. კალიუმი ადუღდება 761 °C ტემპერატურაზე. ელემენტის დნობის წერტილი არის 63 °C. კალიუმს აქვს მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერი მეტალის ბზინვარებით.
კალიუმის ქიმიური თვისებები
კალიუმი - რომელსაც აქვს მაღალი ქიმიური აქტივობა, ამიტომ არ შეიძლება მისი შენახვა ღია ცის ქვეშ: ტუტე მეტალი მყისიერად რეაგირებს გარემომცველ ნივთიერებებთან. ეს ქიმიური ელემენტი მიეკუთვნება პერიოდული ცხრილის I ჯგუფს და IV პერიოდს. კალიუმს აქვს ლითონებისთვის დამახასიათებელი ყველა თვისება.
იგი ურთიერთქმედებს მარტივ ნივთიერებებთან, რომლებიც მოიცავს ჰალოგენებს (ბრომი, ქლორი, ფტორი, იოდი) და ფოსფორი, აზოტი და ჟანგბადი. კალიუმის ურთიერთქმედებას ჟანგბადთან ეწოდება დაჟანგვა. ამ ქიმიური რეაქციის დროს ჟანგბადი და კალიუმი მოიხმარება 4:1 მოლური თანაფარდობით, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კალიუმის ოქსიდი ორი ნაწილის ოდენობით. ეს ურთიერთქმედება შეიძლება გამოიხატოს რეაქციის განტოლებით:
4K + O₂ \u003d 2K2O
კალიუმის წვის დროს შეიმჩნევა კაშკაშა მეწამული ფერის ალი.
ასეთი ურთიერთქმედება ითვლება ხარისხობრივ რეაქციად კალიუმის განსაზღვრაზე. კალიუმის რეაქციები ჰალოგენებთან დასახელებულია ქიმიური ელემენტების დასახელების მიხედვით: ეს არის ფტორირება, იოდირება, ბრომირება, ქლორირება. ასეთი ურთიერთქმედება არის დამატების რეაქციები. ამის მაგალითია რეაქცია კალიუმსა და ქლორს შორის, რომელიც წარმოქმნის კალიუმის ქლორიდს. ასეთი ურთიერთქმედების განსახორციელებლად იღებენ ორი მოლი კალიუმის და ერთი მოლი. შედეგად წარმოიქმნება კალიუმის ორი მოლი:
2K + СІ₂ = 2КІ
კალიუმის ქლორიდის მოლეკულური სტრუქტურაღია ცის ქვეშ წვისას კალიუმს და აზოტს მოიხმარენ 6:1 მოლარული თანაფარდობით. ამ ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება კალიუმის ნიტრიდი ორი ნაწილის ოდენობით:
6K + N2 = 2K3N
ნაერთი არის მწვანე-შავი კრისტალები. კალიუმი ასევე რეაგირებს ფოსფორთან. თუ იღებთ 3 მოლ კალიუმს და 1 მოლ ფოსფორს, მიიღებთ 1 მოლ ფოსფიდს:
3K + P = K₃P
კალიუმი რეაგირებს წყალბადთან და წარმოქმნის ჰიდრიდს:
2K + N2 = 2KN
ყველა დანამატის რეაქცია ხდება მაღალ ტემპერატურაზე
კალიუმის ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან
რთული ნივთიერებები, რომლებთანაც კალიუმი რეაგირებს, მოიცავს წყალს, მარილებს, მჟავებს და ოქსიდებს. ვინაიდან კალიუმი აქტიური ლითონია, ის წყალბადის ატომებს მათი ნაერთებისგან ანაცვლებს. ამის მაგალითია რეაქცია კალიუმსა და მარილმჟავას შორის. მისი განსახორციელებლად მიიღება 2 მოლი კალიუმი და მჟავა. რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება 2 მოლი კალიუმის ქლორიდი და 1 მოლი წყალბადი:
2K + 2HCI = 2KSI + H2
უფრო დეტალურად, ღირს კალიუმის წყალთან ურთიერთქმედების პროცესის გათვალისწინება. კალიუმი ძალადობრივად რეაგირებს წყალთან. ის მოძრაობს წყლის ზედაპირზე, მას უბიძგებს გამოთავისუფლებული წყალბადი:
2K + 2H2O = 2KOH + H2
რეაქციის დროს ერთეულ დროში ბევრი სითბო გამოიყოფა, რაც იწვევს კალიუმის და გამოთავისუფლებული წყალბადის აალებას. ეს ძალიან საინტერესო პროცესია: წყალთან შეხებისას კალიუმი მყისიერად აალდება, იისფერი ალი ხრაშუნავს და სწრაფად მოძრაობს წყლის ზედაპირზე. რეაქციის დასასრულს ჩნდება ციმციმი დამწვარი კალიუმის და რეაქციის პროდუქტების წვეთების დაფრქვევით.
კალიუმის რეაქცია წყალთან
კალიუმის წყალთან რეაქციის ძირითადი საბოლოო პროდუქტია კალიუმის ჰიდროქსიდი (ტუტე). კალიუმის წყალთან რეაქციის განტოლება:
4K + 2H2O + O2 = 4KOH
ყურადღება! არ შეეცადოთ გაიმეოროთ ეს გამოცდილება საკუთარ თავს!
