Հայտնաբերման պատմություն. Կալիում. տարրի հայտնաբերման պատմությունը Կալիումի ամենակարևոր միացությունների քիմիական հատկությունները
Կալիում(լատ. Kalium), K (կարդալ՝ «կալիում»), ատոմային 19 թվով քիմիական տարր, ատոմային զանգվածը՝ 39,0983։
Կալիումը բնության մեջ հանդիպում է երկու կայուն նուկլիդի տեսքով՝ 39 K (93,10% զանգվածով) և 41 K (6,88%), ինչպես նաև մեկ ռադիոակտիվ 40 K (0,02%)։ Կալիում-40 T 1/2-ի կես կյանքը մոտավորապես 3 անգամ պակաս է ուրանի-238-ի T 1/2-ից և կազմում է 1,28 միլիարդ տարի: ժամը բկալիում-40-ի քայքայումից առաջանում է կայուն կալցիում-40, իսկ քայքայվելով էլեկտրոնների գրավման տեսակով՝ առաջանում է իներտ գազ արգոն-40:
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2
8K + 4H 2 SO 4 \u003d K 2 S + 3K 2 SO 4 + 4H 2 O:
Երբ տաքացվում է մինչև 200-300°C, կալիումը փոխազդում է ջրածնի (H) հետ՝ ձևավորելով աղի նման հիդրիդ KH.
Անդորրագիր:Կալիումը ներկայումս արտադրվում է հեղուկ նատրիումի (Na) հալված KOH-ի (380-450°C-ում) կամ KCl-ի (760-890°C-ի) հետ հակազդելով.
Na + KOH = NaOH + K
Կալիումը ստացվում է նաև KCl հալվածքի էլեկտրոլիզով, որը խառնվում է K 2 CO 3-ի հետ 700 ° C-ին մոտ ջերմաստիճանում:
2KCl \u003d 2K + Cl 2
Կալիումը մաքրվում է կեղտից վակուումային թորման միջոցով։
Դիմում:մետաղական կալիումի նյութ էլեկտրոդների համար քիմիական հոսանքի աղբյուրներում: Կալիումի համաձուլվածքը մեկ այլ ալկալիական մետաղի հետ՝ նատրիումի (Na), օգտագործվում է որպես հովացուցիչ նյութ միջուկային ռեակտորներում։
Շատ ավելի մեծ մասշտաբով, քան մետաղական կալիումը, օգտագործվում են նրա միացությունները: Կալիում կարևոր բաղադրիչԲույսերի հանքային սնուցումը (սա վերցնում է արդյունահանվող կալիումի աղերի մոտ 90%-ը), նրանց նորմալ զարգացման համար անհրաժեշտ է զգալի քանակությամբ, հետևաբար լայնորեն օգտագործվում են կալիումի պարարտանյութեր՝ կալիումի քլորիդ KCl, կալիումի նիտրատ կամ կալիումի նիտրատ, KNO 3, պոտաշ K: 2 CO 3 և կալիումի այլ աղեր: Պոտաշն օգտագործվում է նաև հատուկ օպտիկական ակնոցների արտադրության մեջ, որպես ջրածնի սուլֆիդի ներծծող գազերի մաքրման համար, որպես ջրազրկող և կաշվի դաբաղում։
Կալիումի յոդիդ KI-ն օգտագործվում է որպես դեղամիջոց։ Կալիումի յոդիդը օգտագործվում է նաև լուսանկարչության մեջ և որպես միկրոպարարտանյութ։ Կալիումի պերմանգանատի KMnO 4 լուծույթը («կալիումի պերմանգանատ») օգտագործվում է որպես հակասեպտիկ։
Կենսաբանական դեր.Կալիումը ամենակարևոր կենսագեն տարրերից մեկն է, որը մշտապես առկա է բոլոր օրգանիզմների բոլոր բջիջներում: Կալիումի իոնները K+ մասնակցում են իոնային ուղիների աշխատանքին և կենսաբանական թաղանթների թափանցելիության կարգավորմանը, նյարդային ազդակների առաջացմանն ու անցկացմանը, սրտի և այլ մկանների գործունեության կարգավորմանը, տարբեր գործընթացներնյութափոխանակությունը. Կենդանիների և մարդկանց հյուսվածքներում կալիումի պարունակությունը կարգավորվում է մակերիկամների ստերոիդ հորմոններով։ Միջին հաշվով, մարդու մարմինը (մարմնի քաշը 70 կգ) պարունակում է մոտ 140 գ կալիում։ Ուստի սննդի հետ նորմալ կյանքի համար օրգանիզմը պետք է ստանա օրական 2-3 գ կալիում։ Կալիումով հարուստ մթերքներ, ինչպիսիք են չամիչը, չորացրած ծիրանը, ոլոռը և այլն:
Կալիումը (անգլ. Potassium, ֆրանսերեն Potassium, գերմանական Kalium) հայտնաբերվել է 1807 թվականին Դեյվիի կողմից, որն արտադրել է պինդ, մի փոքր խոնավացած կաուստիկ պոտաշի էլեկտրոլիզը։ Դեյվին նոր մետաղն անվանեց Կալիում, բայց անունը չմնաց։ Պարզվեց, որ մետաղի կնքահայրը Հիլբերտն է՝ «Annalen deg Physik» ամսագրի հայտնի հրատարակիչ, ով առաջարկել է «կալիում» անվանումը; այն ընդունվել է Գերմանիայում և Ռուսաստանում։ Երկու անուններն էլ առաջացել են կալիումի մետաղի հայտնաբերումից շատ առաջ օգտագործված տերմիններից։ Կալիում բառն առաջացել է պոտաշ բառից, որը հավանաբար առաջացել է 16-րդ դարում։ Այն հանդիպում է Վան Հելմոնտում և 17-րդ դարի երկրորդ կեսին։ Լայնորեն օգտագործվում է որպես կոմերցիոն ապրանքի՝ պոտաշի անվանում Ռուսաստանում, Անգլիայում և Հոլանդիայում։ Ռուսերեն թարգմանված պոտաշե բառը նշանակում է «կաթսայի մոխիր կամ կաթսայի մեջ խաշած մոխիր»; XVI - XVII դդ. Պոտաշը մեծ քանակությամբ ստանում էին փայտի մոխիրից, որը եփում էին խոշոր կաթսաներում։ Պոտաշից պատրաստում էին հիմնականում լիտրով (մաքրված) սելիտրա, որից վառոդ էին պատրաստում։ Հատկապես շատ պոտաշ էր արտադրվում Ռուսաստանում, Արզամասի և Արդատովի մոտ գտնվող անտառներում, շարժական գործարաններում (մայդաններում), որոնք պատկանում էին ցար Ալեքսեյ Միխայլովիչի ազգականին, մերձավոր բոյար Բ.Ի. Մորոզովին: Ինչ վերաբերում է կալիում բառին, ապա այն առաջացել է արաբական alkali (ալկալային նյութեր) տերմինից։ Միջնադարում ալկալիները կամ, ինչպես ասում էին այն ժամանակ, ալկալիների աղերը, գրեթե չէին տարբերվում միմյանցից և դրանք անվանում էին նույն նշանակությունը՝ նատրոն, բորակ, վարեկ և այլն։ Կալի (քիլա) բառը հանդիպում է շուրջը։ 850 արաբ գրողների մոտ, այնուհետև սկսում է գործածվել Քալի (ալ-Քալի) բառը, որը նշանակում էր որոշ բույսերի մոխիրներից ստացված արտադրանք, արաբական քիլջին կամ քալջան (մոխիր) և կաղաջ (այրել) ասոցացվում են այս բառերի հետ։ Իատրոքիմիայի դարաշրջանում ալկալիները սկսեցին բաժանվել «ֆիքսված» և «ցնդող»: 17-րդ դարում կան անվանումներ ալկալի ֆիքսում հանքային (հանքային ֆիքսված ալկալի կամ կաուստիկ սոդա), ալկալի ֆիքսում։ բուսական (բուսական ֆիքսված ալկալի կամ պոտաշ և կաուստիկ պոտաշ), ինչպես նաև ալկալային ցնդող (ցնդող ալկալի կամ NH 3): Սևը տարբերում էր կաուստիկ և փափուկ կամ ածխածնային ալկալիները: Ալկալիները չեն հայտնվում «Պարզ մարմինների աղյուսակում», սակայն աղյուսակի ծանոթագրության մեջ Լավուազյեն նշում է, որ ֆիքսված ալկալիները (պոտաշ և սոդա) հավանաբար բարդ նյութեր են, թեև դրանց բաղադրամասերի բնույթը դեռևս ուսումնասիրված չէ: 19-րդ դարի առաջին քառորդի ռուսական քիմիական գրականության մեջ. կալիումը կոչվում էր կալիում (Սոլովև, 1824), պոտաշ (Ապահովագրություն, 1825), պոտաշ (Շչեգլով, 1830); «Դվիգուբսկի խանութում» արդեն 1828 թ. Պոտաշ (պոտաշ սուլֆատ) անվան հետ մեկտեղ կա կալի (կաուստիկ պոտաշ, կալիումի հիդրօքսիդ և այլն) անվանումը։ Կալիում անվանումը համընդհանուր ընդունված է դարձել Հեսսի դասագրքի հրատարակումից հետո։
Կալիում
Կալիում- Ես; մ.[արաբ. kali] Քիմիական տարր (K), արծաթափայլ մետաղ սպիտակ գույնարդյունահանված ածխածնի-կալիումական աղից (պոտաշ):
◁ Կալիում, th, th. K-րդ ավանդներ. K աղեր.Պոտաշ, րդ, թ. K-րդ արդյունաբերություն. K պարարտանյութեր.
