Кал?й

Матер?ал з В?к?пед?? ? в?льно? енциклопед??.
Перейти до нав?гац?? Перейти до пошуку
Кал?й (K)
Атомний номер 19
Зовн?шн?й вигляд просто? речовини
ср?блясто-б?лий
м'який метал
Властивост? атома
Атомна маса ( молярна маса ) 39,0983 а.о.м. (г/моль)
Рад?ус атома 235 пм
Енерг?я ?он?зац?? (перший електрон) 418,5(4,34) кДж/моль ( еВ )
Електронна конф?гурац?я [Ar] 4s 1
Х?м?чн? властивост?
Ковалентний рад?ус 203 пм
Рад?ус ?она (+1e)133 пм
Електронегативн?сть (за Пол?нгом) 0,82
Електродний потенц?ал -2,92 в
Ступен? окиснення 1
Термодинам?чн? властивост?
Густина 0,856 г/см³
Молярна тепло?мн?сть 0,753 Дж/(К·моль)
Теплопров?дн?сть 79,0 Вт/(м·К)
Температура плавлення 336,53 К
Теплота плавлення 102,5 кДж/моль
Температура кип?ння 1047 К
Теплота випаровування 2,33 кДж/моль
Молярний об'?м 45,3 см³/моль
Кристал?чна ?ратка
Структура ?ратки куб?чна об’?мноцентрована
Пер?од ?ратки 5,230 A
В?дношення с/а n/a
Температура Дебая 100 К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
CMNS:  Кал?й у В?к?сховищ?

Ка?л?й ( англ. Potassium, potash ; н?м. Kalium n ; чеськ. Draslik ) ? х?м?чний елемент , належить до групи лужних метал?в , символ К, атомний номер 19; атомна маса 39,098.

М'який ср?блясто-б?лий метал. Х?м?чно дуже активний, сильний в?дновник , на пов?тр? легко окисню?ться. В?дкритий англ?йським х?м?ком Гемфр? Дев? 1807 року. Густина 0,856. Температура плавлення 63,55 °C, температура кип?ння 760 °C. Тверд?сть за Бр?неллем 400 кПа. Метал?чний кал?й легко р?жеться ножем.

Кал?й ? один з найпоширен?ших петрогенних елемент?в земно? кори ? 2,5 % (за масою). Найважлив?ш? м?нерали : сильв?н , карнал?т , ка?н?т , лангбейн?т . Вм?ст кал?ю в ультраосновних г?рських породах 0,03 %, в основних 0,83 %, середн?х 2,3 %, в кислих 3,34 %. Максимальн? концентрац?? кал?ю (до 7 %) виявлен? в лужних породах агпа?тового ряду. Головн? кал?йн? м?нерали в цих породах лужн? польов? шпати , слюда , нефел?н , лейцит .

При випаровуванн? морсько? води в осад випадають так? м?нерали кал?ю: сильв?н?т , карнал?т , ка?н?т , пол?гал?т . Внасл?док ?нтенсивного випаровування морсько? води в минул? геолог?чн? епохи, особливо в пермський пер?од , були утворен? велик? родовища кал?йних солей.

?стор?я [ ред. | ред. код ]

1807 року англ?йський х?м?к Гемфр? Дев? електрол?зом твердого ?дкого кал?ю (KOH) вид?лив кал?й ? назвав його потасс??м. 1809 року Людв?г В?льгельм Г?льберт запропонував назву ≪кал?й≫ (в?д араб. аль-кал? ? поташ ).

Поширення в природ? [ ред. | ред. код ]

Кал?й ? досить поширений х?м?чний елемент , на нього припада? 2,6 % маси земно? кори . У зв'язку з високою х?м?чною активн?стю у в?льному стан? в природ? в?н не зустр?чаються, а т?льки у вигляд? р?зних сполук. Деяк? з них, як хлорид кал?ю, утворюють потужн? родовища.

