Характеристика і будова калію

Характеристика і будова калію

Хімія досить цікавий предмет, який вивчає хімічні елементи та їх властивості. Одним з таких унікальних елементів є калій, який таїть в собі безліч таємниць і загадок. Не кожен з нас знає, що стикається з ним щодня.


Елемент калій і його позначення

Калій - це хімічний елемент системи елементів, придуманої Дмитром Менделєєвим, який знаходиться в першій групі. Він має атомний номер 19 і атомну масу рівну 39,098 г/моль.За своїми фізичними властивостями елемент представляє з себе метал сріблясто-білого кольору. Він дуже пластичний і плавкий. Має характерний металевий блиск. Калій легко ріжеться ножем і по твердості не поступається шматку твердого сиру. Калій складається з трьох ізотопів: 39К, 41К, 40К. Два перших з 'єднання є стабільними, а третій вважається досить слабким, але при всьому цьому радіоактивним. Період напіврозпаду останнього з "єднання становить 1,32 * 109 років. Хімічний елемент у хімії позначають "К".В нормальних умовах калій знаходиться в твердому агрегатному стані. Температура плавлення елемента дорівнює 63 градуси, чого легко домогтися при звичайному нагріванні. Температура ж кипіння елемента набагато вища і становить 761 градус.

Будова калію та його фізико-хімічні властивості

Хімічний елемент розташовується в четвертому періоді, тому всі його електрони будуть розташовані на чотирьох енергетичних рівнях. Енергетична формула елемента виглядає наступним чином: + 19К: 2е; 8; 8; 1. Графічна формула елемента виглядає відповідним чином.

Виходячи з електронної будови елемента, можна зробити висновок, що калій має валентність рівну I. Оскільки в хімічних реакціях елемент віддає один електрон із зовнішнього енергетичного рівня, він проявляє відновлювальні властивості, набуваючи ступінь окислення + 1.

Завдяки своєму розташуванню в таблиці Менделєєва, можна сказати, що відновлювальні властивості калію виражені набагато сильніше, ніж у Na, але слабкіше, ніж у Rb. Така закономірність пов 'язана зі збільшенням атомного діаметру. Крім цього, калій буде сильніше, ніж атом кальцію, так як на зовнішньому енергетичному рівні у кальцію вже два електрони і відірвати їх набагато складніше, ніж один.

 Калій за своєю хімічною структурою є простою речовиною з металевою кристалічною решіткою і металевим хімічним зв 'язком. Виходячи з цього, можна сказати, що калій легко вступає в реакцію і дуже швидко окисляється на повітрі.

Реакції з простими речовинами

Як вже було сказано, калій дуже активний елемент, тому дуже легко вступає в реакцію з навколишніми його речовинами. Якщо залишити шматок калію на повітрі, він мновено вступить у реакцію з повітрям. Елемент чудово реагує з киснем, азотом, фосфором і галогенами.

Реакція окислення

Взаємодія будь-яких елементів з киснем (О2) називається окисленням. У результаті реакції утворюється оксид калію (II). У результаті процесу утворюється проміжне з 'єднання оксиген калію.

Горіння

Якщо підпалити калій або його з 'єднання, можна спостерігати фіолетовий колір полум' я біля пальника або промені. Завдяки цьому, така реакція є якісною на визначення калію.

Реакція галогенування

Виходячи з того, з яким з елементів вступає в реакцію калій, реакції були названі: йодування, фторування, хлорування і броміювання. Ці реакції є реакціями приєднання, оскільки в результаті утворюється одне з 'єднання. Відповідно, результатом хімічної реакції будуть хлориди, броміди, йодіди і фториди.

Реакція з азотом і фосфором

Калій реагує з N2 на відкритому повітрі. У результаті горіння утворюється нітрид калію, який являє собою з 'єднання темно-зеленого кольору.

За такою ж схемою калій взаємодіє з фосфором.

Реакція з воднем В якості ще одного прикладу реакції приєднання можна навести реакцію калію з воднем. У результаті хімічної взаємодії утворюється гідрид калію.

