Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


КАЛИЙ

КАЛИЙ (от араб. аль-кали - поташ; лат. Kalium) К, хим. элемент I гр. периодич. системы; относится к щелочным металлам, ат. н. 19, ат. м. 39,0983. Состоит из двух стабильных изотопов 39К (93,259%) и 41К (6,729%), а также радиоактивного изотопа 40К (Т1/2 1,32.109 лет). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 1,97.10-28 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 4s1; степень окисления +1; энергия ионизации К0 : К+ : К2+ соотв. 4,34070 эВ и 31,8196 эВ; сродство к электрону 0,47 эВ; электроотрицательность по Полингу 0,8; атомный радиус 0,2313 нм, ионный радиус (в скобках указано координац. число) К+ 0,151 нм (4), 0,152 нм (6), 0,160 нм (7), 0,165 нм (8), 0,178 нм (12). Содержание в земной коре 2,41% по массе. Осн. минералы: сильвин КСl, карналлит KCl.MgCl2.6H2O, калиевый полевой шпат (ортоклаз) K[AlSi3O8], мусковит калиевая слюда) KAl2[AlSi3O10](OH, F)2, каинит КСl.MgSO4.3H2O, полигалит K2SO4.MgSO4.2CaSO4.2О, алунит KAl3(SO4)2(OH)6.
Свойства. Калий - мягкий серебристо-белый металл с кубич. решеткой, а = 0,5344 нм, z = 2, пространств. группа Im3m. Т. пл. 63,51 °С, т. кип. 761 °С; плотн. 0,8629 г/см3; С0p 29,60 Дж/(моль.К); DH0пл 2,33 кДж/моль, DH0возг 89,0 кДж/моль; S0298 64,68 Дж/(моль.К); ур-ние температурной зависимости давления пара (в мм рт. ст.): lgp = 7,34 - 4507/T(373-474 К); r 6,23.10-8 Ом.м (0°С), 8,71.10-8 Ом.м (25°C) и 13,38.10-8 Ом.м (77°С); g 0,114 Н/м (334 К), h 5,096.10-4 Н.с/м2 (350 К); теплопроводность 99,3 Вт/(м.К) при 273 К и 44,9 Вт/(м.К) при 473 К; при 273-323 К температурные коэф. линейного и объемного расширения составляют соотв. 8,33.10-5 К-1 и 2,498.10-4 К-1. Калий может обрабатываться прессованием и прокаткой. Калий химически очень активен. Легко взаимод. с О2 воздуха, образуя калия оксид К2О, пероксид К2О2 и надпероксид КО2; при нагр. на воздухе загорается. С водой и разб. к-тами взаимод. со взрывом и воспламенением, причем H2SO4 восстанавливается до S2-, S0 и SO2, а НNО3 - до NO, N2O и N2. При нагр. до 200-350 °С реагирует с Н2 с образованием гидрида КН. Воспламеняется в атмосфере F2, слабо взаимод. с жидким Сl2, но взрывается при соприкосновении с Вr2 и растирании с I2; при контакте с межгалогенными соед. воспламеняется или взрывается. С S, Se и Те при слабом нагревании образует соотв. K2S, K2Se и К2Те, при нагр. с Р в атмосфере азота - К3Р и К2Р5, с графитом при 250-500 °С - слоистые соед. состава С8К-С60К. С СО2 не реагирует заметно при 10-30°С; стекло и платину разрушает выше 350-400 °С. Калий раств. в жидком NH3 (35,9 г в 100 мл при - 70 °С), анилине, этилендиамине, ТГФ и диглиме с образованием р-ров с металлич. проводимостью. Р-р в NH3 имеет темно-синий цвет, в присут. Pt и следов воды разлагается, давая KNH2 и Н2. С азотом калий не взаимод. даже под давлением при высоких т-рах. При взаимод. с NH4N3 в жидком NH3 образуется азид KN3. Калий не раств. в жидких Li, Mg, Cd, Zn, Al и Ga и не реагирует с ними. С натрием образует интерметаллид KNa2 (плавится инконгруэнтно при 7°С), с рубидием и цезием -твердые р-ры, для к-рых миним. т-ры плавления составляют соотв. 32,8 °С (81,4% по массе Rb) и - 37,5 °С (77,3% Cs). С ртутью дает амальгаму, содержащую два меркурида -KHg2 и KHg (т. пл. соотв. 270 °С и 180°С). С таллием образует КТl (т. пл. 335 °С), с оловом - K2Sn, KSn, KSn2 и KSn4, со свинцом - КРb (т. пл. 568 °С) и фазы состава К2Рb3, КРb2 и КРb4, с сурьмой - К3Sb и KSb (т. пл. соотв. 812 и 605 °С), с висмутом - K3Bi, K3Bi2 и KBi2 (т. пл. соотв. 