Potasiul - proprietățile elementelor chimice

Potasiu (Kalium), element chimic K. I al lui Mendeleev sistemului periodic; numărul atomic 19, masa atomica 39.098; Alb-argintiu, foarte ușoară, moale și temperatură de topire scăzută de metal. Elementul este format din doi izotopi stabili - 39 K (93,08%), 41 K (6,91%) și un ușor radioactiv 40 K (0,01%), cu un timp de înjumătățire de 1,32 · 10 9 ani.

Informații istorice. Anumiți compuși de potasiu (de exemplu, carbonat de potasiu, extrasă din cenușă de lemn) erau deja cunoscute în antichitate; cu toate acestea ei nu se deosebesc de compuși de sodiu. Abia în secolul 18 sa demonstrat între „plantă alcalină“ (potasă K2 CO3) și „alcalii minerale“ (soda Na2 CO3). În 1807, G. Davy electroliză solid ușor umed hidroxid de potasiu caustic (KOH și NaOH) alocate de potasiu și sodiu și ia numit potassiem și sodiem. In 1809 LV Gilbert a sugerat numele de „potasiu“ (din arab al-potasiu - potasiu) și „soda“ (din arab Natun - soda naturală); Recent, JJ Berzelius în 1811 a fost schimbat la „sodiu“. „Potassy“ și „sody“ Numele păstrat în Marea Britanie, SUA, Franța și alte câteva țări. În România, aceste nume în 1840 au fost înlocuite cu „potasiu“ și „sodiu“, adoptată în Germania, Austria și țările scandinave.

Izotop radioactiv 40 K - o sursă importantă de căldură geotermale, mai ales în ultima perioadă, când au existat mai multe din acest izotop. In dezintegrarea 40 K și Ca sunt formate 40 40 Ar Argon, se întinde în atmosferă. Unele minerale de potasiu nu pierde argon, iar conținutul său poate determina vârsta absolută a rocilor (așa-numita metodă de potasiu-argon).

Proprietățile fizice ale potasiu. Potasiul - un metal alb-argintiu, foarte ușoară și moale (ușor de tăiat cu un cuțit). Rețeaua cristalină de potasiu cubică cu volum, a = 5,33 Å. Raza atomică de 2.36 Å, Raza ionică a K + 1,33 Å. Densitatea 0,862 g / cm3 (20 ° C), punctul de topire 63,55 ° C, (încălzită la 760 ° C; coeficient de dilatare termică de 8,33 × 10 -5 (0-50 ° C); conductivitate termică la 21 ° C 97 13 W / (m-potasiu) [0,232 cal / (cm · sec · ° C)], capacitatea termică specifică (la 20 ° C) 741,2 J / (kg · K), adică 0,177 cal / (g · ° C), rezistivitatea (la 20 ° C), 7118 · 10 -8 ohm · m; coeficientul de temperatură al rezistivității electrice de 5,8 × 10 -5 (20 ° C) duritatea Brinell de 400 kN / m 2 (0,04 kgf /. 2 mm).

Proprietățile chimice ale potasiului. Configurația învelișului de electroni exterior al atomului 4s 1. Potasiu prin care valență este constantă în compușii 1. atom de potasiu unic de valență de electroni mai departe de miezul ei decât electronii de valență de litiu și sodiu, potasiu, cu toate acestea o reactivitate mai mare decât cea a acestor două metale. În aer, în special umed, potasiu oxidează rapid, astfel încât acesta este stocat în benzină, kerosen sau ulei mineral. La temperatura camerei, potasiu reacționează cu halogeni; sub o ușoară încălzire este conectat cu sulf, cu o mai puternică - cu seleniu și telur. Când este încălzit peste 200 ° C în atmosferă de hidrogen formează potasiu hidrură KH, piroforice în aer. Azot și potasiu nu reacționează chiar și sub presiune și căldură, dar sub influența descărcării electrice, aceste elemente formează o azidă de potasiu potasiu nitrură KN3 și K3 N. Când carburile de potasiu încălzite cu grafit obținut KC8 (la 300 ° C) și KC16 (la 360 ° C) . In aer uscat (sau oxigen) Forme de potasiu alb gălbui oxid K2O și portocaliu KO2 peroxid (cunoscut, de asemenea, peroxid K2 O2 și O3 K2. S-a obținut prin acțiunea oxigenului dizolvat în potasiu în amoniac lichid).

Potasiu viguros, reacționează uneori exploziv cu apa, eliberând hidrogen (2K + 2H2O = 2KOH + H2), precum și soluții apoase de acizi pentru a forma săruri. Potasiul amoniac se dizolvă lent; soluția rezultată albastru - un puternic agent reducător. Când este încălzit potasiu consumatoare de oxigen din oxizii și sărurile acizilor de oxigen pentru a forma K2O și metalele libere (sau oxizi ai acestora). Potasiul cu alcooli conferă alcoolații, accelerează polimerizarea olefinelor și diolefinelor cu halogenuri de alchil și formează galogenarilami kaliyalkily și kaliyarily. Prezența Potasiu ușor determinată prin colorare cu violet flacără.

Obținerea de potasiu. In industria de potasiu a fost preparat prin reacția de schimb între sodiu metalic și un hidroxid de potasiu sau KCl, respectiv: KOH + Na = NaOH + K, KCl + Na = NaCI + K.

În primul caz, reacția dintre hidroxidul topit este KOH și Na lichid - contracurent reacție coloană tavă de nichel la 380-440 ° C In al doilea - după sare topită KCl a trecut perechi de Na la 760-800 ° C; Vaporii de potasiu evoluate sunt condensate. Potasiul posibil să se prepare prin încălzire peste amestec 200 ° C clorură de potasiu și aluminiu (sau siliciu) și var. Prepararea electroliza potasiu KOH topit sau KCl putin extins din cauza curentului redus de ieșire și potasiu siguranță proces dificultăți.

Aplicarea de potasiu. Cererea principală de potasiu metalic - preparare peroxid de potasiu, care servește pentru recuperarea oxigenului (în submarine și altele). aliaje de sodiu, cu 40-90% potasiu, menținând în stare lichidă la temperatura camerei, sunt utilizate în reactoare nucleare ca agenți de transfer de căldură, ca agenți de reducere în producerea ambelor titan și oxigen gunoieri. Agricultura - principalii consumatori de săruri de potasiu.

În biosferă, oligoelemente Rb și Cs însoțească Kaliya. ionii Li + și Na + - antagoniști, K +. prin urmare, important, nu numai concentrația absolută de K + și Na +. dar raportul K optim + / Na + în celule și mediul. organisme radioactivitate naturale (radiații gamma) cu aproximativ 90%, din cauza prezenței în țesuturile de radioizotopi naturale 40 K.