Найбагатш? у св?т? родовища солей кал?ю у вигляд? м?нерал?в сильв?ну KCl, сильв?н?ту KCl·NaCl, карнал?ту KCl· MgCl 2 ·6H 2 O ? ка?н?ту KCl·MgSO 4 ·3H 2 O розташован? поблизу м. Сол?камська . Кр?м того, значн? поклади сполук кал?ю знайден? в Б?лорус? (м. Сол?горськ ) ? в Укра?н? (м. Калуш ? м. Стебник у Прикарпатт?).

Ф?зичн? властивост? [ ред. | ред. код ]

У в?льному стан? кал?й ? ср?блясто-б?лий легкий метал. Густина ? 0,856 г/см³. Метал дуже м'який ? легко р?жеться ножем. Температура плавлення ? 63,38 °С.

Х?м?чн? властивост? [ ред. | ред. код ]

Кал?й належить до головно? п?дгрупи першо? групи пер?одично? системи Мендел??ва. Його атоми мають на зовн?шньому електронному шар? по одному електрону, який вони легко втрачають ? перетворюються в ?они з одним позитивним зарядом. Тому в сво?х сполуках кал?й бува? лише позитивно одновалентним. Кал?й ? дуже активний метал. Легко втрачаючи сво? валентн? електрони, в?н ? дуже сильними в?дновником. В електрох?м?чному ряд? напруг в?н займа? перше м?сце зл?ва в?д водню. У сухому пов?тр? кал?й енерг?йно вза?мод?? з киснем пов?тря ? перетворюються в супероксид :

;

Тому його збер?гають п?д шаром гасу або м?нерального масла.

З галогенами кал?й реагу? дуже енерг?йно з утворенням солей галогеноводневих кислот: KCl, KJ тощо. З р?дким бромом в?н сполуча?ться нав?ть з вибухом. З с?ркою при деякому нагр?ванн? утворю? сульф?ди : K 2 S.

З водою реагу? дуже бурхливо, нав?ть з вибухом. Ще б?льш бурхливо реагу? з кислотами (теж з вибухом). У вологому пов?тр? метал легко перетворюються в г?дроксид:

а останн?й, вза?мод?ючи з вуглекислим газом пов?тря, ? в карбонат:

При висок?й температур? кал?й може в?дновлювати оксиди алюм?н?ю, сил?ц?ю тощо до в?льних елемент?в:

Одержання [ ред. | ред. код ]

У в?льному стан? кал?й одержують електрол?зом розплавлених хлорид?в або г?дроксид?в. При електрол?з? розплавлених ?дких луг?в позитивно заряджен? ?они метал?в притягаються до негативно зарядженого катода, при?днують по одному електрону (в?дновлюються) ? перетворюються в атоми в?льних метал?в, а негативно заряджен? ?они г?дроксиду притягуються до позитивно зарядженого анода, в?ддають йому по одному електрону ? перетворюються в електро-нейтральн? групи OH, як? розкладаються з утворенням води ? кисню, що вид?ля?ться на анод?.

Одержання метал?чного кал?ю електрол?зом розплавленого KCl можна зобразити такими р?вняннями:

               KCl
               ↑↓
 ? Катод <-  К
+
 + Cl
-
  -> Анод +
  K
+
 + e = K°          Cl
-
 ? e = Cl°

Застосування [ ред. | ред. код ]

З 40,7 м?льйон?в тон кал?ю (у перерахунку на K 2 O), видобутому в св?т? за 2015 р?к [1] , 34,9 м?льйона, тобто 85 %, використали для виробництва кал?йних добрив . Основними сполуками, що використовуються як добрива ? хлорид кал?ю , сульфат кал?ю ? кал?магнез?я .

Метал?чний кал?й служить катал?затором при одержанн? деяких вид?в синтетичного каучуку, наприклад кал?й-д?в?н?лових каучук?в.

Сполуки кал?ю, так? як г?дроксид кал?ю або перманганат кал?ю, використовуються як абсорбенти.

Сплави кал?ю з натр??м, р?дк? при к?мнатн?й температур?, використовують для охолодження у ядерних реакторах.

