Характеристика калію. Будова калію. З'єднання калію

У цій статті буде дана характеристика калію з точки зору фізики і хімії. Перша з цих наук вивчає механічні та зовнішні властивості речовин. А друга - їх взаємодію один з одним - це хімія. Калій - дев`ятнадцятий за рахунком елемент в таблиці Менделєєва. Він належить до лужним металам. У цій статті буде розглянута та електронна формула калію, і його поведінка з іншими речовинами і т. Д. Це один з найбільш активних металів. Наука, яка займається вивченням цього та інших елементів - хімія. 8 клас передбачає вивчення неорганічних речовин та їх властивостей. Тому дана стаття буде корисна школярам. Отже, почнемо.

Характеристика калію з точки зору фізики

Це просте речовина, яка при нормальних умовах знаходиться в твердому агрегатному стані. Температура плавлення становить шістдесят три градуси за шкалою Цельсія. Закипає ж даний метал, коли температура досягає семисот шістдесяти одного градуса за Цельсієм. Розглянуте речовина має сріблясто-білим забарвленням. Має металевий блиск. Щільність калію становить вісімдесят шість сотих грама на сантиметр кубічний. Це дуже легкий метал. Формула калію дуже проста - він не формує молекул. Дана речовина складається з атомів, які розташовані близько один до одного і мають кристалічну решітку. Атомна маса калію дорівнює тридцяти дев`яти грамам на моль. Твердість його дуже низька - його можна легко порізати ножем, як сир.

Калій і хімія

Почнемо з того, що калій - хімічний елемент, який має дуже високу хімічну активність. Навіть зберігати його на відкритому повітрі можна, так як він моментально починає реагувати з оточуючими його речовинами. Калій - хімічний елемент, який відноситься до першої групи і четвертого періоду таблиці Менделєєва. Він має всі властивості, які характерні для металів.

Взаємодія з простими речовинами

До них відносяться: кисень, азот, сірка, фосфор, галогени (йод, фтор, хлор, бром). По порядку розглянемо взаємодію калію з кожним з них. Взаємодія з киснем називається окисленням. Протягом даної хімічної реакції витрачається калій і оксиген в молярної співвідношенні чотири частини до однієї, в результаті чого утворюється оксид розглянутого металу в кількості двох частин. Дане взаємодія можна виразити за допомогою наступного рівняння реакції: 4К + О2 = 2К2О. При горінні калію можна спостерігати яскраво-фіолетове полум`я. Тому дана реакція вважається якісною на визначення калію. Реакції з галогенами називаються відповідно до назв цих хімічних елементів: це йодування, фторування, хлорування, бромування. Дані взаємодії можна назвати реакціями приєднання, так як атоми двох різних речовин об`єднуються в одне. Прикладом подібного процесу може служити реакція між калієм і хлором, в результаті якої утворюється хлорид розглянутого металу. Для проведення даної взаємодії необхідно взяти два цих компонента - два благаючи першого і один другого. В результаті утворюється два благаючи сполуки калію. Ця реакція виражається таким рівнянням: 2К + СІ2 = 2КСІ. З азотом калій може давати з`єднання при горінні на відкритому повітрі. Під час цієї реакції витрачається розглянутий метал і азот в молярної співвідношенні шість частин до однієї, в результаті даної взаємодії утворюється нітрид калію в кількості двох частин. Це можна показати у вигляді наступного рівняння: 6К + N2 = 2K3N. Це з`єднання являє собою кристали зелено-чорного кольору. З фосфором розглянутий метал реагує за таким же принципом. Якщо взяти три благаючи калію і один моль фосфору, отримаємо один моль фосфіду. Дане хімічну взаємодію можна записати у вигляді такого рівняння реакції: 3К + Р = К3Р. Крім того, калій здатний реагувати з воднем, утворюючи при цьому гідрид. Як приклад може бути приведене таке рівняння: 2К + Н2 = 2кн. Всі реакції приєднання відбуваються тільки при наявності високих температур.

Взаємодія зі складними речовинами

Характеристика калію з точки зору хімії передбачає розгляд і цієї теми. До складних речовин, з якими здатний реагувати калій, відносяться вода, кислоти, солі, оксиди. З усіма ними розглянутий метал реагує по-різному.

Калій і вода

Даний хімічний елемент бурхливо реагує з нею. При цьому утворюється гідроксид, а також водень. Якщо взяти по два благаючи калію і води, то отримаємо стільки ж гідроксиду калію і один моль водню. Дане хімічну взаємодію можна виразити за допомогою наступного рівняння: 2К + 2Н2О = 2КОН = Н2.

