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
|
---|
|
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.
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:
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°
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.
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:
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]