կալիում(լատ. Կալիում), պարբերական համակարգի I խմբի քիմիական տարր, պատկանում է ալկալային մետաղներին։ Անունը արաբական ալ-կալիից է՝ պոտաշ (փայտի մոխիրից արդյունահանվող կալիումի վաղուց հայտնի միացություն): Արծաթագույն-սպիտակ մետաղ, փափուկ, հալվող; խտությունը 0,8629 գ / սմ 3, տ pl 63,51ºC: Օդում արագ օքսիդանում է, պայթուցիկ արձագանքում ջրի հետ։ Երկրակեղևում տարածվածությամբ զբաղեցնում է 7-րդ տեղը (հանածոներ՝ սիլվին, կաինիտ, կարնալիտ ևն, տես Կալիումի աղեր)։ Բուսական և կենդանական օրգանիզմների հյուսվածքների մի մասն է։ Արդյունահանված աղերի մոտ 90%-ն օգտագործվում է որպես պարարտանյութ։ Կալիումի մետաղը օգտագործվում է քիմիական հոսանքի աղբյուրներում, որպես ստացող էլեկտրոնային խողովակներում, սուպերպերօքսիդ KO 2 ստանալու համար; համաձուլվածքներ K Na - հովացուցիչ նյութեր միջուկային ռեակտորներում:
ԿալիումԿԱԼԻՈՒՄ (լատ. Kalium), K (կարդում ենք՝ «կալիում»), ատոմային համարով 19 քիմիական տարր, ատոմային զանգվածը՝ 39,0983։
Կալիումը բնականաբար հանդիպում է որպես երկու կայուն նուկլիդներ (սմ.ՆՈՒԿԼԻԴ) 39 K (93,10% զանգվածով) և 41 K (6,88%), ինչպես նաև մեկ ռադիոակտիվ 40 K (0,02%): Կալիում-40 T 1/2-ի կես կյանքը մոտավորապես 3 անգամ պակաս է ուրանի-238-ի T 1/2-ից և կազմում է 1,28 միլիարդ տարի: Կալիում-40-ի բ-քայքայման ժամանակ ձևավորվում է կայուն կալցիում-40, իսկ քայքայման ժամանակ՝ ըստ էլեկտրոնների գրավման տեսակի. (սմ.ԷԼԵԿՏՐՈՆԱԿԱՆ ՁԵՌՆԱՐԿՈՒՄ)առաջանում է իներտ գազ արգոն-40։
Կալիումը ալկալիական մետաղներից է (սմ.ԱԼԿԱԼԻ ՄԵՏԱՂՆԵՐ). Մենդելեևի պարբերական համակարգում կալիումը չորրորդ շրջանում տեղ է զբաղեցնում IA ենթախմբում։ Արտաքին էլեկտրոնային շերտի կոնֆիգուրացիա 4 ս 1, ուստի կալիումը միշտ ցուցադրում է +1 օքսիդացման աստիճան (վալենտ I):
Կալիումի ատոմային շառավիղը 0,227 նմ է, իոնի շառավիղը՝ K + 0,133 նմ։ Կալիումի ատոմի հաջորդական իոնացման էներգիաները կազմում են 4,34 և 31,8 էՎ։ Էլեկտրոնեգատիվություն (սմ.ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ԲԱՑԱՍԱԿԱՆ)կալիումը՝ ըստ Pauling 0.82-ի, ինչը ցույց է տալիս նրա ընդգծված մետաղական հատկությունները։
IN ազատ ձև- փափուկ, թեթև, արծաթափայլ մետաղ։
Հայտնաբերման պատմություն
Կալիումի միացությունները, ինչպես նաև նրա ամենամոտ քիմիական անալոգը՝ նատրիումը (սմ.նատրիում), հայտնի են եղել հնագույն ժամանակներից և օգտագործվել են մարդկային գործունեության տարբեր ոլորտներում։ Այնուամենայնիվ, այդ մետաղներն իրենք առաջին անգամ ազատ վիճակում մեկուսացվեցին միայն 1807 թվականին անգլիացի գիտնական Գ.Դեյվիի փորձերի ժամանակ։ (սմ.ԴԵՎԻ Համֆրի). Դեյվին, օգտագործելով գալվանական բջիջները որպես էլեկտրական հոսանքի աղբյուր, իրականացրեց պոտաշի հալվածքների էլեկտրոլիզը (սմ.ՊՈՏԱՇ)և կաուստիկ սոդա (սմ.Կաուստիկ սոդա)և այդպիսով մեկուսացրեց մետաղական կալիումը և նատրիումը, որոնք նա անվանեց «կալիում» (այստեղից էլ անգլախոս երկրներում և Ֆրանսիայում պահպանված կալիումի անվանումը) և «նատրիում»։ 1809 թվականին անգլիացի քիմիկոս Լ. Վ. Գիլբերտը առաջարկեց «կալիում» անվանումը (արաբերեն al-kali - պոտաշ):
Բնության մեջ լինելը
Երկրակեղևում կալիումի պարունակությունը կազմում է 2,41% զանգվածով, կալիումը երկրակեղևի ամենատարածված տարրերի տասնյակում է։ Կալիում պարունակող հիմնական հանքանյութերը՝ սիլվին (սմ.ՍԻԼՎԻՆ) KCl (52,44% K), սիլվինիտ (Na, K) Cl (այս հանքանյութը կալիումի քլորիդի KCl և նատրիումի քլորիդի NaCl բյուրեղների խիտ սեղմված մեխանիկական խառնուրդ է), կարնալիտ: (սմ.ԿԱՐՆԱԼԻՏ) KCl MgCl 2 6H 2 O (35.8% K), տարբեր ալյումինոսիլիկատներ (սմ.ԱԼՈՒՄՈՍԻԼԻԿԱՏՆԵՐ)պարունակող կալիում, կաինիտ (սմ.Կայնիտ) KCl MgSO 4 3H 2 O, պոլիհալիտ (սմ.ՊՈԼԻՀԱԼԻԹ) K 2 SO 4 MgSO 4 2CaSO 4 2H 2 O, ալունիտ (սմ.ԱԼՈՒՆԻՏ) KAl 3 (SO 4) 2 (OH) 6. Ծովի ջուրը պարունակում է մոտ 0,04% կալիում։
Անդորրագիր
Ներկայումս կալիումը ստացվում է հեղուկ նատրիումի հալված KOH-ի (380-450°C) կամ KCl-ի (760-890°C-ի) հետ հակազդելով.
Na + KOH = NaOH + K
Կալիումը ստացվում է նաև KCl հալվածքի էլեկտրոլիզով, որը խառնվում է K 2 CO 3-ի հետ 700 ° C-ին մոտ ջերմաստիճանում:
2KCl \u003d 2K + Cl 2
Կալիումը մաքրվում է կեղտից վակուումային թորման միջոցով։
Ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ
Կալիումի մետաղը փափուկ է, հեշտությամբ կտրվում է դանակով և ենթակա է սեղմման և գլորման: Այն ունի խորանարդ մարմնի կենտրոնացված խորանարդ վանդակ, պարամետրը Ա= 0,5344 նմ: Կալիումի խտությունը պակաս է ջրի խտությունից և հավասար է 0,8629 գ/սմ 3: Ինչպես բոլոր ալկալիական մետաղները, կալիումը նույնպես հեշտությամբ հալվում է (հալման կետը 63,51°C) և սկսում է գոլորշիանալ նույնիսկ համեմատաբար ցածր ջերմության դեպքում (կալիումի եռման կետը 761°C)։
Կալիումը, ինչպես մյուս ալկալիական մետաղները, քիմիապես շատ ակտիվ է։ Հեշտությամբ փոխազդում է մթնոլորտային թթվածնի հետ՝ ձևավորելով խառնուրդ, որը հիմնականում բաղկացած է K 2 O 2 պերօքսիդից և KO 2 սուպերօքսիդից (K 2 O 4).
2K + O 2 \u003d K 2 O 2, K + O 2 \u003d KO 2:
Օդի մեջ տաքացնելիս կալիումը այրվում է մանուշակագույն-կարմիր բոցով։ Ջրի և նոսր թթուների հետ կալիումը փոխազդում է պայթյունի հետ (առաջացած ջրածինը բռնկվում է).
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2
Այս փոխազդեցության ժամանակ թթվածին պարունակող թթուները կարող են կրճատվել: Օրինակ՝ ծծմբաթթվի ծծմբի ատոմը վերածվում է S, SO 2 կամ S 2–.
8K + 4H 2 SO 4 \u003d K 2 S + 3K 2 SO 4 + 4H 2 O:
Երբ տաքացվում է մինչև 200-300 °C, կալիումը փոխազդում է ջրածնի հետ՝ ձևավորելով աղի նման հիդրիդ KN.
