Kālijs

Kālijs (K) , periodiskās tabulas 1 (Ia) grupas ķīmiskais elements, sārmu metāls grupa, neaizstājama abiem augs un dzīvnieku dzīvi. Kālijs bija pirmais metāls, ko ar elektrolīzes palīdzību izolēja angļu ķīmiķis sers Hempijs Deivijs, kad viņš ieguva elementu (1807), sadalot kausēto kālija hidroksīds (KOH) ar voltaic akumulatoru .

kālija ķīmiskās īpašības (daļa no elementu periodiskās tabulas attēlu kartes)

Enciklopēdija Britannica, Inc.



Elementa īpašības
atomu skaitlis19
atomu svars39,098
kušanas punkts63,28 ° C (145,90 ° F)
vārīšanās punkts760 ° C (1400 ° F)
īpaša gravitāte0,862 (pie 20 ° C vai 68 ° F)
oksidēšanās stāvokļi+1, −1 (reti)
elektronu konfigurācija2-8-8-1 vai 1 s dividivi s dividivi lpp 63 s divi3 lpp 64 s 1

Īpašības, parādīšanās un lietojumi

Kālija metāls ir mīksts un balts ar sudrabainu spīdumu, tam ir zema kušanas temperatūra, un tas ir labs siltuma un elektrības vadītājs. Kālijs liesmai piešķir lavandas krāsu, un tā tvaiki ir zaļi. Tas ir septītais visizplatītākais elements Zemes garozā, kas veido 2,6 procenti no tās masas.



Potaša raktuves Esterhazy, Saska.

Potaša raktuves Esterhazy, Saska. Džordžs Hanters / Shostal Associates

Tiek lēsts, ka Nāves jūras kālija saturs ir aptuveni 1,7 procenti kālija hlorīda un daudzu citu sāļu ķermeņu ūdens ir bagāti ar kāliju. Dažu sāls rūpnīcu atkritumu šķidrumos var būt līdz 40 gramiem litrā kālija hlorīda, un tos izmanto kā kālija avotu.



kad snovbords kļuva par olimpisko sporta veidu
kālijs

kālijs Četri metāla kālija fragmenti. Deniss S.K

Lielākā daļa kālija ir magmatiskajos iežos, slāneklī un nogulumos minerālos, piemēram, muskovīta un ortoklaza laukšpātā, kas nešķīst ūdenī; tas apgrūtina kālija iegūšanu. Tā rezultātā lielākā daļa komerciālā kālija savienojumi (bieži brīvi saukto potašu) iegūst elektrolīzes ceļā no šķīstošiem kālija savienojumiem, piemēram, karnallīta (KMgCl3∙ 6HdiviO), silvīts (kālija hlorīds, KCl), polihalīts (KdiviTasdiviMg [SO4]4∙ 2HdiviO) un langbeinīts (K.divi Mg divi[TĀ4]3), kas sastopami senajās ezeru gultnēs un jūras gultnēs.

Kāliju ražo, izkausēta kālija hlorīda KCl reducējot nātrijā 870 ° C (1600 ° F) temperatūrā. Izkausētais KCl tiek nepārtraukti ievadīts iepildītā destilācijas kolonnā, kamēr nātrija tvaiki tiek virzīti caur kolonnu. Kondensējot gaistošāko kāliju destilācijas torņa augšdaļā, reakcija Na + KCl → K + NaCl tiek piespiesta pa labi. Centieni izstrādāt kālija komerciālas elektrolītiskās ražošanas shēmu nav bijuši veiksmīgi, jo ir maz sāls piedevu, kas kālija hlorīda kušanas temperatūru var samazināt līdz temperatūrai, kurā elektrolīze ir efektīva.



Pēc paša kālija metāla ir maz komerciāla pieprasījuma, un lielākā daļa no tā, tieši sadedzinot sausā gaisā, tiek pārveidota par kālija superoksīdu, KOdivi, kas tiek izmantots elpošanas ierīcēs, jo tas atbrīvo skābekli un izvada oglekļa dioksīdu un ūdens tvaikus. (Kālija superoksīds ir dzeltena cieta viela, kas sastāv no K+un Odivi-joni. To var veidot arī oksidējot kālija amalgamu ar sausu gaisu vai skābekli.) Metālu izmanto arī kā sakausējums ar nātrijs kā šķidru metāla siltuma nesēju. Kālijs ļoti enerģiski reaģē ar ūdeni, atbrīvojot ūdeņradi (kas aizdegas) un izveido kālija hidroksīda KOH šķīdumu.