თუ ექსპერიმენტი არასწორად ჩატარდა, შეგიძლიათ მიიღოთ დამწვრობა ტუტეებით. რეაქციისთვის ჩვეულებრივ გამოიყენება კრისტალიზატორი წყლით, რომელშიც მოთავსებულია კალიუმის ნაჭერი. როგორც კი წყალბადი შეწყვეტს წვას, ბევრს სურს ჩახედოს კრისტალიზატორს. ამ მომენტში ხდება კალიუმის წყალთან რეაქციის საბოლოო ეტაპი, რომელსაც თან ახლავს სუსტი აფეთქება და მიღებული ცხელი ტუტე. ამიტომ, უსაფრთხოების მიზეზების გამო, რეაქციის დასრულებამდე ღირს გარკვეული დისტანციის დაცვა ლაბორატორიულ მაგიდასთან. თქვენ იპოვით ყველაზე შთამბეჭდავ გამოცდილებას, რაც შეგიძლიათ მიიღოთ თქვენს შვილებთან სახლში.
კალიუმის სტრუქტურა
კალიუმის ატომი შედგება ბირთვისგან, რომელიც შეიცავს პროტონებს და ნეიტრონებს და მის გარშემო ბრუნავს ელექტრონებს. ელექტრონების რაოდენობა ყოველთვის უდრის ბირთვის შიგნით არსებული პროტონების რაოდენობას. როდესაც ელექტრონი იშლება ან მიმაგრებულია ატომზე, ის წყვეტს ნეიტრალურობას და იონად იქცევა. იონები იყოფა კატიონებად და ანიონებად. კათიონებს აქვთ დადებითი მუხტი, ანიონებს - უარყოფითი. როდესაც ელექტრონი მიმაგრებულია ატომზე, ის იქცევა ანიონად; თუ ერთ-ერთი ელექტრონი ტოვებს ორბიტას, ნეიტრალური ატომი იქცევა კატიონად.
მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში კალიუმის სერიული ნომერია 19. ეს ნიშნავს, რომ ქიმიური ელემენტის ბირთვში ასევე არის 19 პროტონი დასკვნა: ბირთვის ირგვლივ არის 19 ელექტრონი. სტრუქტურაში პროტონების რაოდენობა განისაზღვრება შემდეგნაირად: გამოკლეთ ქიმიური ელემენტის სერიული ნომერი ატომური მასისგან. დასკვნა: კალიუმის ბირთვში 20 პროტონია. კალიუმი IV პერიოდს განეკუთვნება, აქვს 4 „ორბიტა“, რომელზედაც თანაბრად არის განაწილებული ელექტრონები, რომლებიც მუდმივ მოძრაობაში არიან. პირველ "ორბიტაზე" არის 2 ელექტრონი, მეორეზე - 8; მესამე და ბოლო, მეოთხე „ორბიტაზე“ ბრუნავს 1 ელექტრონი. ეს ხსნის კალიუმის ქიმიური აქტივობის მაღალ დონეს: მისი ბოლო „ორბიტა“ ბოლომდე არ არის შევსებული, ამიტომ ელემენტი მიდრეკილია სხვა ატომებთან შეერთებისკენ. შედეგად, ორი ელემენტის ბოლო ორბიტის ელექტრონები გახდება საერთო.
ეს სტატია დაახასიათებს კალიუმს ფიზიკისა და ქიმიის თვალსაზრისით. ამ მეცნიერებიდან პირველი სწავლობს ნივთიერებების მექანიკურ და გარე თვისებებს. და მეორე - მათი ურთიერთქმედება ერთმანეთთან - არის ქიმია. კალიუმი არის მეცხრამეტე ელემენტი პერიოდულ სისტემაში. იგი ეკუთვნის ამ სტატიაში განხილული იქნება კალიუმის ელექტრონული ფორმულა, მისი ქცევა სხვა ნივთიერებებთან და ა.შ. ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე აქტიური ლითონი. მეცნიერება, რომელიც ეხება ამ და სხვა ელემენტების შესწავლას, არის ქიმია. მე-8 კლასი ითვალისწინებს მათი თვისებების შესწავლას. ამიტომ, ეს სტატია სასარგებლო იქნება სტუდენტებისთვის. მაშ ასე, დავიწყოთ.
კალიუმის მახასიათებლები ფიზიკის თვალსაზრისით
ეს არის მარტივი ნივთიერება, რომელიც ნორმალურ პირობებში არის აგრეგაციის მყარ მდგომარეობაში. დნობის წერტილი არის სამოცდასამი გრადუსი ცელსიუსი. ეს ლითონი დუღს, როცა ტემპერატურა შვიდას სამოცდაერთ გრადუს ცელსიუსს მიაღწევს. მოცემულ ნივთიერებას აქვს მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერი. აქვს მეტალის ბზინვარება.
კალიუმის სიმკვრივე არის ოთხმოცდაექვსი მეასედი გრამი კუბურ სანტიმეტრზე. ძალიან მსუბუქი ლითონია. კალიუმის ფორმულა ძალიან მარტივია - ის არ ქმნის მოლეკულებს. ეს ნივთიერება შედგება ატომებისგან, რომლებიც განლაგებულია ერთმანეთთან ახლოს და აქვთ ბროლის ბადე. კალიუმის ატომური მასა არის ოცდაცხრამეტი გრამი მოლზე. მისი სიმტკიცე ძალიან დაბალია - ადვილად იჭრება დანით, ყველივით.