Велика к?льк?сть сполук кал?ю ? л?карськими засобами, наприклад:

  • Перманганат кал?ю (≪марганц?вка≫) ? антисептик
  • Хлорид кал?ю ? використову?ться при нестач? кал?ю в орган?зм?
  • Йодид кал?ю  ? використову?ться при нестач? йоду в орган?зм?
  • Альг?т кал?ю  ? використову?ться для л?кування захворювання губ у д?тей
  • Бром?д кал?ю  ? протисудомний ? седативний препарат

та багато ?нших.

Надпероксид кал?ю (KO 2 ) використову?ться як джерело кисню у регенераторних системах у замкнених просторах, наприклад, п?дводних човнах . Potassium superoxide Зг?дно деяких досл?джень, кал?й може зам?нити л?т?й у батареях, що може значно здешевити ?х виробництво, адже кал?й значно б?льш розповсюджений ? майже вдесятеро дешевший за л?т?й. [2]

Рад?оактивний ?зотоп кал?й-42 ма? пер?од нап?врозпаду 12 годин, тому використову?ться як м?чен? атоми при медичних досл?дженнях.

Сполуки кал?ю застосовують для виготовлення скла , вибухових речовин тощо.

Сол? кал?ю [ ред. | ред. код ]

Кал?й утворю? сол? з ус?ма кислотами. Сол? кал?ю за сво?ми властивостями дуже близьк? до солей натр?ю. Найважлив?ш? з них:

Рад?оактивн?сть [ ред. | ред. код ]

0,0117 % всього кал?ю на Земл? становить його рад?оактивний ?зотоп кал?й-40 з пер?одом нап?врозпаду 1,248 млрд рок?в. ?зотопи кал?ю перем?шан? дуже р?вном?рно, ? у будь-як?й к?лькост? природного кал?ю м?ститься його рад?оактивний ?зотоп, тому кожен грам природного кал?ю ма? рад?оактивн?сть близько 32 беккерел?в. Кал?й ? одним з поширених елемент?в у орган?зм? людини ? ?нших ?стот (у т?л? доросло? людини м?ститься 160?180 грам?в кал?ю), а тому ? основним джерелом власно? рад?ац?? ? за р?к людина отриму? 0,36 м?л?з?верта рад?ац?? при розпад? власного кал?ю. Загалом, кал?й в?дпов?дальний за 75 % рад?ац??, що ?? людина отриму? з земних джерел. [3]

Банани багат? кал??м, тому ?х рад?оактивн?сть на одиницю об'?му вища н?ж у людини. В?дом? випадки спрацювання датчик?в рад?ац??, викликан? бананами. [4] Через це, ?нод? використову?ться несистемна одиниця ≪банановий екв?валент≫ , що дор?вню? 0,1 м?кроз?верта, ? в?дпов?да? к?лькост? рад?ац??, що отриму? людина, з'?вши один банан. Смертельна доза рад?ац?? для людини ? 100 м?льйон?в бананових одиниць. [5]

Розпад кал?ю також робить внесок у тепловий баланс Земл? . П?драховано, що якби весь кал?й-40 розпався митт?во, це призвело б до нагр?вання Земл? на 400 К [3]

Див. також [ ред. | ред. код ]

Прим?тки [ ред. | ред. код ]

Джерела [ ред. | ред. код ]

  • Глосар?й терм?н?в з х?м?? // Й. Опейда, О. Швайка. ?н-т ф?зико-орган?чно? х?м?? та вуглех?м?? ?м. Л. М. Литвиненка НАН Укра?ни, Донецький нац?ональний ун?верситет. ? Донецьк: Вебер, 2008. ? 758 с. ? ISBN 978-966-335-206-0
  • Деркач Ф. А. Х?м?я. ? Льв?в : Льв?вський ун?верситет, 1968. ? 312 с.
  • Мала г?рнича енциклопед?я  : у 3 т. / за ред. В. С. Б?лецького . ? Д.  : Донбас , 2004. ? Т. 1 : А ? К. ? 640 с. ? ISBN 966-7804-14-3 .

Посилання [ ред. | ред. код ]