2K + H 2 = 2KH
Հալոգեններով (սմ.ՀԱԼՈԳԵՆՆԵՐ)կալիումը փոխազդում է պայթյունի հետ: Հետաքրքիր է նշել, որ կալիումը չի փոխազդում ազոտի հետ։
Ինչպես մյուս ալկալիական մետաղները, կալիումը հեշտությամբ լուծվում է հեղուկ ամոնիակի մեջ՝ ձևավորելով կապույտ լուծույթներ։ Այս վիճակում կալիումն օգտագործվում է որոշակի ռեակցիաներ իրականացնելու համար։ Պահպանման ընթացքում կալիումը դանդաղորեն փոխազդում է ամոնիակի հետ՝ ձևավորելով ամիդ KNH 2:
2K + 2NH 3 fl. \u003d 2KNH 2 + H 2
Կալիումի ամենակարևոր միացություններն են՝ K 2 O օքսիդ, K 2 O 2 պերօքսիդ, K 2 O 4 սուպերօքսիդ, KOH հիդրօքսիդ, KI յոդիդ, K 2 CO 3 կարբոնատ և KCl քլորիդ։
Կալիումի օքսիդ K 2 O, որպես կանոն, ստացվում է անուղղակիորեն պերօքսիդի և մետաղական կալիումի ռեակցիայի շնորհիվ.
2K + K 2 O 2 \u003d 2K 2 O
Այս օքսիդը ցուցադրում է ընդգծված հիմնական հատկություններ, հեշտությամբ փոխազդում է ջրի հետ՝ ձևավորելով կալիումի հիդրօքսիդ KOH.
K 2 O + H 2 O \u003d 2KOH
Կալիումի հիդրօքսիդը կամ կաուստիկ պոտաշը շատ լուծելի է ջրում (20°C-ում մինչև 49,10% կշռով)։ Ստացված լուծույթը շատ ամուր հիմք է՝ կապված ալկալիների հետ ( սմ.ԱԼԿԱԼԻ): KOH-ը փոխազդում է թթվային և ամֆոտերային օքսիդների հետ.
SO 2 + 2KOH \u003d K 2 SO 3 + H 2 O,
Al 2 O 3 + 2KOH + 3H 2 O \u003d 2K (այնպես որ ռեակցիան ընթանում է լուծույթով) և
Al 2 O 3 + 2KOH \u003d 2KAlO 2 + H 2 O (այսպես է ընթանում ռեակցիան, երբ ռեակտիվները միաձուլվում են):
Արդյունաբերության մեջ կալիումի հիդրօքսիդ KOH-ը ստացվում է KCl կամ K 2 CO 3 ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզով, օգտագործելով իոնափոխանակման թաղանթներ և դիֆրագմներ.
2KCl + 2H 2 O \u003d 2KOH + Cl 2 + H 2,
կամ K 2 CO 3 կամ K 2 SO 4 լուծույթների փոխանակման ռեակցիաների պատճառով Ca (OH) 2 կամ Ba (OH) 2-ի հետ.
K 2 CO 3 + Ba(OH) 2 = 2KOH + BaCO 3
Կալիումի հիդրօքսիդի կամ նրա լուծույթների կաթիլների հետ շփումը մաշկի և աչքերի վրա առաջացնում է մաշկի և լորձաթաղանթների ծանր այրվածքներ, ուստի այս կաուստիկ նյութերի հետ պետք է աշխատել միայն ակնոցներով և ձեռնոցներով: Պահպանման ժամանակ կալիումի հիդրօքսիդի ջրային լուծույթները ոչնչացնում են ապակին, հալեցնում՝ ճենապակին։
Կալիումի կարբոնատ K 2 CO 3 (սովորաբար կոչվում է պոտաշ) ստացվում է կալիումի հիդրօքսիդի լուծույթը ածխածնի երկօքսիդով չեզոքացնելով.
2KOH + CO 2 \u003d K 2 CO 3 + H 2 O:
Որոշ բույսերի մոխրի մեջ զգալի քանակությամբ պոտաշ է հայտնաբերվել։
Դիմում
Մետաղական կալիում - նյութ քիմիական հոսանքի աղբյուրներում էլեկտրոդների համար: Որպես հովացուցիչ նյութ օգտագործվում է կալիումի համաձուլվածքը մեկ այլ ալկալային մետաղի` նատրիումի հետ (սմ.ՀՈՌԱՆՑ)միջուկային ռեակտորներում։
Շատ ավելի մեծ մասշտաբով, քան մետաղական կալիումը, օգտագործվում են նրա միացությունները: Կալիումը բույսերի հանքային սնուցման կարևոր բաղադրիչն է, նրանց բնականոն զարգացման համար անհրաժեշտ է զգալի քանակությամբ, ուստի լայնորեն կիրառվում են պոտաշ պարարտանյութերը։ (սմ.Պոտաշի պարարտանյութեր)կալիումի քլորիդ KCl, կալիումի նիտրատ կամ կալիումի նիտրատ, KNO 3, պոտաշ K 2 CO 3 և կալիումի այլ աղեր: Պոտաշն օգտագործվում է նաև հատուկ օպտիկական ակնոցների արտադրության մեջ, որպես ջրածնի սուլֆիդի ներծծող գազերի մաքրման համար, որպես ջրազրկող և կաշվի դաբաղում։
Կալիումի յոդիդ KI-ն օգտագործվում է որպես դեղամիջոց։ Կալիումի յոդիդը օգտագործվում է նաև լուսանկարչության մեջ և որպես միկրոպարարտանյութ։ Կալիումի պերմանգանատի KMnO 4 լուծույթը («կալիումի պերմանգանատ») օգտագործվում է որպես հակասեպտիկ։
Ըստ բովանդակության ժայռեր ah ռադիոակտիվ 40 K որոշում է նրանց տարիքը:
կալիում մարմնում
Կալիումը ամենակարևոր կենսագեն տարրերից մեկն է (սմ.Կենսածին տարրեր)առկա է բոլոր օրգանիզմների բոլոր բջիջներում: Կալիումի իոնները K + մասնակցում են իոնային ուղիների աշխատանքին (սմ. ION CHANELS)և կենսաբանական թաղանթների թափանցելիության կարգավորումը (սմ.ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ՄԵԲՐԱՆՆԵՐ), նյարդային ազդակի առաջացման և անցկացման, սրտի և այլ մկանների գործունեության կարգավորման, նյութափոխանակության տարբեր գործընթացներում։ Կենդանիների և մարդկանց հյուսվածքներում կալիումի պարունակությունը կարգավորվում է մակերիկամների ստերոիդ հորմոններով։ Միջին հաշվով, մարդու մարմինը (մարմնի քաշը 70 կգ) պարունակում է մոտ 140 գ կալիում։ Ուստի սննդի հետ նորմալ կյանքի համար օրգանիզմը պետք է ստանա օրական 2-3 գ կալիում։ Կալիումով հարուստ մթերքներ, ինչպիսիք են չամիչը, չորացրած ծիրանը, ոլոռը և այլն:
Մետաղական կալիումի հետ աշխատելու առանձնահատկությունները
Կալիումի մետաղը կարող է առաջացնել մաշկի շատ ծանր այրվածքներ, եթե կալիումի ամենափոքր մասնիկները մտնում են աչքերը, տեսողության կորստով առաջանում են ծանր վնասվածքներ, ուստի կալիումի մետաղի հետ կարող եք աշխատել միայն պաշտպանիչ ձեռնոցներով և ակնոցներով: Ignite պոտաշը լցնում են հանքային յուղով կամ ծածկում են տալկի և NaCl խառնուրդով։ Կալիումը պահվում է հերմետիկ փակված երկաթե տարաներում՝ ջրազրկված կերոսինի կամ հանքային յուղի շերտի տակ։
Հանրագիտարանային բառարան. 2009 .
Հոմանիշներ:Տեսեք, թե ինչ է «կալիումը» այլ բառարաններում.