კალიუმი და ქიმია
დავიწყოთ იმით, რომ კალიუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომელსაც აქვს ძალიან მაღალი ქიმიური აქტივობა. თქვენ არ შეგიძლიათ მისი შენახვა ღია ცის ქვეშ, რადგან ის მყისიერად იწყებს რეაქციას მის გარშემო არსებულ ნივთიერებებთან. კალიუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომელიც მიეკუთვნება პერიოდული ცხრილის პირველ ჯგუფს და მეოთხე პერიოდს. მას აქვს ყველა ის თვისება, რაც ლითონებისთვისაა დამახასიათებელი.
ურთიერთქმედება მარტივ ნივთიერებებთან
ესენია: ჟანგბადი, აზოტი, გოგირდი, ფოსფორი, ჰალოგენები (იოდი, ფტორი, ქლორი, ბრომი). იმისათვის, რომ განვიხილოთ კალიუმის ურთიერთქმედება თითოეულ მათგანთან. ჟანგბადთან ურთიერთქმედებას ოქსიდაცია ეწოდება. ამ ქიმიური რეაქციის დროს კალიუმი და ჟანგბადი მოიხმარება მოლარული თანაფარდობით ოთხი ნაწილის მიმართ, რის შედეგადაც წარმოიქმნება მოცემული ლითონის ოქსიდი ორი ნაწილის ოდენობით. ეს ურთიერთქმედება შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი რეაქციის განტოლების გამოყენებით: 4K + O2 = 2K2O. კალიუმის დაწვისას შეიძლება დაკვირვება
ამიტომ, ეს რეაქცია განიხილება ხარისხობრივად კალიუმის დასადგენად. ჰალოგენებთან რეაქციები დასახელებულია ამ ქიმიური ელემენტების სახელების მიხედვით: ეს არის იოდირება, ფტორირება, ქლორირება, ბრომი. ამ ურთიერთქმედებებს შეიძლება ეწოდოს დამატების რეაქციები, რადგან ორი განსხვავებული ნივთიერების ატომები გაერთიანებულია ერთში. ასეთი პროცესის მაგალითია რეაქცია კალიუმსა და ქლორს შორის, რაც იწვევს ამ ლითონის ქლორიდის წარმოქმნას. ამ ურთიერთქმედების განსახორციელებლად აუცილებელია ამ ორი კომპონენტის აღება – პირველის ორი მოლი და მეორის ერთი. შედეგად, წარმოიქმნება კალიუმის ნაერთის ორი მოლი. ეს რეაქცია გამოიხატება შემდეგი განტოლებით: 2K + CI2 = 2KCI. აზოტთან ერთად, კალიუმს შეუძლია შექმნას ნაერთები ღია ცის ქვეშ დაწვისას. ამ რეაქციის დროს, მოცემული ლითონი და აზოტი მოიხმარენ ექვსი ნაწილის მოლარულ თანაფარდობას; ამ ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება კალიუმის ნიტრიდი ორი ნაწილის ოდენობით. ეს შეიძლება ნაჩვენები იყოს შემდეგი განტოლებით: 6K + N2 = 2K3N. ეს ნაერთი არის მწვანე-შავი კრისტალები. ფოსფორთან, მოცემული ლითონი რეაგირებს იმავე პრინციპით. თუ ავიღებთ სამ მოლ კალიუმს და ერთ მოლ ფოსფორს, მივიღებთ ერთ მოლ ფოსფიდს. ეს ქიმიური ურთიერთქმედება შეიძლება დაიწეროს შემდეგი რეაქციის განტოლებით: 3K + P = K3P. გარდა ამისა, კალიუმს შეუძლია წყალბადთან რეაგირება, ჰიდრიდის ფორმირება. მაგალითად, შემდეგი განტოლება შეიძლება იყოს მოცემული: 2K + H2 \u003d 2KN. ყველა დანამატის რეაქცია ხდება მხოლოდ მაღალი ტემპერატურის არსებობისას.
ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან
კალიუმის მახასიათებელი ქიმიის თვალსაზრისით ითვალისწინებს ამ თემის განხილვას. კალიუმს შეუძლია რეაგირება წყალთან, მჟავებთან, მარილებთან, ოქსიდებთან. ყველა მათგანთან, მოცემული ლითონი განსხვავებულად რეაგირებს.
კალიუმი და წყალი
ეს ქიმიური ელემენტი მასზე ძალადობრივად რეაგირებს. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ჰიდროქსიდი, ისევე როგორც წყალბადი. თუ ავიღებთ ორ მოლ კალიუმს და წყალს, მივიღებთ იგივე რაოდენობას და ერთ მოლ წყალბადს. ეს ქიმიური ურთიერთქმედება შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი განტოლების გამოყენებით: 2K + 2H2O = 2KOH = H2.
რეაქციები მჟავებთან
ვინაიდან კალიუმი აქტიური ლითონია, ის ადვილად ანაცვლებს წყალბადის ატომებს მათი ნაერთებიდან. ამის მაგალითი იქნება რეაქცია, რომელიც ხდება მოცემულ ნივთიერებასა და მარილმჟავას შორის. მის განსახორციელებლად, თქვენ უნდა მიიღოთ ორი მოლი კალიუმი, ასევე მჟავა იმავე რაოდენობით. შედეგად წარმოიქმნება ორი მოლი და წყალბადი - ერთი მოლი. ეს პროცესი შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად: 2K + 2HCI = 2KCI + H2.