Nātrija-kālija sakausējumu (NaK) ierobežotā mērā izmanto kā siltuma pārneses dzesēšanas šķidrumu dažos ātrgaitas kodolreaktoros un eksperimentāli gāzturbīnu elektrostacijās. Sakausējumu organiskajā sintēzē izmanto arī kā katalizatoru vai reducētāju.

Papildus kālija sakausējumiem ar litiju un nātriju ir zināmi sakausējumi ar citiem sārmu metāliem. Pilnīga sajaukšanās pastāv kālija-rubīdija un kālija-cēzija binārajās sistēmās. Pēdējā sistēma veido sakausējumu, kas kušanas temperatūra ir aptuveni -38 ° C (-36 ° F). Modificējot sistēmu, pievienojot nātriju, trīskāršā eutektiskā kušana notiek aptuveni -78 ° C (-108 ° F) temperatūrā. The sastāvs šī sakausējuma ir 3 procenti nātrija, 24 procenti kālija un 73 procenti cēzijs . Kālijs būtībā nesajaucas ar visiem sārmzemju metāliem, kā arī ar cinku, alumīniju un kadmiju.



cik ilgs ir zelta vārtu tilts

Kālijs (kā K.+) prasa visi augi un dzīvnieki. Augiem tas ir vajadzīgs fotosintēzei, regulēšanai osmoze un augšana, un enzīmu aktivācija. Katram dzīvniekam ir cieši uzturēts kālija līmenis un salīdzinoši fiksēta kālija un nātrija attiecība. Kālijs ir primārais neorganiskais katjons dzīvajā šūnā, un nātrijs ir visplašākais katjons ārpusšūnu šķidrumos. Augstākiem dzīvniekiem selektīvie Na kompleksu kompleksi+un K+darbojas uz šūnu membrānām, lai nodrošinātu aktīvu transportu. Šis aktīvais transports pārraida elektroķīmiskos impulsus nervu un muskuļu šķiedrās, kā arī līdzsvaro barības vielu uzņemšanu un atkritumu izvadīšanu no šūnām. Pārāk maz vai pārāk daudz kālija organismā ir letāls; tomēr kālijs augsne nodrošina šī neaizstājamā elementa klātbūtni pārtikā.

Augu kālija saturs ievērojami atšķiras, lai gan tas parasti ir robežās no 0,5 līdz 2 procentiem no sausnas svara. Cilvēkiem kālija attiecība starp šūnu un plazmu ir aptuveni 27: 1. Kālija saturs muskuļu audos ir aptuveni 0,3 procenti, turpretim asins serumā - aptuveni 0,01–0,02 procenti. Uztura prasība normālai augšanai ir aptuveni 3,3 grami (0,12 unces) kālija dienā, bet, uzņemot vairāk nekā 20 gramus (0,7 unces) kālija, rodas izteikti fizioloģiski efekti. Pārmērīgs kālija daudzums izdalās ar urīnu, un svīšana var zaudēt ievērojamu daudzumu.



Dabiskais kālijs sastāv no trim izotopiem: kālijs-39 (93,26 procenti), kālijs-41 (6,73 procenti) un radioaktīvais kālijs-40 (apmēram 0,01 procenti); ir sagatavoti arī vairāki mākslīgie izotopi. Kālijs-39 parasti ir apmēram 13,5 reizes bagātāks nekā kālijs-41. Kālija dabiskā radioaktivitāte ir saistīta ar beta starojumu no kālija-40 izotopa (109pusperiods). Kālija-40 sadalīšanās tiek izmantota ģeoloģiskā vecuma aprēķinos ( redzēt kālija-argona datēšana ). Kālijs viegli zaudē singlu 4 s elektrons, tāpēc tā savienojumos parasti oksidācijas pakāpe ir +1, kaut arī savienojumi, kas satur anjonu, K-, var arī izgatavot.