671, 420 и 553 °C). Калий энергично взаимод. с оксидами азота, а при высоких т-рах - с СО и СО2. Восстанавливает В2О3 и SiO2 соотв. до В и Si, оксиды Al, Hg, Ag, Ni и др. - до своб. металлов, сульфаты, сульфиты, нитраты, нитриты, карбонаты и фосфаты металлов - до оксидов или своб. металлов. Со спиртами калий образует алкоголяты, с галогеналкилами и галогенарилами - соотв. калийалкилы и калийарилы. Важнейшим соед. калия посвящены отд. статьи (см., напр., Калия гидроксид, Калия иодид, Калия карбонат, Калия хлорид). Ниже приводятся сведения о др. важных соединениях. Пероксид К2О2 - бесцв. кристаллы с ромбич. решеткой (а = 0,6736 нм, b = 0,7001 нм, с = 0,6479 нм, z = 4, пространств. группа Рппп); т. пл. 545 °С; плотн. 2,40 г/см3; C0p 90,8 Дж/(моль.К); DH0пл 20,5 кДж/моль, DH0обр -443,0 кДж/моль; S0298 117 Дж/(моль.К). На воздухе К2О2 мгновенно окисляется до КО2; энергично взаимод. с водой с образованием КОН и О2, с СО2 дает К2СО3 и О2. Получают пероксид пропусканием дозированного кол-ва О2 через р-р калия в жидком NH3, разложением КО2 в вакууме при 340-350 °С. Надпероксид КО2 - желтые кристаллы с тетрагон. решеткой (а — 0,5704 нм, с — 0,6699 нм, z = 4, пространств. группа I4/mmm; плотн. 2,158 г/см3); выше 149°С переходит в кубич. модификацию (а = 0,609 нм); т. пл. 535 °С; С0p 77,5 Дж/(моль.К);

DH0обр - 283,2 кДж/моль, DH0пл 20,6 кДж/моль; S0298 125,4 Дж/(моль.К); парамагнетик. Сильный окислитель. Взаимод. с водой с образованием КОН и О2. Диссоциирует, напр., в бензоле, давая анион-радикал О2-. Сера при нагр. с КО2 воспламеняется и дает K2SO4. С влажными СО2 и СО надпероксид образует К2СО3 и О2, с NO2 - KNO3 и О2, с SO2 - K2SO4 и О2. При действии конц. H2SO4 выделяется О3, при р-ции с NH3 образуются N2, H2O и КОН. Смесь КО2 с графитом взрывает. Получают надпероксид сжиганием калия в воздухе, обогащенном влажным О2 и нагретом до 75-80 °С. Озонид КО3 - красные кристаллы с тетрагон. решеткой (а = 0,8597 нм, с = 0,7080 нм, пространств. группа I4/mcm); плотн. 1,99 г/см3; устойчив только при хранении в герметически закрытых сосудах ниже 0°С, при более высокой т-ре распадается на КО2 и О2; С0p 75 Дж/(моль.К); S0298 105 Дж/(моль.К); парамагнетик. Р-римость в жидком NH3 (г в 100 г); 14,82 (-35°С), 12,00 (-63,5°С), эвтектика NH3 - KO3 (5 г в 100 г NH3) имеет т. пл. - 80 °С; при длит. хранении аммиачные р-ры разлагаются на NH4O3 и KNH2. Раств. в фреонах. КО3 - сильный окислитель; мгновенно реагирует с водой уже при 0 °С, давая КОН и О2; с влажным СО2 образует К2СО3 и КНСО3. Получают: взаимод. смеси О3 и О2 с КОН или КО2 при т-ре ниже 0°С с послед. экстракцией жидким NH3; озонированием суспензии КО2 или КОН во фреоне 12. Надпероксид, пероксид и озонид калия - компоненты составов для регенерации воздуха в замкнутых системах (шахты, подводные лодки, космич. корабли). Гидрид КН - бесцв. кристаллы с кубич. решеткой (а = 0,570 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m); т. пл. 619 °С при давлении водорода 6,86 МПа; плотн. 1,52 г/см3; С0p 38,1 Дж/(моль.К); DH0обр -57,8 кДж/моль, DH0пл 21,3 кДж/моль; S0298 50,2 Дж/(моль.К). Разлагается при нагр. на калий и Н2. Сильный восстановитель. Воспламеняется во влажном воздухе, в среде F2 и Сl2. Энергично взаимод. с водой, давая КОН и Н2. При нагр. с N2 или NH3 образует KNH2, с H2S - K2S и Н2, с расплавл. серой - K2S и H2S, с влажным СO2 - НСООК, с СО - НСООК и С. Получают КН взаимод. калия с избытком Н2 при 300-400 °С. Гидрид восстановитель в неорг. и орг. синтезах. Азид КN3 - бесцв. кристаллы с тетрагон. решеткой (а = 0,6094 нм, с = 0,7056 нм, z = 4, пространств. группа I4/mcm); С0р 76,9 Дж/(моль.К); DH0обр -1,7 кДж/моль; S0298 104,0 Дж/(моль.К); т. пл. 354 °С, выше разлагается на калий и азот; плотн. 2,056 г/см3. Р-римость (г в 100 г р-рителя): вода -41,4 (0°С), 105,7 (100°С), этанол - 0,137 (16°С). В эфире и бензоле раств. плохо. Водой гидролизуется; эвтектика Н2О -KN3 (35,5 г в 100 г) имеет т. пл. - 12°С. Получают: взаимод. N2O с расплавл. KNH2 при 280 °С; действием КОН на р-р HN3.