Взаємодія з комплексними з "єднаннями

Калій здатний реагувати з кислотами, солями, підставами та оксидами. З кожним з перерахованих з 'єднань калій вступає в реакцію по різному.

Реакція з водою

Якщо помістити шматочок калію у воду можна відзначити бурхливу хімічну реакцію. Калій, в буквальному сенсі слова, буде провокувати процес кипіння. У результаті реакції утворюється лужика і чистий водень.

Реакція з кислотою

 Взаємодію з кислотами в даному випадку можна назвати реакцією заміщення, оскільки калій заміщує атоми гідрогену з їх сполук. Як приклад можна навести реакцію калію з соляною кислотою. За таким же принципом калій реагує з іншими неорганічними кислотами.

Реакція з оксидами

Ця реакція відноситься до реакції обміну. Якщо метал у складі оксиду виявляється слабшим, ніж калій, то елемент витісняє його з сполуки, приєднуючи кисень.

Реакція з підставами

 Реакція з підставами відбувається за тим же принципом, що і взаємодія з оксидами. Калій здатний реагувати з з 'єднаннями, в яких елемент слабший, ніж він сам. В результаті даної реакції барій випадає в осад.

Реакція з солями

Хімічна реакція з солями дозволяє отримувати чисті метали без домішок. Калій як сильний відновитель витісняє більш слабкий метал, приєднуючи залишок солі до себе.

Взаємодія з органічними з "єднаннями

Характерною реакцією взаємодії калію з такими сполуками є реакція з жирами. Калій витісняє один з атомів гідрогену, утворюючи стеарат, пальмітат або інше з 'єднання і водень.

Де використовують калій

Як і будь-який метал, калій дуже затребуваний в промисловій індустрії. Завдяки своїм сильним відновлювальним властивостям і високій реактивності його використовують у таких сферах:

  • як реагент у хімічній промисловості;
  • сплави з великим вмістом елемента використовують для розробки ядерних реакторів;
  • ціанід калію використовують на рудниках. Там він використовується як хімічний реактив для витіснення дорогоцінних металів з руди.
  • є основою для виробництва добрив;
  • середня сіль калію та вугільної кислоти використовується у виробництві скла. Його активно використовують для видування кришталю, і виробництва високоточної оптики.
  • калій є однією зі складових чистячих речовин і пральних засобів;
  • хлорат калію використовують для виготовлення сірників;
  • калію хлорид використовують у харчовій промисловості як емульгатор;
  • стеарат даного елемента застосовується в миловарінні. Він є основою для виготовлення рідкого мила.

Роль калію для організму людини

Як вже було сказано, калій постійно знаходиться в безпосередній близькості від людини. Будь то мило, сіль або звичайний пральний порошок. Однак, треба сказати, що калій відіграє незамінну роль не тільки в житті людини, але в нормальному функціонуванні її організму.

Калій бере участь у передачі між нейронами імпульсу, тим самим регулюючи нервову провідність клітин. Спільно з іонами Na, даний елемент періодичної системи регулює водно-сольовий обмін всіх біологічних рідин людини.

Гіпокаліємія дуже швидко дає про себе знати. Характерними симптомами дефіциту калію є:

  • надлишкова набряклість;
  • підвищена дратівливість;
  • порушення пам 'яті;
  • загальмованість реакцій;
  • підвищує ймовірність виникнення інфарктів та інсультів.

Однак, не тільки брак калію може спровокувати негативні наслідки для організму. Його надлишок також згубно діє на людину. На тлі високої концентрації калію в організмі може розвиватися ерозії на стінках тонкого кишечника.

Для того, щоб контролювати рівень калію в своєму організмі, необхідно знати, в яких продуктах він міститься у великих кількостях. До них можна віднести:

  • горіхи (кедрові горіхи, лісові, фундук, кеш 'ю);
  • морська капуста;
  • фрукти (мандарини, солодкі яблука, дині, кавуни, банани)
  • гречана і перлова крупа;
  • картопля;
  • цибуля і часник.
  • курячі яйця;
  • молочні продукти (молоко, сир, вершки, сметана).

Добова норма споживання калію становить 3-5 грамів для дорослої людини.