კალიუმი და ოქსიდები
არაორგანული ნივთიერებების ამ ჯგუფთან, მოცემული ლითონი რეაგირებს მხოლოდ მნიშვნელოვანი გათბობით. თუ ლითონის ატომი, რომელიც ოქსიდის ნაწილია, უფრო პასიურია, ვიდრე ის, რაზეც ვსაუბრობთ ამ სტატიაში, სინამდვილეში ხდება გაცვლის რეაქცია. მაგალითად, თუ ავიღებთ ორ მოლ კალიუმს და ერთ მოლ სპილენძის ოქსიდს, მაშინ მათი ურთიერთქმედების შედეგად შეიძლება მივიღოთ მოცემული ქიმიური ელემენტის ერთი მოლი ოქსიდი და სუფთა სპილენძი. ეს შეიძლება ნაჩვენები იყოს შემდეგი განტოლების სახით: 2K + CuO = K2O + Cu. სწორედ აქ მოქმედებს კალიუმის ძლიერი შემცირების თვისებები.
ურთიერთქმედება ბაზებთან
კალიუმს შეუძლია რეაგირება ლითონის ჰიდროქსიდებთან, რომლებიც განლაგებულია მისგან მარჯვნივ ელექტროქიმიური აქტივობის სერიაში. ამ შემთხვევაში ვლინდება მისი აღდგენითი თვისებებიც. მაგალითად, თუ ავიღებთ ორ მოლ კალიუმს და ერთ მოლ ბარიუმის ჰიდროქსიდს, მაშინ ჩანაცვლებითი რეაქციის შედეგად მივიღებთ ისეთ ნივთიერებებს, როგორიცაა კალიუმის ჰიდროქსიდი ორი მოლის ოდენობით და სუფთა ბარიუმი (ერთი მოლი) - ის დალექდება. . წარმოდგენილი ქიმიური ურთიერთქმედება შეიძლება გამოისახოს შემდეგი განტოლების სახით: 2K + Ba(OH)2 = 2KOH + Ba.
რეაქციები მარილებთან
ამ შემთხვევაში, კალიუმი კვლავ აჩვენებს თავის თვისებებს, როგორც ძლიერი შემცირების აგენტი. ქიმიურად უფრო პასიური ელემენტების ატომების ჩანაცვლება, ეს საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ სუფთა ლითონი. მაგალითად, თუ ორი მოლის ოდენობით დაამატებთ სამ მოლ კალიუმს, მაშინ ამ რეაქციის შედეგად მივიღებთ სამ მოლ კალიუმის ქლორიდს და ორ მოლ ალუმინს. ეს პროცესი შეიძლება გამოისახოს განტოლების გამოყენებით შემდეგნაირად: 3К + 2АІСІ3 = 3КІ2 + 2АІ.
რეაქციები ცხიმებთან
თუ ამ ჯგუფის რომელიმე ორგანულ ნივთიერებას დაემატება კალიუმი, ის ასევე გადაანაცვლებს წყალბადის ერთ-ერთ ატომს. მაგალითად, როდესაც სტეარინი შერეულია მოცემულ ლითონთან, წარმოიქმნება კალიუმის სტეარატი და წყალბადი. მიღებული ნივთიერება გამოიყენება თხევადი საპნის დასამზადებლად. აქ მთავრდება კალიუმის და სხვა ნივთიერებებთან მისი ურთიერთქმედების დახასიათება.
კალიუმის და მისი ნაერთების გამოყენება
როგორც ყველა ლითონი, ამ სტატიაში განხილული ლითონიც აუცილებელია მრავალი სამრეწველო პროცესისთვის. კალიუმის ძირითადი გამოყენება ხდება ქიმიურ მრეწველობაში. მისი მაღალი ქიმიური აქტივობის, გამოხატული ტუტე ლითონისა და შემცირების თვისებების გამო, იგი გამოიყენება როგორც რეაგენტი მრავალი ურთიერთქმედებისა და სხვადასხვა ნივთიერების მისაღებად. გარდა ამისა, კალიუმის შემცველი შენადნობები გამოიყენება როგორც გამაგრილებლები ბირთვულ რეაქტორებში. ამ სტატიაში განხილული ლითონი ასევე პოულობს თავის გამოყენებას ელექტრო ინჟინერიაში. ყოველივე ზემოთქმულის გარდა, ის მცენარეებისთვის სასუქების ერთ-ერთი მთავარი კომპონენტია. გარდა ამისა, მისი ნაერთები გამოიყენება მრავალფეროვან ინდუსტრიებში. ასე რომ, ოქროს მოპოვებაში გამოიყენება კალიუმის ციანიდი, რომელიც ემსახურება როგორც რეაგენტს ძვირფასი ლითონების მადნებიდან გამოყოფისთვის. განხილული ქიმიური ელემენტის ფოსფატები სხვადასხვა საწმენდი საშუალებებისა და ფხვნილების კომპონენტებია. ასანთი შეიცავს ამ ლითონის ქლორატს. ძველი კამერებისთვის ფილმების წარმოებაში გამოყენებული იყო მოცემული ელემენტის ბრომიდი. როგორც უკვე იცით, მისი მიღება შესაძლებელია მაღალ ტემპერატურაზე კალიუმის ბრომირებაში. მედიცინაში გამოიყენება ამ ქიმიური ელემენტის ქლორიდი. საპნის დამზადებაში - სტეარატი და სხვა ცხიმოვანი წარმოებულები.