Կալիում 40 ... Վիքիպեդիա
Նովոլատինսկ. kalium, արաբերենից։ կալի, ալկալի. Փափուկ և թեթև մետաղ, որը կազմում է Կալիի հիմքը: Հայտնաբերվել է Դևիի կողմից 1807 թվականին։ Բացատրություն 25000 օտար բառերորոնք գործածության մեջ են մտել ռուսաց լեզվում՝ իրենց արմատների իմաստով։ Michelson A.D., 1865. ... ... Ռուսաց լեզվի օտար բառերի բառարան
- (կալիում), K, պարբերական համակարգի I խմբի քիմիական տարր, ատոմային թիվ 19, ատոմային զանգված 39,0983; վերաբերում է ալկալային մետաղներին; mp 63.51shC. Կենդանի օրգանիզմներում կալիումը հիմնական ներբջջային կատիոնն է, որը ներգրավված է կենսաէլեկտրական ... ... Ժամանակակից հանրագիտարան
Կալիում- (կալիում, ս. Կալիում), քիմ. տարր, նիշ. K, սերիական համարը 19, արծաթափայլ սպիտակ, փայլուն մետաղ, սովորական տա-ում մոմի խտությամբ; հայտնաբերվել է Դևիի կողմից 1807 թվականին։ Ուդ. Վ. 20° 0,8621, ատոմային քաշը 39,1, միավալենտ; հալման ջերմաստիճանը … Մեծ բժշկական հանրագիտարան
Կալիում- (կալիում), K, պարբերական համակարգի I խմբի քիմիական տարր, ատոմային թիվ 19, ատոմային զանգված 39,0983; վերաբերում է ալկալային մետաղներին; մթ 63,51°C։ Կենդանի օրգանիզմներում կալիումը հիմնական ներբջջային կատիոնն է, որը ներգրավված է կենսաէլեկտրական ... ... Պատկերազարդ Հանրագիտարանային բառարան
- (խորհրդանիշ Կ), ալկալիական մետաղների հետ կապված ընդհանուր քիմիական տարր։ Այն առաջին անգամ մեկուսացվել է սըր Համֆրի Դեյվիի կողմից 1807 թվականին: Դրա հիմնական հանքաքարերն են սիլվինը (կալիումի քլորիդ), կարնալիտը և պոլիհալիտը: Կալիումը հովացուցիչ նյութ է ատոմային ... Գիտատեխնիկական հանրագիտարանային բառարան
Ամուսին. կալիում, մետաղ, որը կազմում է կալիումի հիմքը, որը շատ նման է նատրիումին (նատրիումին): Kali cf., neskl., բուսական ալկալի կամ ալկալային աղ; կալիումի կարբոնատ, մաքուր պոտաշ։ Կալիում, կալիումին վերաբերող։ Կալիստիկ, կալիում պարունակող: Բացատրական ...... Dahl-ի բացատրական բառարան - POTASSIUM, potassium, pl. ոչ, արական, իսկ կալի, անորոշ, տես. (արաբ. պոտաշ) (քիմ.). Քիմիական տարրը արծաթ-սպիտակ ալկալի մետաղ է, որը արդյունահանվում է ածխածնի-կալիումական աղից։ Ուշակովի բացատրական բառարան. Դ.Ն. Ուշակովը։ 1935 1940 ... Ուշակովի բացատրական բառարան
Կալիումը առաջին խմբի հիմնական ենթախմբի՝ քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի չորրորդ շրջանի տարր է՝ ատոմային համարով 19։ Այն նշվում է K (լատ. Կալիում) նշանով։ Կալիում պարզ նյութը (CAS համարը՝ 7440-09-7) փափուկ, արծաթափայլ ալկալիական մետաղ է։
Բնության մեջ կալիումը հանդիպում է միայն այլ տարրերի հետ միացություններում, օրինակ՝ ծովի ջրում, ինչպես նաև բազմաթիվ հանքանյութերում։ Այն շատ արագ օքսիդանում է օդում և շատ հեշտությամբ մտնում է քիմիական ռեակցիաներ, հատկապես ջրով, առաջացնելով ալկալի: Շատ առումներով կալիումի քիմիական հատկությունները շատ նման են նատրիումին, սակայն կենսաբանական ֆունկցիայի և կենդանի օրգանիզմների բջիջների կողմից դրանց օգտագործման առումով դրանք դեռ տարբեր են։
Անվան պատմությունը և ծագումը
Կալիումը (ավելի ճիշտ՝ նրա միացությունները) օգտագործվել է հնագույն ժամանակներից։ Այսպիսով, պոտաշի արտադրությունը (որն օգտագործվում էր որպես լվացող միջոց) արդեն գոյություն է ունեցել 11-րդ դարում։ Ծղոտի կամ փայտի այրման ժամանակ առաջացած մոխիրը մշակվում էր ջրով, իսկ արդյունքում ստացված լուծույթը (ջուրը) ֆիլտրումից հետո գոլորշիացվում էր: Չոր մնացորդը, բացի կալիումի կարբոնատից, պարունակում էր կալիումի սուլֆատ K 2 SO 4, սոդա և կալիումի քլորիդ KCl:
1807 թվականին անգլիացի քիմիկոս Դեյվին մեկուսացրեց կալիումը կաուստիկ պոտաշի հալվածքի (KOH) էլեկտրոլիզի միջոցով և այն անվանեց «կալիում» (լատ. կալիում; այս անվանումը դեռ տարածված է անգլերեն, ֆրանսերեն, իսպաներեն, պորտուգալերեն և լեհերենում)։ 1809 թվականին Լ.Վ.Գիլբերն առաջարկել է «կալիում» անվանումը (լատ. kalium, արաբերեն al-kali - պոտաշ)։ Այս անունը ներառված է գերմաներեն, այնտեղից դեպի Հյուսիսային և Արևելյան Եվրոպայի լեզուների մեծ մասը (ներառյալ ռուսերենը) և «հաղթեց» այս տարրի համար խորհրդանիշ ընտրելիս՝ Կ.
Անդորրագիր
Կալիումը, ինչպես մյուս ալկալիական մետաղները, ստացվում է հալած քլորիդների կամ ալկալիների էլեկտրոլիզից։ Քանի որ քլորիդներն ավելի շատ են բարձր ջերմաստիճանիհալվելը (600-650 ° C), այնուհետև ավելի հաճախ ուղղված ալկալիների էլեկտրոլիզը կատարվում է սոդայի կամ պոտաշի ավելացումով (մինչև 12%): Հալած քլորիդների էլեկտրոլիզի ժամանակ հալված կալիումը ազատվում է կաթոդում, իսկ քլորը՝ անոդում.
K + + e - → K
2Cl - - 2e - → Cl 2
Ալկալիների էլեկտրոլիզի ժամանակ հալված կալիումը նույնպես արտազատվում է կաթոդում, իսկ թթվածինը անոդում.
4OH - - 4e - → 2H 2 O + O 2
Հալվելուց ջուրն արագ գոլորշիանում է։ Որպեսզի կալիումը չփոխազդի քլորի կամ թթվածնի հետ, կաթոդը պատրաստվում է պղնձից, իսկ վերևում տեղադրվում է պղնձե գլան։ Ձևավորված կալիումը հալված ձևով հավաքվում է գլանում։ Անոդը պատրաստվում է նաև նիկելի (ալկալիների էլեկտրոլիզի) կամ գրաֆիտի (քլորիդների էլեկտրոլիզում) գլանաձև տեսքով։
Ֆիզիկական հատկություններ
Կալիումը նոր ձևավորված մակերեսի վրա բնորոշ փայլով արծաթափայլ նյութ է։ Շատ թեթև և թեթև: Համեմատաբար լավ լուծելի է սնդիկի մեջ՝ առաջացնելով ամալգամներ։ Ներդրվելով այրիչի բոցի մեջ՝ կալիումը (ինչպես նաև դրա միացությունները) գունավորում է բոցը բնորոշ վարդագույն-մանուշակագույն գույնով:
Քիմիական հատկություններ
Տարրական կալիումը, ինչպես մյուս ալկալիական մետաղները, ցուցադրում է բնորոշ մետաղական հատկություններ և շատ ռեակտիվ է, լինելով ուժեղ վերականգնող նյութ: Օդում թարմ կտրվածքն արագորեն մաշվում է միացությունների (օքսիդների և կարբոնատների) թաղանթների առաջացման պատճառով: Մթնոլորտի հետ երկարատև շփման դեպքում այն կարող է ամբողջությամբ փլուզվել: Պայթուցիկորեն արձագանքում է ջրի հետ: Այն պետք է պահվի բենզինի, կերոսինի կամ սիլիկոնի շերտի տակ, որպեսզի կանխվի օդի և ջրի շփումը դրա մակերեսի հետ։ Na, Tl, Sn, Pb, Bi-ի հետ կալիումը առաջացնում է միջմետաղական միացություններ։
Հոդվածի բովանդակությունը
Կալիում(կալիում) K, Պարբերական աղյուսակի 1 (Ia) խմբի քիմիական տարրը, ալկալային տարր է։ Ատոմային թիվ 19, ատոմային զանգված 39,0983։ Այն բաղկացած է երկու կայուն իզոտոպներից՝ 39 K (93,259%) և 41 K (6,729%), ինչպես նաև 40 K ռադիոակտիվ իզոտոպից՝ ~ 10 9 տարի կիսատևողությամբ։ Այս իզոտոպը հատուկ դեր է խաղում բնության մեջ։ Նրա մասնաբաժինը իզոտոպների խառնուրդում կազմում է ընդամենը 0,01%, սակայն դա երկրագնդի մթնոլորտում պարունակվող գրեթե ամբողջ արգոն 40 Ar-ի աղբյուրն է, որը ձևավորվում է 40 Կ-ի ռադիոակտիվ քայքայման ժամանակ։ Բացի այդ, 40 Կ առկա է բոլորում։ կենդանի օրգանիզմներ, որոնք, հավանաբար, որոշակի ազդեցություն ունեն դրանց զարգացման վրա։
40 K իզոտոպը օգտագործվում է կալիում-արգոն մեթոդով ապարների տարիքը որոշելու համար։ Արհեստական 42 K իզոտոպը՝ 15,52 տարի կիսաքայքայման ժամկետով, օգտագործվում է որպես ռադիոակտիվ հետագծող բժշկության և կենսաբանության մեջ։
+1 օքսիդացման վիճակ.
Կալիումի միացությունները հայտնի են հին ժամանակներից։ Պոտաշ - կալիումի կարբոնատ K 2 CO 3 - վաղուց մեկուսացված է փայտի մոխիրից:
Կալիումի մետաղը ստացվել է հալած կաուստիկ պոտաշի (KOH) էլեկտրոլիզով 1807 թվականին անգլիացի քիմիկոս և ֆիզիկոս Համֆրի Դեյվիի կողմից։ Դեյվիի կողմից ընտրված «կալիում» անվանումը արտացոլում է այս տարրի ծագումը պոտաշից: Տարրի լատիներեն անվանումը առաջացել է պոտաշի արաբական անունից՝ «ալ-կալի»։ «Կալիում» բառը ռուսական քիմիական նոմենկլատուրա է ներմուծվել 1831 թվականին Սանկտ Պետերբուրգի ակադեմիկոս Հերման Հեսսի (1802–1850) կողմից։
Կալիումի բաշխումը բնության մեջ և դրա արդյունաբերական արդյունահանումը.
