химический каталог




КАЛИЙ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

КАЛИЙ (от араб. аль-кали - поташ; лат. Kalium) К, химический элемент I гр. периодической системы; относится к щелочным металлам, атомный номер 19, атомная масса 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 природные смеси изотопов 1,97 * 10 - 28 м2. Конфигурация внешний электронной оболочки 4s1; степень окисления +1; энергия ионизации К0 : К+ : К2+ соответственно 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 * 2Н2О, алунит KAl3(SO4)2(OH)6.
Свойства. КАЛИЙ - мягкий серебристо-белый металл с кубич. решеткой, а = 0,5344 нм, z = 2, пространств. группа Im3m. Температура плавления 63,51 °С, температура кипения 761 °С; плотность 0,8629 г/см3; С0p 29,60 Дж/(моль * К); D H0пл 2,33 кДж/моль, D H0возг 89,0 кДж/моль; S0298 64,68 Дж/(моль * К); уравение 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 коэффициент линейного и объемного расширения составляют соответственно 8,33 * 10 - 5 К - 1 и 2,498 * 10 - 4 К - 1. КАЛИЙ может обрабатываться прессованием и прокаткой. КАЛИЙ химически очень активен. Легко взаимодействие с О2 воздуха, образуя калия оксид К2О, пероксид К2О2 и надпероксид КО2; при нагревании на воздухе загорается. С водой и разбавленый кислотами взаимодействие со взрывом и воспламенением, причем H2SO4 восстанавливается до S2 - , S0 и SO2, а НNО3 - до NO, N2O и N2. При нагревании до 200-350 °С реагирует с Н2 с образованием гидрида КН. Воспламеняется в атмосфере F2, слабо взаимодействие с жидким Сl2, но взрывается при соприкосновении с Вr2 и растирании с I2; при контакте с межгалогенными соединение воспламеняется или взрывается. С S, Se и Те при слабом нагревании образует соответственно K2S, K2Se и К2Те, при нагревании с Р в атмосфере азота - К3Р и К2Р5, с графитом при 250-500 °С - слоистые соединения состава С8К-С60КАЛИЙ С СО2 не реагирует заметно при 10-30°С; стекло и платину разрушает выше 350-400 °С. КАЛИЙ растворим в жидком NH3 (35,9 г в 100 мл при - 70 °С), анилине, этилендиамине, ТГФ и диглиме с образованием растворов с металлич. проводимостью. Раствор в NH3 имеет темно-синий цвет, в присутствии Pt и следов воды разлагается, давая KNH2 и Н2. С азотом КАЛИЙ не взаимодействие даже под давлением при высоких температурах. При взаимодействие с NH4N3 в жидком NH3 образуется азид KN3. КАЛИЙ не растворим 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 растворы, для которых миним. температуры плавления составляют соответственно 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 (температура плавления соответственно 270 °С и 180°С). С таллием образует КТl (температура плавления 335 °С), с оловом - K2Sn, KSn, KSn2 и KSn4, со свинцом - КРb (температура плавления 568 °С) и фазы состава К2Рb3, КРb2 и КРb4, с сурьмой - К3Sb и KSb (температура плавления соответственно 812 и 605 °С), с висмутом - K3Bi, K3Bi2 и KBi2 (температура плавления соответственно 671, 420 и 553 °C). КАЛИЙ энергично взаимодействие с оксидами азота, а при высоких температурах - с СО и СО2. Восстанавливает В2О3 и SiO2 соответственно до В и Si, оксиды Al, Hg, Ag, Ni и др. - до свободный металлов, сульфаты, сульфиты, нитраты, нитриты, карбонаты и фосфаты металлов - до оксидов или свободный металлов. Со спиртами КАЛИЙ образует алкоголяты, с галогеналкилами и галогенарилами - соответственно калийалкилы и калийарилы. Важнейшим соединение КАЛИЙ посвящены отд. статьи (см., например, Калия гидроксид, Калия иодид, Калия карбонат, Калия хлорид). Ниже приводятся сведения о др. важных соединениях. Пероксид К2О2 - бесцветные кристаллы с ромбич. решеткой (а = 0,6736 нм, b = 0,7001 нм, с = 0,6479 нм, z = 4, пространств. группа Рппп); температура плавления 545 °С; плотность 2,40 г/см3; C0p 90,8 Дж/(моль * К); D H0пл 20,5 кДж/моль, D H0обр -443,0 кДж/моль; S0298 117 Дж/(моль * К). На воздухе К2О2 мгновенно окисляется до КО2; энергично взаимодействие с водой с образованием КОН и О2, с СО2 дает К2СО3 и О2. Получают пероксид пропусканием дозированного кол-ва О2 через раствор КАЛИЙ 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; плотность 2,158 г/см3); выше 149°С переходит в кубич. модификацию (а = 0,609 нм); температура плавления 535 °С; С0p 77,5 Дж/(моль * К);