ამ ლითონის მიღება
დღესდღეობით, კალიუმის მოპოვება ლაბორატორიებში ორი ძირითადი გზით ხდება. პირველი არის მისი აღდგენა ჰიდროქსიდიდან ნატრიუმის დახმარებით, რომელიც ქიმიურად უფრო აქტიურია ვიდრე კალიუმი. და მეორე არის მისი მიღება ქლორიდიდან, ასევე ნატრიუმის დახმარებით. თუ ერთ მოლ კალიუმის ჰიდროქსიდს დაამატებთ იმავე რაოდენობის ნატრიუმს, წარმოიქმნება ერთი მოლი ნატრიუმის ტუტე და სუფთა კალიუმი. ამ რეაქციის განტოლება ასეთია: KOH + Na = NaOH + K. მეორე ტიპის რეაქციის განსახორციელებლად საჭიროა აურიოთ მოცემული ლითონის ქლორიდი და ნატრიუმი თანაბარი მოლური პროპორციებით. შედეგად, ნივთიერებები, როგორიცაა სამზარეულოს მარილი და კალიუმი, წარმოიქმნება იმავე თანაფარდობით. ეს ქიმიური ურთიერთქმედება შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი რეაქციის განტოლების გამოყენებით: KSI + Na = NaCl + K.
კალიუმის სტრუქტურა
ამ ქიმიური ელემენტის ატომი, ისევე როგორც ყველა სხვა, შედგება ბირთვისგან, რომელიც შეიცავს პროტონებს და ნეიტრონებს, ასევე ელექტრონებს, რომლებიც ბრუნავენ მის გარშემო. ელექტრონების რაოდენობა ყოველთვის უდრის ბირთვის შიგნით მყოფი პროტონების რაოდენობას. თუ რომელიმე ელექტრონი დაშორდა ან შეუერთდა ატომს, მაშინ ის უკვე წყვეტს ნეიტრალურობას და იონად იქცევა. ისინი ორი ტიპისაა: კათიონები და ანიონები. პირველი დადებითად არის დამუხტული, მეორე კი უარყოფითად. თუ ელექტრონი შეუერთდება ატომს, მაშინ ის იქცევა ანიონად, მაგრამ თუ რომელიმე ელექტრონი ტოვებს ორბიტას, ნეიტრალური ატომი ხდება კატიონი. ვინაიდან კალიუმის სერიული ნომერი, პერიოდული ცხრილის მიხედვით, ცხრამეტია, ამ ქიმიური ელემენტის ბირთვში პროტონების იგივე რაოდენობაა. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ბირთვის გარშემო ცხრამეტი ელექტრონია. პროტონების რაოდენობა, რომლებიც შეიცავს ატომის სტრუქტურას, შეიძლება განისაზღვროს ქიმიური ელემენტის სერიული ნომრის ატომური მასიდან გამოკლებით. ასე რომ, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ კალიუმის ბირთვში ოცი პროტონია. ვინაიდან ამ სტატიაში განხილული ლითონი მეოთხე პერიოდს განეკუთვნება, მას აქვს ოთხი ორბიტა, რომლებზეც თანაბრად ნაწილდება ელექტრონები, რომლებიც მუდამ მოძრაობაში არიან. კალიუმის სქემა ასეთია: პირველ ორბიტაზე ორი ელექტრონი მდებარეობს, მეორეში რვა; ისევე როგორც მესამე, ბოლო, მეოთხე ორბიტაზე მხოლოდ ერთი ელექტრონი ბრუნავს. ეს ხსნის ამ ლითონის ქიმიურ აქტივობის მაღალ დონეს - მისი ბოლო ორბიტა ბოლომდე არ არის შევსებული, ამიტომ იგი მიდრეკილია შერწყმის ნებისმიერ სხვა ატომთან, რის შედეგადაც მათი ბოლო ორბიტების ელექტრონები გახდება საერთო.
სად შეიძლება ამ ელემენტის პოვნა ბუნებაში?
ვინაიდან მას აქვს უკიდურესად მაღალი ქიმიური აქტივობა, ის პლანეტაზე არსად გვხვდება მისი სუფთა სახით. ის შეიძლება ჩაითვალოს მხოლოდ სხვადასხვა ნაერთების ნაწილად. დედამიწის ქერქში კალიუმი 2,4 პროცენტია. კალიუმის შემცველი ყველაზე გავრცელებული მინერალებია სალვინიტი და კარნალიტი. პირველს აქვს შემდეგი ქიმიური ფორმულა: NaCl.KCl. მას აქვს ჭრელი ფერი და შედგება სხვადასხვა ფერის მრავალი კრისტალებისაგან. კალიუმის ქლორიდისა და ნატრიუმის თანაფარდობიდან, აგრეთვე მინარევების არსებობის მიხედვით, შეიძლება შეიცავდეს წითელ, ლურჯ, ვარდისფერ, ნარინჯისფერ კომპონენტებს. მეორე მინერალი - კარნალიტი - ჰგავს გამჭვირვალე, ღია ცისფერ, ღია ვარდისფერ ან ღია ყვითელ კრისტალებს. მისი ქიმიური ფორმულა ასე გამოიყურება: KCl.MgCl2.6H2O. ეს არის კრისტალური ჰიდრატი.