Կալիումի աղերի մեծ պաշարները համեմատաբար մաքուր ձևառաջացել է հնագույն ծովերի գոլորշիացման արդյունքում։ Քիմիական արդյունաբերության համար կալիումի ամենակարևոր հանքանյութերն են սիլվինը (KCl) և սիլվինիտը (NaCl-ի և KCl-ի խառը աղ): Կալիումը հայտնաբերված է նաև կրկնակի քլորիդ KCl MgCl 2 6H 2 O (կարնալիտ) և սուլֆատ K 2 Mg 2 (SO 4) 3 (langbeinite) տեսքով: Կալիումի աղերի զանգվածային շերտերը առաջին անգամ հայտնաբերվել են Ստասֆուրտում (Գերմանիա) 1856 թվականին: Դրանցից 1861-1972 թվականներին պոտաշ արդյունահանվել է արդյունաբերական մասշտաբով:
Օվկիանոսի ջուրը պարունակում է մոտ 0,06% կալիումի քլորիդ։ Որոշ ներքին ջրերում, ինչպիսիք են Աղի լիճը կամ Մեռյալ ծովը, դրա կոնցենտրացիան կարող է հասնել մինչև 1,5%, ինչը տնտեսապես շահավետ է դարձնում տարրի արդյունահանումը: Հորդանանում կառուցվել է հսկայական գործարան, որն ունակ է Մեռյալ ծովից միլիոնավոր տոննա կալիումի աղեր հանել։
Թեև նատրիումը և կալիումը գրեթե հավասարապես առատ են ապարներում, օվկիանոսում մոտ 30 անգամ ավելի քիչ կալիում կա, քան նատրիումը: Դա պայմանավորված է, մասնավորապես, նրանով, որ ավելի մեծ կատիոն պարունակող կալիումի աղերը ավելի քիչ լուծելի են, քան նատրիումի աղերը, իսկ կալիումը ավելի ուժեղ է կապված բարդ սիլիկատներում և ալյումինոսիլիկատներում հողում կավերի իոնների փոխանակման պատճառով: Բացի այդ, կալիումը, որը տարրալվացվում է ապարներից, ավելի շատ կլանում է բույսերը։ Ենթադրվում է, որ կալիումի հազար ատոմներից, որոնք ազատվում են քիմիական եղանակային պայմանների ժամանակ, միայն երկուսն են հասնում ծովային ավազաններ, իսկ 998-ը մնում են հողում։ «Հողը կլանում է կալիումը, և դա նրա հրաշագործ ուժն է», - գրել է ակադեմիկոս Ալեքսանդր Եվգենևիչ Ֆերսմանը (1883–1945):
Կալիումը բույսերի կյանքի կարևոր տարրն է, և վայրի բույսերի զարգացումը հաճախ սահմանափակվում է կալիումի առկայությամբ: Կալիումի պակասի դեպքում բույսերն ավելի դանդաղ են աճում, դրանց տերևները, հատկապես հինները, դեղնում են և ծայրերում շագանակագույն են դառնում, ցողունը դառնում է բարակ և փխրուն, իսկ սերմերը կորցնում են իրենց բողբոջումը։ Նման բույսի պտուղները, որոնք հատկապես նկատելի են մրգերի վրա, ավելի քիչ քաղցր կլինեն, քան այն բույսերը, որոնք ստացել են կալիումի նորմալ չափաբաժին: Կալիումի պակասը փոխհատուցվում է պարարտանյութերով։
Պոտաշ պարարտանյութերը կալիում պարունակող արտադրանքի հիմնական տեսակն են (95%)։ KCl-ն ամենաշատ օգտագործվողն է, որը կազմում է որպես պարարտանյութ օգտագործվող կալիումի ավելի քան 90%-ը:
Պոտաշի պարարտանյութերի համաշխարհային արտադրությունը 2003 թվականին գնահատվել է 27,8 մլն տոննա (K 2 O-ի առումով կալիումի պարունակությունը պոտաշային պարարտանյութերում սովորաբար փոխակերպվում է K 2 O-ի)։ Դրանցից 33%-ը արտադրվել է Կանադայում։ Պոտաշային պարարտանյութերի համաշխարհային արտադրության 13%-ը բաժին է ընկնում Uralkali և Belaruskali արտադրական ասոցիացիաներին։
Պարզ նյութի բնութագրումը և կալիումի մետաղի արդյունաբերական արտադրությունը:
Կալիումը փափուկ, արծաթափայլ սպիտակ մետաղ է՝ հալման 63,51°C և եռման 761°C։Այն բոցին տալիս է բնորոշ կարմիր-մանուշակագույն գույն, ինչը պայմանավորված է նրա արտաքին էլեկտրոնների գրգռման հեշտությամբ։
Այն քիմիապես շատ ակտիվ է, հեշտությամբ փոխազդում է թթվածնի հետ և օդում տաքացնելիս բռնկվում է։ Այս ռեակցիայի հիմնական արտադրանքը կալիումի սուպերօքսիդ KO 2-ն է:
Ջրի և նոսր թթուների հետ կալիումը փոխազդում է պայթյունի և բռնկման հետ: ծծմբաթթուվերածվում է ջրածնի սուլֆիդի, ծծմբի և ծծմբի երկօքսիդի, իսկ ազոտինը՝ ազոտի օքսիդների և N 2:
Երբ տաքացվում է մինչև 200–350°C, կալիումը փոխազդում է ջրածնի հետ՝ առաջացնելով KH հիդրիդ։ Կալիումի մետաղը բռնկվում է ֆտորի մթնոլորտում, թույլ է փոխազդում հեղուկ քլորի հետ, բայց պայթում է բրոմի հետ շփվելիս և յոդի հետ քսվելիս։ Կալիումը փոխազդում է քալկոգենների և ֆոսֆորի հետ։ Գրաֆիտի հետ 250–500°C ջերմաստիճանում առաջացնում է C 8 K–C 60 K բաղադրությամբ շերտավոր միացություններ։
Կալիումը լուծվում է հեղուկ ամոնիակում (35,9 գ 100 մլ-ում -70°C-ում)՝ ձևավորելով անսովոր հատկություններով վառ կապույտ մետակայուն լուծույթներ։ Այս երևույթը, ըստ երևույթին, առաջին անգամ դիտվել է սըր Համֆրի Դեյվիի կողմից 1808 թվականին: Հեղուկ ամոնիակում կալիումի լուծույթները լայնորեն ուսումնասիրվել են այն ժամանակից, երբ դրանք ստացել են Տ. Վեյլը 1863 թվականին:
Կալիումը չի լուծվում հեղուկ լիթիումի, մագնեզիումի, կադմիումի, ցինկի, ալյումինի և գալիումի մեջ և չի փոխազդում դրանց հետ։ Նատրիումի հետ այն ձևավորում է KNa 2 միջմետաղային միացություն, որը հալվում է 7°C-ում տարրալուծմամբ: Ռուբիդիումի և ցեզիումի հետ կալիումը տալիս է պինդ լուծույթներ. նվազագույն ջերմաստիճաններըհալվում է մոտ 35 ° C ջերմաստիճանում: Սնդիկի հետ այն կազմում է ամալգամ, որը պարունակում է երկու սնդիկ KHg 2 և KHg, համապատասխանաբար 270 և 180 ° C հալման կետերով:
Կալիումը ակտիվորեն փոխազդում է բազմաթիվ օքսիդների հետ՝ դրանք վերածելով պարզ նյութերի։ Սպիրտների հետ առաջացնում է սպիրտներ։
Ի տարբերություն նատրիումի, կալիումը չի կարող ստացվել քլորիդային հալոցի էլեկտրոլիզով, քանի որ կալիումը շատ լավ լուծվում է հալված քլորիդում և չի լողում մակերեսին: Լրացուցիչ դժվարություն է առաջանում սուպերօքսիդի ձևավորմամբ, որը մետաղական կալիումի հետ արձագանքում է պայթյունով, հետևաբար, մետաղական կալիումի արդյունաբերական արտադրության մեթոդը բաղկացած է հալած կալիումի քլորիդի կրճատումից մետաղական նատրիումի հետ 850 ° C ջերմաստիճանում:
Նատրիումով կալիումի քլորիդի կրճատումն առաջին հայացքից հակասում է ռեակտիվության սովորական կարգին (կալիումն ավելի ռեակտիվ է, քան նատրիումը)։ Այնուամենայնիվ, 850–880 ° C ջերմաստիճանում հաստատվում է հավասարակշռություն.
Na(g) + K + (g) Na + (g) + K(g)
Քանի որ կալիումն ավելի ցնդող է, այն ավելի վաղ գոլորշիանում է, ինչը փոխում է հավասարակշռությունը և նպաստում ռեակցիային: Կալիումը կարելի է ստանալ կոտորակային թորման միջոցով փաթեթավորված սյունակում 99,5% մաքրությամբ, սակայն փոխադրման համար սովորաբար օգտագործվում է կալիումի և նատրիումի խառնուրդ։ 15–55% նատրիում պարունակող համաձուլվածքները (at սենյակային ջերմաստիճան) հեղուկ, ուստի դրանք ավելի հեշտ են տեղափոխվում:
Երբեմն կալիումը քլորիդից կրճատվում է այլ տարրերով, որոնք կազմում են կայուն օքսիդներ.
6KCl + 2Al + 4CaO = 3CaCl 2 + CaO Al 2 O 3 + 6K
Կալիումի մետաղը, որն ավելի դժվար և թանկ է արտադրվում, քան նատրիումը, արտադրվում է շատ ավելի փոքր քանակությամբ (համաշխարհային արտադրությունը կազմում է տարեկան մոտ 500 տոննա): Մեկը կրիտիկական տարածքներկիրառումներ - KO 2 սուպերօքսիդի ստացում մետաղի ուղղակի այրման միջոցով:
Կալիումի մետաղը օգտագործվում է որպես կատալիզատոր սինթետիկ կաուչուկի որոշ տեսակների արտադրության մեջ, ինչպես նաև լաբորատոր պրակտիկայում։ Կալիումի և նատրիումի համաձուլվածքը ծառայում է որպես հովացուցիչ նյութ միջուկային ռեակտորներում։ Այն նաև նվազեցնող նյութ է տիտանի արտադրության մեջ:
Կալիումը առաջացնում է մաշկի ծանր այրվածքներ: Եթե նրա փշրանքներից նույնիսկ ամենափոքրն ընկնի աչքերի մեջ, հնարավոր է տեսողության կորուստ։ Ignite պոտաշը լցնում են հանքային յուղով կամ ծածկում են տալկի և նատրիումի քլորիդի խառնուրդով։
Կալիումը պահվում է հերմետիկ փակ տուփերում՝ ջրազրկված կերոսինի կամ հանքային յուղի շերտի տակ։ Կալիումի թափոնները վերացվում են՝ դրանք մշակելով չոր էթանոլով կամ պրոպանոլով, որից հետո ստացված սպիրտները ջրով քայքայվում են։
Կալիումի միացություններ.
Կալիումը առաջացնում է բազմաթիվ երկուական միացություններ և աղեր: Գրեթե բոլոր կալիումի աղերը շատ լուծելի են: Բացառություններ են.
KHC 4 H 4 O 6 - կալիումի ջրածնի տարտրատ
KClO 4 - կալիումի պերքլորատ
K 2 Na 6H 2 O - նատրիումի դիկալիումի հեքսանիտրոկոբալտատ (III) հիդրատ
K 2 - կալիումի հեքսաքլորպլատինատ (IV)
կալիումի օքսիդ K 2 O- ն առաջացնում է դեղնավուն բյուրեղներ: Այն ստացվում է կալիումը հիդրօքսիդով, պերօքսիդով, նիտրատով կամ կալիումի նիտրիտով տաքացնելով.
2KNO 2 + 6K = 4K 2 O + N 2
Կիրառվում է նաև կալիումի ազիդի KN 3 և կալիումի նիտրիտի խառնուրդի տաքացում կամ հեղուկ ամոնիակում լուծված կալիումի օքսիդացում՝ թթվածնի հաշվարկված քանակով։
Կալիումի օքսիդը սպունգային երկաթի ակտիվացնող է, որն օգտագործվում է որպես կատալիզատոր ամոնիակի սինթեզում։
Կալիումի պերօքսիդԴժվար է K 2 O 2 ստանալ պարզ նյութերից, քանի որ այն հեշտությամբ օքսիդացվում է գերօքսիդ KO 2, հետևաբար օգտագործվում է մետաղի օքսիդացում NO-ով: Սակայն դրա պատրաստման լավագույն մեթոդը հեղուկ ամոնիակում լուծված մետաղի քանակական օքսիդացումն է։
Կալիումի պերօքսիդը կարելի է համարել որպես երկհիմնաթթվի H 2 O 2 աղ: Հետեւաբար, երբ այն փոխազդում է թթուների կամ ջրի հետ սառը վիճակում, քանակապես ձևավորվում է ջրածնի պերօքսիդ:
Կալիումի սուպերօքսիդ KO 2 (նարնջագույն) առաջանում է օդում մետաղի նորմալ այրման ժամանակ։ Այս միացությունն օգտագործվում է որպես թթվածնի պահեստային աղբյուր՝ ականների, սուզանավերի և տիեզերանավերի շնչառական դիմակներում:
KO 2-ի մանրակրկիտ ջերմային տարրալուծմամբ «K 2 O 3» սեկվիօքսիդը ձևավորվում է մուգ պարամագնիսական փոշու տեսքով: Այն կարող է ստացվել նաև հեղուկ ամոնիակում լուծված մետաղի օքսիդացումով կամ պերօքսիդի վերահսկվող օքսիդացումով: Ենթադրվում է, որ դա դինապերօքսիդ-պերօքսիդ է [(K +) 4 (O 2 2–)(O 2 –) 2]։
Կալիումի օզոնիդ KO 3-ը կարող է ստացվել ցածր ջերմաստիճանում անջուր կալիումի հիդրօքսիդի փոշու վրա օզոնի ազդեցությամբ, որին հաջորդում է արտադրանքի արդյունահանումը (կարմիր) հեղուկ ամոնիակով: Այն օգտագործվում է որպես կոմպոզիցիաների բաղադրիչ՝ փակ համակարգերում օդի վերականգնման համար։
Կալիումի հիդրօքսիդ KOH-ը ամուր հիմք է և պատկանում է ալկալիներին։ Նրա ավանդական «կաուստիկ պոտաշ» անվանումը արտացոլում է այս նյութի քայքայիչ ազդեցությունը կենդանի հյուսվածքների վրա։
Արդյունաբերության մեջ կալիումի հիդրօքսիդը ստացվում է երկաթի կամ սնդիկի կաթոդով կալիումի քլորիդի կամ կարբոնատի ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզից (համաշխարհային արտադրությունը կազմում է տարեկան մոտ 0,7 մլն տոննա)։ Կալիումի հիդրօքսիդը կարող է մեկուսացվել ֆիլտրատից՝ կալիումի կարբոնատի կալցիումի հիդրօքսիդի կամ կալիումի սուլֆատի և բարիումի հիդրօքսիդի հետ առաջացած նստվածքները բաժանելուց հետո։
Պատրաստման համար օգտագործվում է կալիումի հիդրօքսիդ հեղուկ օճառև կալիումի տարբեր միացություններ: Բացի այդ, այն ծառայում է որպես էլեկտրոլիտ ալկալային մարտկոցներում:
Կալիումի ֆտորիդ KF-ն կազմում է հազվագյուտ հանքային կարոբբիտը: Կալիումի ֆտորիդը ստացվում է ֆտորաջրածնի կամ ամոնիումի ֆտորիդի ջրային լուծույթների փոխազդեցությամբ կալիումի հիդրօքսիդի կամ նրա աղերի հետ։
Կալիումի ֆտորիդն օգտագործվում է տարբեր ֆտոր պարունակող կալիումի միացությունների սինթեզի համար, որպես օրգանական սինթեզի ֆտորացնող նյութ, ինչպես նաև որպես թթվակայուն ծեփամածիկների և հատուկ ակնոցների բաղադրիչ:
կալիումի քլորիդ KCl-ը հանդիպում է բնության մեջ։ Նրա մեկուսացման հումքը սիլվինն է, սիլվինիտը, կարնալիտը։
Կալիումի քլորիդը ստացվում է սիլվինիտից գալուրգիայի և ֆլոտացիայի եղանակներով։ Գալուրգիան (հունարենից թարգմանաբար՝ «աղի բիզնես») ներառում է բնական աղի հումքի բաղադրության և հատկությունների ուսումնասիրությունը և դրանից հանքային աղերի արդյունաբերական արտադրության մեթոդների մշակումը։ Հալուրգիական տարանջատման մեթոդը հիմնված է KCl-ի և NaCl-ի տարբեր լուծելիության վրա ջրի մեջ բարձր ջերմաստիճաններում: Նորմալ ջերմաստիճանում կալիումի և նատրիումի քլորիդների լուծելիությունը գրեթե նույնն է։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ նատրիումի քլորիդի լուծելիությունը գրեթե չի փոխվում, իսկ կալիումի քլորիդի լուծելիությունը կտրուկ մեծանում է։ Սառը վիճակում պատրաստում են երկու աղերի հագեցած լուծույթ, այնուհետև այն տաքացնում են և դրանով մշակում սիլվինիտը։ Այս դեպքում լուծույթը լրացուցիչ հագեցվում է կալիումի քլորիդով, իսկ նատրիումի քլորիդի մի մասը տեղահանվում է լուծույթից, նստում է և զտվում է զտման միջոցով։ Լուծույթը սառչում է, և կալիումի քլորիդի ավելցուկը բյուրեղանում է: Բյուրեղները բաժանվում են ցենտրիֆուգներում և չորանում, իսկ մայր լիկյորն օգտագործվում է սիլվինիտի նոր մասի մշակման համար: Կալիումի քլորիդի մեկուսացման համար այս մեթոդն ավելի լայնորեն կիրառվում է, քան ֆլոտացիոն մեթոդը, որը հիմնված է նյութերի տարբեր թրջելիության վրա։
Կալիումի քլորիդը կալիումի ամենատարածված պարարտանյութն է: Որպես պարարտանյութ օգտագործելուց բացի, այն հիմնականում օգտագործվում է էլեկտրոլիզի միջոցով կալիումի հիդրօքսիդի արտադրության համար։ Դրանից ստացվում են նաև կալիումի այլ միացություններ։
Կալիումի բրոմիդ KBr-ն ստացվում է բրոմը կալիումի հիդրօքսիդի հետ ամոնիակի առկայությամբ, ինչպես նաև բրոմի կամ բրոմիդների կալիումի աղերի հետ փոխազդելու միջոցով։
Կալիումի բրոմիդը լայնորեն կիրառվում է լուսանկարչության մեջ։ Այն հաճախ ծառայում է որպես բրոմի աղբյուր օրգանական սինթեզում։ Նախկինում կալիումի բրոմիդը բժշկության մեջ օգտագործվում էր որպես հանգստացնող միջոց («բրոմ»)։ Կալիումի բրոմիդի միաբյուրեղները օգտագործվում են IR սպեկտրոմետրերի պրիզմաների արտադրության մեջ, ինչպես նաև որպես մատրիցա՝ պինդ մարմինների IR սպեկտրը վերցնելիս:
կալիումի յոդիդ KI-ն առաջացնում է անգույն բյուրեղներ, որոնք լույսի ներքո դառնում են դեղնավուն՝ մթնոլորտային թթվածնով օքսիդացման և յոդի արտազատման պատճառով։ Հետեւաբար, կալիումի յոդիդը պահվում է մուգ ապակե շշերի մեջ։
Կալիումի յոդիդը ստացվում է յոդի փոխազդեցությամբ կալիումի հիդրօքսիդի հետ մածուցիկ թթվի կամ ջրածնի պերօքսիդի առկայությամբ, ինչպես նաև յոդիդի փոխազդեցությամբ կալիումի աղերի հետ։ Այն օքսիդացված է ազոտական թթվով մինչև կալիումի յոդատ KIO 3: Կալիումի յոդիդը փոխազդում է յոդի հետ՝ առաջացնելով ջրում լուծվող K բարդույթ, իսկ քլորի և բրոմի հետ՝ համապատասխանաբար K և K։
Կալիումի յոդիդը որպես դեղամիջոց օգտագործվում է բժշկության և անասնաբուժության մեջ։ Այն ռեագենտ է յոդոմետրիայում։ Կալիումի յոդիդը հակամառախուղային միջոց է լուսանկարչության մեջ, էլեկտրաքիմիական փոխարկիչների էլեկտրոլիտային բաղադրիչ, ջրի և բևեռային լուծիչների մեջ յոդի լուծելիությունը բարձրացնելու հավելում, միկրոպարարտանյութ:
կալիումի սուլֆիդ K 2 S-ը շատ լուծելի է ջրում: Հիդրոլիզի ընթացքում լուծույթում ստեղծում է ալկալային միջավայր.