D H0обр - 283,2 кДж/моль, D H0пл 20,6 кДж/моль; S0298 125,4 Дж/(моль * К); парамагнетик. Сильный окислитель. Взаимод. с водой с образованием КОН и О2. Диссоциирует, например, в бензоле, давая анион-радикал О2 - . Сера при нагревании 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 реакции с NH3 образуются N2, H2O и КОН. Смесь КО2 с графитом взрывает. Получают надпероксид сжиганием КАЛИЙ 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); плотность 1,99 г/см3; устойчив только при хранении в герметически закрытых сосудах ниже 0°С, при более высокой температуре распадается на КО2 и О2; С0p 75 Дж/(моль * К); S0298 105 Дж/(моль * К); парамагнетик. Растворимость 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 температура плавления - 80 °С; при длительного хранении аммиачные растворы разлагаются на NH4O3 и KNH2. Растворим 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: взаимодействие смеси О3 и О2 с КОН или КО2 при температуре ниже 0°С с последующей экстракцией жидким NH3; озонированием суспензии КО2 или КОН во фреоне 12. Надпероксид, пероксид и озонид КАЛИЙ - компоненты составов для регенерации воздуха в замкнутых системах (шахты, подводные лодки, космич. корабли). Гидрид КН - бесцветные кристаллы с кубич. решеткой (а = 0,570 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m); температура плавления 619 °С при давлении водорода 6,86 МПа; плотность 1,52 г/см3; С0p 38,1 Дж/(моль * К); D H0обр -57,8 кДж/моль, D H0пл 21,3 кДж/моль; S0298 50,2 Дж/(моль * К). Разлагается при нагревании на КАЛИЙ и Н2. Сильный восстановитель. Воспламеняется во влажном воздухе, в среде F2 и Сl2. Энергично взаимодействие с водой, давая КОН и Н2. При нагревании 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 взаимодействие КАЛИЙ с избытком Н2 при 300-400 °С. Гидрид восстановитель в неорганическое и органическое синтезах. Азид КN3 - бесцветные кристаллы с тетрагон. решеткой (а = 0,6094 нм, с = 0,7056 нм, z = 4, пространств. группа I4/mcm); С0р 76,9 Дж/(моль * К); D H0обр -1,7 кДж/моль; S0298 104,0 Дж/(моль * К); температура плавления 354 °С, выше разлагается на КАЛИЙ и азот; плотность 2,056 г/см3. Растворимость (г в 100 г растворителя): 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 температура плавления - 12°С. Получают: взаимодействие N2O с расплавл. KNH2 при 280 °С; действием КОН на раствор HN3.
Получение. КАЛИЙ производят взаимодействие Na с КОН при 380-450 °С или КСl при 760-890 °С. Реакции проводят в атмосфере N2. Взаимод. КОН с жидким Na осуществляют противотоком в тарельчатой колонне из Ni. При реакции с КСl пары Na пропускают через расплав КСl. Продукт реакций -сплав К - Na. Его подвергают ректификации и получают КАЛИЙ с содержанием примесей (в % по массе): 1 * 10 - 3 Na и 1 * 10 - 4 Cl. Кроме того, КАЛИЙ получают: вакуум-термодинамически 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 последующей разделением К и Рb вакуумной дистилляцией; электролизом 50%-ного раствора KNH2 в жидком NH3 при 25 °С и давлении 0,75 МПа с амальгамой КАЛИЙ в качестве анода и катодом из нержавеющей стали, при этом образуется 30%-ный раствор КАЛИЙ в жидком NH3, который выводится из аппарата для отделения КАЛИЙ
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 количественное методы, особенно в присутствии 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 КАЛИЙ в пробе применяют гравиметрич. метод с осаждением КАЛИЙ в виде тетрафенилбората, K2[PtCl6] или КСlO4 в среде бутанола.
Применение. КАЛИЙ - материал электродов в химический источниках тока; компонент катодов-эмиттеров фотоэлементов и термоэмиссионных преобразователей, а также фотоэлектронных умножителей; геттер в вакуумных радиолампах; активатор катодов газоразрядных устройств. Сплав КАЛИЙ 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 соединение) 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 минеральных маслом или засыпают смесью талька и NaCl. Хранят КАЛИЙ в герметически закрытых железных коробках под слоем обезвоженного керосина или минеральных масла. Отходы КАЛИЙ утилизируют обработкой их сухим этанолом или пропанолом с последующей разложением образовавшихся алкоголятов водой. КАЛИЙ открыл Г. Дэви в 1807.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
снять машину в москве с водителем
l-banner
вентилятор kd 355 xl3 цена
таблички про алкоголь и табак

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(25.09.2017)