კალიუმის როლი ორგანიზმში, დეფიციტის სიმპტომები და ჭარბი
ნატრიუმთან ერთად ის ინარჩუნებს უჯრედის წყალ-მარილის ბალანსს. ის ასევე მონაწილეობს ნერვული იმპულსის გარსებს შორის გადაცემაში. გარდა ამისა, ის არეგულირებს მჟავა-ტუტოვანი ბალანსს უჯრედში და მთლიანად ორგანიზმში. ის მონაწილეობს მეტაბოლურ პროცესებში, ეწინააღმდეგება შეშუპების წარმოქმნას, არის ციტოპლაზმის ნაწილი - დაახლოებით ორმოცდაათი პროცენტი - ამ ლითონის მარილი. ძირითადი ნიშნები იმისა, რომ ორგანიზმს კალიუმი აკლია არის შეშუპება, ისეთი დაავადების გაჩენა, როგორიცაა წვეთი, გაღიზიანება და ნერვული სისტემის ფუნქციონირების დარღვევა, რეაქციის დათრგუნვა და მეხსიერების დაქვეითება.
გარდა ამისა, ამ მიკროელემენტის არასაკმარისი რაოდენობა უარყოფითად მოქმედებს გულ-სისხლძარღვთა და კუნთოვან სისტემებზე. დიდი ხნის განმავლობაში კალიუმის ნაკლებობამ შეიძლება გამოიწვიოს გულის შეტევა ან ინსულტი. მაგრამ ორგანიზმში კალიუმის სიჭარბის გამო შეიძლება განვითარდეს წვრილი ნაწლავის წყლული. იმისთვის, რომ დიეტა ისე დააბალანსოთ, რომ მიიღოთ ნორმალური რაოდენობით კალიუმი, უნდა იცოდეთ რა საკვები შეიცავს მას.
საკვები მიკროელემენტებით მაღალი შემცველობით
პირველ რიგში, ეს არის თხილი, როგორიცაა კეშიუ, ნიგოზი, თხილი, არაქისი, ნუში. ასევე, მისი დიდი რაოდენობით გვხვდება კარტოფილში. გარდა ამისა, კალიუმი გვხვდება ჩირში, როგორიცაა ქიშმიში, გარგარის ჩირი, ქლიავი. ფიჭვის კაკალი ასევე მდიდარია ამ ელემენტით. ასევე, მისი მაღალი კონცენტრაცია შეინიშნება პარკოსნებში: ლობიო, ბარდა, ოსპი. ამ ქიმიური ელემენტით მდიდარია ზღვის მცენარეებიც. ამ ელემენტის დიდი რაოდენობით შემცველი სხვა პროდუქტებია მწვანე ჩაი და კაკაო. გარდა ამისა, ის მაღალი კონცენტრაციით გვხვდება ბევრ ხილში, როგორიცაა ავოკადო, ბანანი, ატამი, ფორთოხალი, გრეიფრუტი და ვაშლი. ბევრი მარცვლეული მდიდარია ამ კვალი ელემენტით. ეს არის უპირველეს ყოვლისა მარგალიტის ქერი, ისევე როგორც ხორბალი და წიწიბურის ბურღული. ოხრახუში და ბრიუსელის კომბოსტო ასევე მდიდარია კალიუმით. გარდა ამისა, ის გვხვდება სტაფილოში და ნესვში. ხახვსა და ნიორს აქვს მნიშვნელოვანი ქიმიური ელემენტი. ქათმის კვერცხი, რძე და ყველი ასევე მდიდარია კალიუმით. ამ ქიმიური ელემენტის დღიური ნორმა საშუალო ადამიანისთვის არის სამიდან ხუთ გრამამდე.
დასკვნა
ამ სტატიის წაკითხვის შემდეგ შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ კალიუმი უაღრესად მნიშვნელოვანი ქიმიური ელემენტია. ის აუცილებელია ქიმიურ მრეწველობაში მრავალი ნაერთის სინთეზისთვის. გარდა ამისა, იგი გამოიყენება ბევრ სხვა ინდუსტრიაში. ის ასევე ძალიან მნიშვნელოვანია ადამიანის ორგანიზმისთვის, ამიტომ რეგულარულად და საჭირო რაოდენობით უნდა მიხვიდეთ იქ საკვებთან ერთად.
არსებობს კავშირების სამი ძირითადი კლასი. ეს არის მჟავები, ტუტეები და ოქსიდები. მჟავა შედგება წყალბადის კატიონისა და მჟავის ნარჩენის ანიონისგან. ტუტე - ლითონის კათიონიდან და ჰიდროქსილის ჯგუფიდან. ოქსიდებზე უფრო დეტალურად მოგვიანებით ვისაუბრებთ.
რა არის ოქსიდი?
ეს არის ნაერთი, რომელიც შედგება ორი განსხვავებული ქიმიური ელემენტისგან, რომელთაგან ერთი არის ჟანგბადი. მეორე შეიძლება იყოს ლითონი ან არალითონი. ჟანგბადის ატომების რაოდენობა დამოკიდებულია მეორე ქიმიური ელემენტის ვალენტობაზე, რომელიც ნაერთის ნაწილია. მაგალითად, კალიუმის ვალენტობა არის ერთი, ამიტომ კალიუმის ოქსიდი შეიცავს ჟანგბადის ერთ ატომს და კალიუმის ორ ატომს. კალციუმის ვალენტობა ორია, ამიტომ მისი ოქსიდი შედგება ერთი ჟანგბადის ატომისა და ერთი კალციუმის ატომისგან. ფოსფორის ვალენტობა ხუთია, ამიტომ მისი ოქსიდი შედგება ორი ფოსფორის ატომისა და ხუთი ჟანგბადის ატომისგან.
ამ სტატიაში უფრო დეტალურად ვისაუბრებთ კალიუმის ოქსიდის შესახებ. კერძოდ - მისი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების შესახებ, მისი გამოყენების შესახებ მრეწველობის სხვადასხვა დარგში.
კალიუმის ოქსიდი: ფორმულა
ვინაიდან ამ ლითონის ვალენტობა არის ერთი, ხოლო ჟანგბადის ვალენტობა ორი, ეს ქიმიური ნაერთი შედგება ორი ლითონის ატომისა და ერთი ჟანგბადის ატომისგან. ასე რომ, კალიუმის ოქსიდი: ფორმულა არის K 2 O.
ფიზიკური თვისებები
განხილულ ოქსიდს აქვს ღია ყვითელი ფერი. ზოგჯერ ის ასევე შეიძლება იყოს უფერო. ოთახის ტემპერატურაზე მას აქვს აგრეგაციის მყარი მდგომარეობა.
ამ ნივთიერების დნობის წერტილი არის 740 გრადუსი ცელსიუსი.
სიმკვრივე არის 2.32 გ/სმ 3.
ამ ოქსიდის თერმული დაშლა წარმოქმნის იმავე ლითონის პეროქსიდს და სუფთა კალიუმს.
ხსნადი ორგანულ გამხსნელებში.
წყალში არ იხსნება, მაგრამ რეაგირებს მასთან.
გააჩნია მაღალი ჰიგიროსკოპიულობა.
K 2 O-ს ქიმიური თვისებები
ამ ნივთიერებას აქვს ყველა ძირითადი ოქსიდისთვის დამახასიათებელი ქიმიური თვისებები. განვიხილოთ ამ ოქსიდის ქიმიური რეაქციები სხვადასხვა ნივთიერებებთან თანმიმდევრობით.
რეაქცია წყალთან
უპირველეს ყოვლისა, მას შეუძლია წყალთან რეაგირება და შედეგად ამ ლითონის ჰიდროქსიდი წარმოქმნას.
ასეთი რეაქციის განტოლება შემდეგია:
- K 2 O + H 2 O \u003d 2KOH
თითოეული ნივთიერების მოლური მასის ცოდნით, განტოლებიდან შეიძლება გამოვიტანოთ შემდეგი დასკვნა: მოცემული ოქსიდის 94 გრამი და 18 გრამი წყალი, შეიძლება მივიღოთ 112 გრამი კალიუმის ჰიდროქსიდი.
სხვა ოქსიდებთან ერთად
გარდა ამისა, მოცემულ ოქსიდს შეუძლია რეაგირება ნახშირორჟანგთან (ნახშირორჟანგი). ეს ქმნის მარილს - კალიუმის კარბონატს.
კალიუმის ოქსიდის და ნახშირბადის ოქსიდის რეაქციის განტოლება შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:
- K 2 O + CO 2 \u003d K 2 CO 3
ამრიგად, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ მოცემული 94 გრამი ოქსიდიდან და 44 გრამი ნახშირორჟანგიდან მიიღება 138 გრამი კალიუმის კარბონატი.
მოცემულ ოქსიდს ასევე შეუძლია რეაგირება გოგირდის ოქსიდთან. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება კიდევ ერთი მარილი - კალიუმის სულფატი.
კალიუმის ოქსიდის ურთიერთქმედება გოგირდის ოქსიდთან შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი განტოლებით:
- K 2 O + SO 3 \u003d K 2 SO 4
მისგან ჩანს, რომ მოცემული ოქსიდის 94 გრამი და 80 გრამი გოგირდის ოქსიდის მიღებით შესაძლებელია 174 გრამი კალიუმის სულფატის მიღება.
ანალოგიურად, K 2 O შეუძლია რეაგირება სხვა ოქსიდებთან.
ურთიერთქმედების კიდევ ერთი ტიპია რეაქციები არა მჟავე, არამედ ამფოტერულ ოქსიდებთან. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება არა მჟავა, არამედ მარილი. ასეთი ქიმიური პროცესის მაგალითია განხილული ოქსიდის ურთიერთქმედება თუთიის ოქსიდთან.
ეს რეაქცია შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი განტოლებით:
- K 2 O + ZnO \u003d K 2 ZnO 2
მისგან ჩანს, რომ როდესაც მოცემული ოქსიდი და თუთიის ოქსიდი ურთიერთქმედებენ, წარმოიქმნება მარილი, რომელსაც ეწოდება კალიუმის თუთია. თუ იცით ყველა ნივთიერების მოლური მასა, მაშინ შეგიძლიათ გამოთვალოთ, რომ 94 გრამი K 2 O და 81 გრამი თუთიის ოქსიდიდან შეგიძლიათ მიიღოთ 175 გრამი კალიუმის თუთია.
ასევე, K 2 O-ს შეუძლია ურთიერთქმედება აზოტის ოქსიდთან. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ორი მარილის ნარევი: კალიუმის ნიტრატი და კალიუმის ნიტრიტი. ამ რეაქციის განტოლება ასე გამოიყურება:
- K 2 O + 2NO 2 \u003d KNO 3 + KNO 2
თუ იცით ნივთიერებების მოლური მასები, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ მოცემული ოქსიდის 94 გრამი და აზოტის ოქსიდის 92 გრამი, 101 გრამი ნიტრატი და 85 გრამი ნიტრიტი შეიძლება მივიღოთ.
ურთიერთქმედება მჟავებთან
ყველაზე გავრცელებული შემთხვევაა კალიუმის ოქსიდი + გოგირდის მჟავა = კალიუმის სულფატი + წყალი. რეაქციის განტოლება ასე გამოიყურება:
- K 2 O + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + H 2 O
განტოლებიდან შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ 174 გრამი კალიუმის სულფატის და 18 გრამი წყლის მისაღებად, თქვენ უნდა მიიღოთ 94 გრამი ოქსიდი და 98 გრამი გოგირდის მჟავა.
ანალოგიურად, არსებობს ქიმიური ურთიერთქმედება მოცემულ ოქსიდსა და აზოტის მჟავას შორის. ეს აწარმოებს კალიუმის ნიტრატს და წყალს. ამ რეაქციის განტოლება შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:
- 2K 2 O + 4HNO 3 \u003d 4KNO 3 + 2H 2 O
ამრიგად, მოცემული 188 გრამი ოქსიდიდან და 252 გრამი აზოტის მჟავა, 404 გრამი კალიუმის ნიტრატი და 36 გრამი წყალი შეიძლება მივიღოთ.
იმავე პრინციპით, მოცემულ ოქსიდს შეუძლია რეაგირება სხვა მჟავებთან. ამ პროცესში წარმოიქმნება სხვა მარილები და წყალი. ასე, მაგალითად, როდესაც ეს ოქსიდი რეაგირებს ფოსფორის მჟავასთან, მიიღება ფოსფატი და წყალი, ქლორიდის მჟავასთან, ქლორიდთან და წყალთან და ა.შ.
K 2 O და ჰალოგენები
განხილულ ქიმიურ ნაერთს ასევე შეუძლია რეაგირება ამ ჯგუფის ნივთიერებებთან. ჰალოგენები მარტივი ნაერთებია, რომლებიც შედგება ერთი და იგივე ქიმიური ელემენტის რამდენიმე ატომისგან. ესენია, მაგალითად, ქლორი, ბრომი, იოდი და სხვა.
ასე რომ, ქლორი და კალიუმის ოქსიდი: განტოლება:
- K 2 O + CI 2 \u003d KSI + KSIO
ამ ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება ორი მარილი: ქლორიდი და კალიუმის ჰიპოქლორიტი. აღნიშნული ოქსიდის 94 გრამიდან და 70 გრამი ქლორიდან მიიღება 74 გრამი კალიუმის ქლორიდი და 90 გრამი კალიუმის ჰიპოქლორიტი.
ურთიერთქმედება ამიაკთან
K 2 O-ს შეუძლია ამ ნივთიერებასთან რეაქცია. ამ ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება კალიუმის ჰიდროქსიდი და ამიდი. ამ რეაქციის განტოლება ასე გამოიყურება:
- K 2 O + NH 3 \u003d KOH + KNH 2
ყველა ნივთიერების მოლური მასის ცოდნით, შესაძლებელია გამოვთვალოთ რეაქტიული ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების პროპორციები. მოცემული 94 გრამი ოქსიდიდან და 17 გრამი ამიაკიდან შეგიძლიათ მიიღოთ 56 გრამი კალიუმის ჰიდროქსიდი და 55 გრამი კალიუმის ამიდი.
ურთიერთქმედება ორგანულ ნივთიერებებთან
ორგანული ქიმიკატებიდან კალიუმის ოქსიდი ურთიერთქმედებს ეთერებთან და ალკოჰოლებთან. თუმცა, ეს რეაქციები ნელია და განსაკუთრებულ პირობებს მოითხოვს.
K 2 O-ს მიღება
ამ ქიმიკატის მიღება შესაძლებელია რამდენიმე გზით. აქ არის ყველაზე გავრცელებული:
- კალიუმის ნიტრატიდან და მეტალის კალიუმიდან. ეს ორი რეაგენტი თბება, რის შედეგადაც წარმოიქმნება K 2 O და აზოტი. რეაქციის განტოლება ასეთია: 2KNO 3 + 10K = N 2 + 6K 2 O.
- მეორე მეთოდი ორ ეტაპად ხდება. პირველი, რეაქცია ხდება კალიუმსა და ჟანგბადს შორის, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კალიუმის პეროქსიდი. რეაქციის განტოლება ასე გამოიყურება: 2K + O 2 \u003d K 2 O 2. გარდა ამისა, პეროქსიდი გამდიდრებულია კალიუმით, რის შედეგადაც მიიღება კალიუმის ოქსიდი. რეაქციის განტოლება შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად: K 2 O 2 + 2K \u003d 2K 2 O.
K 2 O-ს გამოყენება ინდუსტრიაში
ყველაზე ხშირად განხილული ნივთიერება გამოიყენება სოფლის მეურნეობაში. ეს ოქსიდი მინერალური სასუქების ერთ-ერთი კომპონენტია. კალიუმი ძალიან მნიშვნელოვანია მცენარეებისთვის, რადგან ზრდის მათ წინააღმდეგობას სხვადასხვა დაავადებების მიმართ. ასევე, მოცემული ნივთიერება გამოიყენება მშენებლობაში, რადგან ის შეიძლება იყოს ზოგიერთი სახის ცემენტის შემადგენლობაში. გარდა ამისა, იგი გამოიყენება ქიმიურ მრეწველობაში კალიუმის სხვა ნაერთების მისაღებად.