K 2 S = 2K + + S 2–; S 2– + H 2 O HS – + OH –
Կալիումի սուլֆիդը հեշտությամբ օքսիդանում է օդում և այրվում, երբ բռնկվում է: Այն ստացվում է կալիումի կամ կալիումի կարբոնատի փոխազդեցությամբ ծծմբի հետ՝ առանց օդի մուտքի, ինչպես նաև կալիումի սուլֆատի ածխածնի հետ կրճատման արդյունքում։
Կալիումի սուլֆիդը լուսանկարչության մեջ լուսազգայուն էմուլսիաների բաղադրիչ է: Օգտագործվում է որպես անալիտիկ ռեագենտ՝ մետաղների սուլֆիդները բաժանելու համար և որպես մորթի մշակման ձևակերպումների բաղադրիչ։
Երբ ջրային լուծույթը հագեցած է ջրածնի սուլֆիդով, առաջանում է կալիումի հիդրոսուլֆիդ KHS, որը կարող է մեկուսացվել որպես անգույն բյուրեղներ։ Օգտագործվում է անալիտիկ քիմիայում՝ ծանր մետաղների տարանջատման համար։
Կալիումի սուլֆիդը ծծմբով տաքացնելով ստացվում են դեղին կամ կարմիր կալիումի պոլիսուլֆիդներ KS։ n (n= 2–6): Կալիումի պոլիսուլֆիդների ջրային լուծույթները կարելի է ստանալ կալիումի հիդրօքսիդի կամ կալիումի սուլֆիդի լուծույթները ծծմբի հետ եռացնելու միջոցով։ Կալիումի կարբոնատը օդում ավելցուկային ծծմբի հետ թրծվելիս առաջանում է այսպես կոչված ծծմբային լյարդ՝ KS-ի խառնուրդ։ nեւ K 2 S 2 O 3 .
Պոլիսուլֆիդները օգտագործվում են պողպատի և չուգունի սուլֆիդացման համար։ Ծծմբային լյարդը օգտագործվում է որպես դեղմաշկային հիվանդությունների բուժման համար և որպես թունաքիմիկատ։
կալիումի սուլֆատ K 2 SO 4 բնականաբար հանդիպում է կալիումի աղի հանքավայրերում և աղի լճերի ջրերում: Այն կարելի է ձեռք բերել կալիումի քլորիդի և ծծմբաթթվի կամ այլ տարրերի սուլֆատների փոխանակման ռեակցիայի միջոցով։
Կալիումի սուլֆատը օգտագործվում է որպես պարարտանյութ։ Այս նյութը ավելի թանկ է, քան կալիումի քլորիդը, բայց ոչ հիգրոսկոպիկ և չփակող, ի տարբերություն կալիումի քլորիդի, կալիումի սուլֆատը կարող է օգտագործվել ցանկացած հողի վրա, ներառյալ աղի:
Կալիումի սուլֆատից ստացվում են շիբը և կալիումի այլ միացությունները։ Այն հանդիսանում է ապակու արտադրության մեղադրանքի մի մասը։
կալիումի նիտրատ KNO 3-ը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է: Այն հաճախ կոչվում է կալիումի նիտրատ: Բնության մեջ այն առաջանում է օրգանական նյութերի քայքայման ժամանակ՝ նիտրացնող բակտերիաների կենսագործունեության արդյունքում։
Կալիումի նիտրատը ստացվում է կալիումի քլորիդի և նատրիումի նիտրատի փոխանակման ռեակցիայի արդյունքում, ինչպես նաև կալիումի կարբոնատի կամ քլորիդի վրա ազոտական թթվի կամ ազոտային գազերի ազդեցությամբ։
Կալիումի նիտրատը հիանալի պարարտանյութ է, որը պարունակում է և՛ կալիում, և՛ ազոտ, բայց ավելի քիչ է օգտագործվում, քան կալիումի քլորիդը՝ բարձր արժեքարտադրությունը։ Կալիումի նիտրատն օգտագործվում է նաև սև փոշու և պիրոտեխնիկական կոմպոզիցիաների արտադրության համար, լուցկու և ապակու արտադրության համար։ Բացի այդ, այն օգտագործվում է մսամթերքի պահպանման համար։
Կալիումի կարբոնատ K 2 CO 3-ը կոչվում է նաև պոտաշ: Ստացվում է ածխածնի երկօքսիդի ազդեցությամբ կալիումի հիդրօքսիդի կամ մագնեզիումի կարբոնատի լուծույթների վրա կալիումի քլորիդի առկայության դեպքում։ Այն նեֆելինի ալյումինի վերածելու կողմնակի արտադրանք է:
Բույսերի մոխրի մեջ կա կալիումի կարբոնատի զգալի քանակություն։ Ամենից շատ կալիումը գտնվում է արևածաղկի մոխրի մեջ՝ 36,3%: Վառելափայտի մոխրի մեջ կալիումի օքսիդը շատ ավելի քիչ է `3,2% -ից (եղևնի վառելափայտ) մինչև 13,8% (կեչու վառելափայտ): Տորֆի մոխրի մեջ նույնիսկ ավելի քիչ կալիում կա։
Կալիումի կարբոնատը հիմնականում օգտագործվում է բարձրորակ ապակի արտադրելու համար, որն օգտագործվում է օպտիկական ոսպնյակների, գունավոր հեռուստացույցի խողովակների և լյումինեսցենտային լամպերի մեջ: Այն նաև օգտագործվում է ճենապակի, ներկանյութերի և գունանյութերի արտադրության մեջ։
Կալիումի պերմանգանատ KMnO 4-ը ձևավորում է մուգ մանուշակագույն բյուրեղներ: Այս նյութի լուծույթներն ունեն կարմիր-մանուշակագույն գույն։ Կալիումի պերմանգանատը ստացվում է խիստ ալկալային միջավայրում մանգանի կամ ֆերոմանգանի անոդային օքսիդացումից։
Կալիումի պերմանգանատը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է: Այն օգտագործվում է որպես սպիտակեցնող, սպիտակեցնող և մաքրող միջոց։ Այն օգտագործվում է նաև օրգանական սինթեզում, օրինակ՝ սախարինի արտադրության մեջ։
Կալիումի հիդրիդ KH-ն սպիտակ պինդ է, որը քայքայվում է պարզ նյութեր. Կալիումի հիդրիդը ամենաուժեղ վերականգնող նյութն է։ Այն բռնկվում է խոնավ օդում և ֆտորով կամ քլորով միջավայրում։ Կալիումի հիդրիդը կարող է օքսիդացվել նույնիսկ թույլ օքսիդացնող նյութերով, ինչպիսիք են ջուրը և ածխաթթու գազը.
KH + H 2 O \u003d KOH + H 2
KH + CO 2 \u003d K (HCOO) (կալիումի ֆորմատ)
Կալիումի հիդրիդը նույնպես փոխազդում է թթուների և սպիրտների հետ և կարող է բռնկվել: Այն նվազեցնում է ջրածնի սուլֆիդը, ջրածնի քլորիդը և ջրածին պարունակող այլ նյութեր (I).
2KH + H 2 S = K 2 S + 2H 2
KH + HCl \u003d KCl + H 2
Կալիումի հիդրիդը օգտագործվում է որպես վերականգնող նյութ անօրգանական և օրգանական սինթեզներում։
Կալիումի ցիանիդ KCN-ը, որը հայտնի է որպես կալիումի ցիանիդ, ձևավորում է անգույն բյուրեղներ, որոնք շատ լուծելի են ջրի և որոշ ոչ ջրային լուծիչների մեջ: Ջրային լուծույթում աստիճանաբար հիդրոլիզվում է HCN ջրածնի ցիանիդով, իսկ ջրային լուծույթները եռացնելիս քայքայվում է կալիումի ֆորմատի և ամոնիակի։
Կալիումի ցիանիդի առկայության դեպքում ոչ այնքան սովորական ռեակցիաներ կարող են տեղի ունենալ, օրինակ՝ պղինձը փոխազդում է ջրի հետ՝ դրանից ջրածին ազատելով և ձևավորելով կալիումի դիցիանոկուպրատ (I).
Նման պայմաններում փոխազդեցությունը տեղի է ունենում ոսկու դեպքում։ Ճիշտ է, այս պակաս ակտիվ մետաղը ի վիճակի չէ օքսիդացվել ջրով, այնուամենայնիվ, թթվածնի առկայության դեպքում այն անցնում է լուծույթի մեջ ցիանո համալիրի տեսքով՝ կալիումի դիցիանոաուրատ (I).
4Au + 8KCN + 2H 2 O + O 2 \u003d 4K + 4NaOH
Կալիումի ցիանիդը պատրաստվում է ջրածնի ցիանիդին փոխազդելով կալիումի հիդրօքսիդի ավելցուկի հետ։ Այն ռեագենտ է աղքատ հանքաքարերից արծաթի և ոսկու արդյունահանման համար, էլեկտրոլիտների բաղադրիչ՝ արծաթից պլատինի մաքրման և ոսկեզօծման և արծաթապատման համար: Կալիումի ցիանիդը օգտագործվում է որպես ռեագենտ քիմիական վերլուծության մեջ՝ արծաթի, նիկելի և սնդիկի որոշման համար։
Կալիումի ցիանիդը շատ թունավոր է: Մարդկանց համար մահացու չափաբաժինը 120 մգ է։
Բարդ միացություններ. Կալիումը ձևավորում է ամենակայուն բարդ միացությունները պոլիդենտատային լիգանդներով (մոլեկուլներ կամ իոններ, որոնք կարող են միանալ ատոմի հետ մի քանի կապերով), օրինակ՝ մակրոցիկլային պոլիեսթերներով (պսակի եթերներ)։
Պսակի եթերները (անգլերեն թագից - թագ) ցիկլում պարունակում են ավելի քան 11 ատոմ, որոնցից առնվազն չորսը թթվածնի ատոմներ են: Պսակի եթերների տրիվիալ անվանումներում ցիկլի ատոմների ընդհանուր թիվը և թթվածնի ատոմների թիվը նշվում են թվերով, որոնք համապատասխանաբար դրված են «պսակ» բառից առաջ և հետո։ Նման անունները շատ ավելի կարճ են, քան սիստեմատիկները: Օրինակ, 12-crown-4-ը (նկ. 1) ըստ միջազգային անվանացանկի կոչվում է 1,4,7,10,13-tetraoxoccyclododecane:
Բրինձ. 1. ԳՐԱՖԻԿԱԿԱՆ ԲԱՆԱՁԵՎմիացություններ 12-crown-4.
Պսակի եթերները կայուն կոմպլեքսներ են կազմում մետաղական կատիոնների հետ։ Այս դեպքում կատիոնը մտնում է պսակի եթերի ներմոլեկուլային խոռոչում և այնտեղ պահվում թթվածնի ատոմների հետ իոն-դիպոլ փոխազդեցության պատճառով։ Առավել կայուն կոմպլեքսներ են այն կատիոնները, որոնց երկրաչափական պարամետրերը համապատասխանում են պսակի եթերի խոռոչին։ Կալիումի կատիոնի հետ ամենակայուն կոմպլեքսները կազմում են թթվածնի 6 ատոմ պարունակող պսակային եթերներ, օրինակ՝ 18-crown-6 (նկ. 2):
Բրինձ. 2. ԳՐԱՖԻԿԱԿԱՆ ԲԱՆԱՁԵՎկալիումի համալիր 18-crown-6 .
Կալիումի կենսաբանական դերը(և նատրիում) Կալիումը նատրիումի հետ միասին կարգավորում է նյութափոխանակության գործընթացները կենդանի օրգանիզմներում։ Մարդու մարմնում բջիջները պարունակում են մեծ քանակությամբ կալիումի իոններ (0,12–0,16 մոլ/լ), բայց համեմատաբար քիչ նատրիումի իոններ (0,01 մոլ/լ)։ Նատրիումի իոնների պարունակությունը շատ ավելի բարձր է արտաբջջային հեղուկում (մոտ 0,12 մոլ/լ), հետևաբար, կալիումի իոնները վերահսկում են ներբջջային ակտիվությունը, իսկ նատրիումի իոնները՝ միջբջջային ակտիվությունը։ Այս իոնները չեն կարող փոխարինել միմյանց:
Բջջային մեմբրանի ներքին և արտաքին կողմերից նատրիում-կալիումի գրադիենտի առկայությունը հանգեցնում է թաղանթի հակառակ կողմերում պոտենցիալ տարբերության առաջացմանը: Նյարդային մանրաթելերն ի վիճակի են փոխանցել իմպուլսները, իսկ մկանները կարող են կծկվել հենց մեմբրանի արտաքին մակերեսի նկատմամբ ներքին բացասական լիցքի առկայության պատճառով։ Այսպիսով, մարմնում նատրիումի և կալիումի իոնները իրականացնում են ֆիզիոլոգիական վերահսկողություն և հրահրում: Նրանք նպաստում են նյարդային ազդակների փոխանցմանը։ Մարդու հոգեկանը կախված է օրգանիզմում նատրիումի և կալիումի իոնների հավասարակշռությունից։ Նատրիումի և կալիումի իոնների կոնցենտրացիան, որը պահպանվում և արտազատվում է երիկամների միջոցով, վերահսկվում է որոշակի հորմոնների կողմից: Այսպիսով, միներալոկորտիկոիդները նպաստում են կալիումի իոնների արտազատման ավելացմանը և նատրիումի իոնների արտազատման նվազմանը։
Կալիումի իոնները ֆերմենտների մի մասն են, որոնք կատալիզացնում են իոնների տեղափոխումը (փոխադրումը) կենսամեմբրանների, ռեդոքսի և հիդրոլիտիկ պրոցեսների միջոցով: Դրանք նաև ծառայում են բջջային պատերի կառուցվածքի պահպանմանը և դրանց վիճակի վերահսկմանը: Նատրիումի իոնը ակտիվացնում է մի քանի ֆերմենտներ, որոնք կալիումը չի կարող ակտիվացնել, ինչպես որ նատրիումի իոնը չի կարող գործել կալիումից կախված ֆերմենտների վրա։ Երբ այդ իոնները մտնում են բջիջ, դրանք կապված են համապատասխան լիգանդներով՝ ըստ իրենց քիմիական ակտիվության։ Նման լիգանդների դերը խաղում են մակրոցիկլային միացությունները, որոնց մոդելային անալոգները պսակային եթերներն են։ Որոշ հակաբիոտիկներ (ինչպես վալինոմիցինը) կալիումի իոնները տեղափոխում են միտոքոնդրիա:
Հաստատվել է, որ (Na + –K +)-ATPase (ադենոզինտրիֆոսֆատազ) գործելու համար ATP-ի հիդրոլիզը կատալիզացնող թաղանթային ֆերմենտը միաժամանակ անհրաժեշտ են նատրիումի և կալիումի իոններ։ Տրանսպորտային ATPase-ը կապում և ազատում է նատրիումի և կալիումի իոնները ֆերմենտային ռեակցիայի որոշակի փուլերում, քանի որ ֆերմենտի ակտիվ տեղամասերի կապը նատրիումի և կալիումի իոնների նկատմամբ փոխվում է ռեակցիայի ընթացքի հետ մեկտեղ։ Միևնույն ժամանակ, ֆերմենտի կառուցվածքային փոփոխությունները հանգեցնում են նրան, որ նատրիումի և կալիումի կատիոնները ընդունվում են մեմբրանի մի կողմում, իսկ մյուս կողմից՝ ազատվում։ Այսպիսով, ATP-ի հիդրոլիզի հետ միաժամանակ տեղի է ունենում նաև ալկալային տարրերի կատիոնների ընտրովի շարժում (այսպես կոչված Na–K պոմպի աշխատանքը)։
Երեխայի մոտ կալիումի օրական պահանջը 12-13 մգ է 1 կգ քաշի համար, իսկ մեծահասակների մոտ՝ 2-3 մգ, այսինքն. 4-6 անգամ պակաս: Մարդն իրեն անհրաժեշտ կալիումի մեծ մասը ստանում է բուսական ծագման սննդից։
Ելենա Սավինկինա