Реакції з кислотами

Так як калій - активний метал, він з легкістю витісняє атоми гідрогену з їхніх сполук. Прикладом може бути реакція, яка відбувається між розглянутим речовиною і соляною кислотою. Для її проведення потрібно взяти два благаючи калію, а також кислоту в тій же кількості. В результаті утворюється хлорид калію - два благаючи і водень - один моль. Цей процес можна записати таким рівнянням: 2К + 2НСІ = 2КСІ + Н2.

Калій і оксиди

З даною групою неорганічних речовин розглянутий метал реагує тільки при значному нагріванні. Якщо атом металу, що входить до складу оксиду, пассивнее того, про який ми говоримо в цій статті, відбувається, по суті, реакція обміну. Наприклад, якщо взяти два благаючи калію і один моль оксиду купруму, то в результаті їх взаємодії можна отримати по одному молю оксиду розглянутого хімічного елемента і чистий купрум. Це можна показати у вигляді такого рівняння: 2К + CuO = К2О + Cu. Ось де проявляються сильні відновні властивості калію.

Взаємодія з основами

Калій здатний реагувати з гідроксидами металів, які знаходяться правіше нього в електрохімічному ряду активності. У такому випадку також проявляються його відновні властивості. Наприклад, якщо взяти два благаючи калію і один моль гідроксиду барію, то в результаті реакції заміщення ми отримаємо такі речовини, як гідроксид калію в кількості два благаючи і чистий барій (один моль) - він випаде в осад. Представлене хімічну взаємодію можна відобразити у вигляді наступного рівняння: 2К + Ba (OH) 2 = 2КОН + Ba.

Реакції з солями

В даному випадку калій все так же проявляє свої властивості як сильний відновник. Заміщаючи атоми хімічно більш пасивних елементів, він дозволяє отримати чистий метал. Наприклад, якщо додати до хлориду алюмінію в кількості два благаючи три благаючи калію, то в результаті цієї реакції отримаємо три благаючи хлориду калію і два благаючи алюмінію. Висловити даний процес за допомогою рівняння можна наступним чином: 3К + 2АІСІ3 = 3КСІ2 + 2АІ.

Реакції з жирами

Якщо додати калій до якого-небудь органічній речовині даної групи, він також витіснить один з атомів гідрогену. Наприклад, при змішуванні стеарину з даним металом утворюється стеарат калію і водень. Отримане речовина застосовується для виготовлення рідкого мила. На цьому характеристика калію і його взаємодій з іншими речовинами закінчується.

Використання калію та його сполук

Як і всі метали, що розглядається в даній статті необхідний для багатьох процесів у промисловості. Основне застосування калію відбувається в хімічній галузі. Завдяки своїй високій хімічній активності, яскраво вираженим щелочнометалліческім і відновним властивостям, він застосовується в якості реагенту для багатьох взаємодій та отримання різноманітних речовин. Крім того, сплави з вмістом калію використовуються як теплоносії в ядерних реакторах. Також розглядається в даній статті метал знаходить своє застосування в електротехніці. Крім усього перерахованого вище, він є одним з головних компонентів добрив для рослин. Крім того, його сполуки застосовуються в найрізноманітніших галузях промисловості. Так, у видобутку золота використовується ціанід калію, який служить реагентом для виділення цінних металів з руд. У виробництві скла застосовується карбонат калію. Фосфати розглянутого хімічного елемента є компонентами всіляких чистячих засобів і порошків. В сірниках присутній хлорат даного металу. У виготовленні плівок для старих фотоапаратів використовувався бромід розглянутого елемента. Як ви вже знаєте, добути його можливо шляхом бромування калію в умови високої температури. У медицині використовується хлорид даного хімічного елемента. У миловарінні - стеарат та інші похідні від жирів.

Отримання розглянутого металу

У наш час калій видобувають в лабораторіях двома основними способами. Перший - відновлення його з гідроксиду за допомогою натрію, який хімічно ще більш активний, ніж калій. А другий - отримання його з хлориду, теж за допомогою натрію. Якщо додати до одного молю гідроксиду калію стільки ж натрію, утворюється по одному молю лугу натрію і чистого калію. Рівняння даної реакції виглядає наступним чином: КОН + Na = NaOH + К. Для проведення реакції другого типу потрібно змішати хлорид розглянутого металу і натрій в рівних молярних пропорціях. В результаті цього утворюються такі речовини, як кухонна сіль і калій в однаковому співвідношенні. Висловити цю хімічну взаємодію можна за допомогою такого рівняння реакції: КСІ + Na = NaCl + К.

Будова калію

Атом даного хімічного елемента, як і всіх інших, складається з ядра, в якому містяться протони і нейтрони, а також електронів, які обертаються навколо нього. Кількість електронів завжди дорівнює кількості протонів, які знаходяться всередині ядра. Якщо ж який-небудь електрон від`єднався або приєднався до атома, то він вже перестає бути нейтральним і перетворюється на іон. Вони бувають двох видів: катіони і аніони. Перші мають позитивним зарядом, а другий - негативним. Якщо до атома приєднався електрон, то він перетворюється на аніон, якщо ж який-небудь з електронів покинув свою орбіту, нейтральний атом стає катіоном. Так як порядковий номер калію, згідно з таблицею Менделєєва, дев`ятнадцять, то і протонів в ядрі даного хімічного елемента знаходиться стільки ж. Тому можна зробити висновок, що і електронів навколо ядра розташоване дев`ятнадцять. Кількість протонів, які містяться в структурі атома, можна визначити, віднявши від атомної маси порядковий номер хімічного елемента. Так можна зробити висновок, що в ядрі калію знаходиться двадцять протонів. Так як розглядається в цій статті метал належить до четвертого періоду, він має чотири орбіти, на яких рівномірно розташовуються електрони, які весь час перебувають у русі. Схема калію виглядає наступним чином: на першому орбіті розташовані два електрона, на другий - вісім-також як і на третій, на останній, четвертій, орбіті обертається всього один електрон. Цим і пояснюється високий рівень хімічної активності даного металу - його остання орбіта не заповнена повністю, тому він прагне з`єднатися з якими-небудь іншими атомами, в результаті чого їх електрони останніх орбіт стануть спільними.

Де можна зустріти даний елемент в природі?

Оскільки він володіє надзвичайно високою хімічною активністю, то на планеті він ніде не зустрічається в чистому вигляді. Його можна побачити тільки в складі різноманітних сполук. Масова частка калію в земній корі становить 2,4 відсотка. Найпоширеніші мінерали, до складу яких входить калій, - це Сальвінія і карналіт. Перший володіє наступною хімічною формулою: NaCl•KCl. Він володіє строкатою забарвленням і складається з безлічі кристалів різноманітного забарвлення. Залежно від співвідношення хлориду калію і натрію, а також від наявності домішок, він може містити червоні, сині, рожеві, помаранчеві складові. Другий мінерал - карналіт - виглядає як прозорі, ніжно-блакитні, світло-рожеві або блідо-жовті кристали. Його хімічна формула виглядає так: KCl•MgCl2•6Н2О. Він є кристалогідрат.

Роль калію в організмі, симптоми нестачі і надлишку

Він разом з натрієм підтримує водно-сольовий баланс клітини. Також він бере участь у передачі між мембранами нервового імпульсу. Крім того, він регулює кислотно-лужний баланс в клітці і у всьому організмі в цілому. Він бере участь у процесах обміну речовин, протидіє виникненню набряків, входить до складу цитоплазми - близько п`ятдесяти її відсотків - солі розглянутого металу. Головними ознаками того, що організму не вистачає калію, є набряклість, виникнення такого захворювання, як водянка, дратівливість і порушення в роботі нервової системи, загальмованість реакції та погіршення пам`яті. Крім того, недостатня кількість даного мікроелемента негативно позначається на серцево-судинній і м`язової системах. Недолік калію протягом дуже тривалого часу може спровокувати інфаркт або інсульт. А ось через надлишок калію в організмі може розвинутися виразка тонкого кишечника. Для збалансування свого харчування таким чином, щоб отримувати нормальну кількість калію, потрібно знати, в яких продуктах він міститься.

Їжа з високим вмістом розглянутого мікроелемента

Насамперед, це горіхи, такі як кешью, волоські, фундук, арахіс, мигдаль. Також велика його кількість знаходиться в картоплі. Крім того, калій міститься в сухофруктах, таких як родзинки, курага, чорнослив. Даним елементом багаті і кедрові горішки. Також висока його концентрація спостерігається в бобових: квасолі, горосі, сочевиці. Морська капуста також багата даними хімічним елементом. Ще одними продуктами, що містять цей елемент у великій кількості, є зелений чай і какао. Крім того, у високій концентрації він знаходиться і в багатьох фруктах, таких як авокадо, банани, персики, апельсини, грейпфрути, яблука. Багато крупи багаті розглядаються мікроелементом. Це насамперед перловка, а також пшеничне і гречана крупа. У петрушці та брюссельській капусті теж є багато калію. Крім того, він міститься в моркві та дині. Цибулю і часник мають чималою кількістю розглянутого хімічного елемента. Курячі яйця, молоко і сир також відрізняються високим вмістом в них калію. Добова норма даного хімічного елемента для середньостатистичної людини становить від трьох до п`яти грамів.

Висновок

Прочитавши цю статтю, можна зробити висновок, що калій є надзвичайно важливим хімічним елементом. Він необхідний для синтезування багатьох сполук в хімічній промисловості. Крім того, використовується і в багатьох інших галузях. Також він дуже важливий для організму людини, тому повинен регулярно і в необхідній кількості надходити туди з їжею.