Получение. Калий производят взаимод. Na с КОН при 380-450 °С или КСl при 760-890 °С. Р-ции проводят в атмосфере N2. Взаимод. КОН с жидким Na осуществляют противотоком в тарельчатой колонне из Ni. При р-ции с КСl пары Na пропускают через расплав КСl. Продукт р-ций -сплав К - Na. Его подвергают ректификации и получают калий с содержанием примесей (в % по массе): 1.10-3 Na и 1.10-4 С1. Кроме того, калий получают: вакуум-термич. восстановлением КСl карбидом СаС2, сплавами Si-Fe или Si-Al при 850-950 °С и остаточном давлении 1,33 13,3 Па; нагреванием К2Сr2О7 с Zr при 400 °С; электролизом КОН с железным катодом; электролизом КСl (или его смеси К2СО3) с жидким свинцовым катодом при 680-720 °С с послед. разделением К и Рb вакуумной дистилляцией; электролизом 50%-ного р-ра KNH2 в жидком NH3 при 25 °С и давлении 0,75 МПа с амальгамой калия в качестве анода и катодом из нержавеющей стали, при этом образуется 30%-ный р-р калия в жидком NH3, к-рый выводится из аппарата для отделения калия.
Определение. Качественно калий обнаруживают по розово-фиолетовому окрашиванию пламени и по характерным лииниям спектра: 404,41, 404,72, 766,49, 769,90 нм. Наиб. распространенные количеств. методы, особенно в присут. др. щелочных металлов, - эмиссионная пламенная фотометрия (чувствительность 1.10-4 мкг/мл) и атомно-абсорбц. спектрометрия (чувствительность 0,01 мкг/мл). В меньшей степени используются химико-спектральный и спектрофотометрич. методы с применением дипикриламина (чувствительность 0,2-1,0 мкг/мл). При большом содержании калия в пробе применяют гравиметрич. метод с осаждением калия в виде тетрафенилбората, K2[PtCl6] или КСlO4 в среде бутанола.
Применение. Калий - материал электродов в хим. источниках тока; компонент катодов-эмиттеров фотоэлементов и термоэмиссионных преобразователей, а также фотоэлектронных умножителей; геттер в вакуумных радиолампах; активатор катодов газоразрядных устройств. Сплав калия с Na -теплоноситель в ядерных реакторах. Радиоактивный изотоп 40К служит для определения возраста горных пород (калийаргоновый метод). Искусств. изотоп 42К (T1/2 12,52 года) -радиоактивный индикатор в медицине и биологии. Калий - важнейший элемент (в виде соед.) для питания растений (см. Калийные удобрения). Калий вызывает сильные ожоги кожи, при попадании мельчайших его крошек в глаза тяжело их поражает, возможна потеря зрения. Загоревшийся калий заливают минер. маслом или засыпают смесью талька и NaCl. Хранят калий в герметически закрытых железных коробках под слоем обезвоженного керосина или минер. масла. Отходы калия утилизируют обработкой их сухим этанолом или пропанолом с послед. разложением образовавшихся алкоголятов водой. Калий открыл Г. Дэви в 1807.
===
Исп. литература для статьи «КАЛИЙ»: Натрий и калий, Л., 1959; Коренман И. М., Аналитическая химия калия, М., 1964; Теплофизическиe свойства щелочных металлов, М., 1970, (Тр. МЭИ, в. 75); Вольнов И. И., Перекисные соединения щелочных металлов, М., 1980. Б. Д. Степин.

Страница «КАЛИЙ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн