Ка́лій (англ. Potassium, potash; нім. Kalium n; чеськ. Draslík) — хімічний елемент, належить до групи лужних металів, символ К, атомний номер 19; атомна маса 39,098.
М'який сріблясто-білий метал. Хімічно дуже активний, сильний відновник, на повітрі легко окиснюється. Відкритий англійським хіміком Гемфрі Деві 1807 року. Густина 0,856. Температура плавлення 63,55 °C, температура кипіння 760 °C. Твердість за Брінеллем 400 кПа. Металічний калій легко ріжеться ножем.
Калій — один з найпоширеніших петрогенних елементів земної кори — 2,5 % (за масою). Найважливіші мінерали: сильвін, карналіт, каїніт, лангбейніт. Вміст калію в ультраосновних гірських породах 0,03 %, в основних 0,83 %, (середніх) 2,3 %, в кислих 3,34 %. Максимальні концентрації калію (до 7 %) виявлені в лужних породах агпаїтового ряду. Головні калійні мінерали в цих породах лужні польові шпати, слюда, нефелін, лейцит.
При випаровуванні морської води в осад випадають такі мінерали калію: сильвініт, карналіт, каїніт, полігаліт. Внаслідок інтенсивного випаровування морської води в минулі геологічні епохи, особливо в пермський період, були утворені великі родовища калійних солей.
Історія
1807 року англійський хімік Гемфрі Деві електролізом твердого їдкого калію (KOH) виділив калій і назвав його потассієм. 1809 року Людвіг Вільгельм Гільберт запропонував назву «калій» (від араб. аль-калі — поташ).
Поширення в природі
Калій — досить поширений хімічний елемент, на нього припадає 2,6 % маси земної кори. У зв'язку з високою хімічною активністю у вільному стані в природі він не зустрічаються, а тільки у вигляді різних сполук. Деякі з них, як хлорид калію, утворюють потужні родовища.
Найбагатші у світі родовища солей калію у вигляді мінералів сильвіну KCl, сильвініту KCl·NaCl, карналіту KCl· MgCl2·6H2O і каїніту KCl·MgSO4·3H2O розташовані поблизу м. Солікамська. Крім того, значні поклади сполук калію знайдені в Білорусі (м. Солігорськ) і в Україні (м. Калуш і м. Стебник у Прикарпатті).
Фізичні властивості
У вільному стані калій — сріблясто-білий легкий метал. Густина — 0,856 г/см³. Метал дуже м'який і легко ріжеться ножем. Температура плавлення — 63,38 °С.
Хімічні властивості
Калій належить до головної підгрупи першої групи періодичної системи Менделєєва. Його атоми мають на зовнішньому електронному шарі по одному електрону, який вони легко втрачають і перетворюються в іони з одним позитивним зарядом. Тому в своїх сполуках калій буває лише позитивно одновалентним. Калій — дуже активний метал. Легко втрачаючи свої валентні електрони, він є дуже сильними відновником. В електрохімічному ряді напруг він займає перше місце зліва від водню. У сухому повітрі калій енергійно взаємодіє з киснем повітря і перетворюються в (супероксид):
;
Тому його зберігають під шаром гасу або мінерального масла.
З галогенами калій реагує дуже енергійно з утворенням солей галогеноводневих кислот: KCl, KJ тощо. З рідким бромом він сполучається навіть з вибухом. З сіркою при деякому нагріванні утворює сульфіди: K2S.
З водою реагує дуже бурхливо, навіть з вибухом. Ще більш бурхливо реагує з кислотами (теж з вибухом). У вологому повітрі метал легко перетворюються в гідроксид:
а останній, взаємодіючи з вуглекислим газом повітря, — в карбонат:
При високій температурі калій може відновлювати оксиди алюмінію, силіцію тощо до вільних елементів:
Одержання
У вільному стані калій одержують електролізом розплавлених хлоридів або гідроксидів. При електролізі розплавлених їдких лугів позитивно заряджені іони металів притягаються до негативно зарядженого катода, приєднують по одному електрону (відновлюються) і перетворюються в атоми вільних металів, а негативно заряджені іони гідроксиду притягуються до позитивно зарядженого анода, віддають йому по одному електрону і перетворюються в електро-нейтральні групи OH, які розкладаються з утворенням води і кисню, що виділяється на аноді.
Одержання металічного калію електролізом розплавленого KCl можна зобразити такими рівняннями:
KCl ↑↓ — Катод <- К+ + Cl- -> Анод + K+ + e = K° Cl- — e = Cl°
Застосування
З 40,7 мільйонів тон калію (у перерахунку на K2O), видобутому в світі за 2015 рік, 34,9 мільйона, тобто 85 %, використали для виробництва калійних добрив. Основними сполуками, що використовуються як добрива є хлорид калію, сульфат калію і (калімагнезія).
Металічний калій служить каталізатором при одержанні деяких видів синтетичного каучуку, наприклад калій-дівінілових каучуків.
Сполуки калію, такі як гідроксид калію або перманганат калію, використовуються як абсорбенти.
Сплави калію з натрієм, рідкі при кімнатній температурі, використовують для охолодження у ядерних реакторах.
Велика кількість сполук калію є лікарськими засобами, наприклад:
- Перманганат калію («марганцівка») — антисептик
- Хлорид калію — використовується при нестачі калію в організмі
- Йодид калію — використовується при нестачі йоду в організмі
- — використовується для лікування захворювання губ у дітей
- Бромід калію — протисудомний і седативний препарат
та багато інших.
(Надпероксид калію) (KO2) використовується як джерело кисню у регенераторних системах у замкнених просторах, наприклад, підводних човнах. Potassium superoxide Згідно деяких досліджень, калій може замінити літій у батареях, що може значно здешевити їх виробництво, адже калій значно більш розповсюджений і майже вдесятеро дешевший за літій.
Радіоактивний ізотоп калій-42 має період напіврозпаду 12 годин, тому використовується як мічені атоми при медичних дослідженнях.
Сполуки калію застосовують для виготовлення скла, вибухових речовин тощо.
Солі калію
Калій утворює солі з усіма кислотами. Солі калію за своїми властивостями дуже близькі до солей натрію. Найважливіші з них:
- Хлорид калію KCl
- Нітрат калію KNO3
- Сульфат калію K2SO4
- Карбонат калію K2CO3, або поташ
- Дихромат калію K2Cr2O7
- Гексаціаноферат(III) калію
Радіоактивність
0,0117 % всього калію на Землі становить його радіоактивний ізотоп калій-40 з періодом напіврозпаду 1,248 млрд років. Ізотопи калію перемішані дуже рівномірно, і у будь-якій кількості природного калію міститься його радіоактивний ізотоп, тому кожен грам природного калію має радіоактивність близько 32 беккерелів. Калій є одним з поширених елементів у організмі людини і інших істот (у тілі дорослої людини міститься 160–180 грамів калію), а тому і основним джерелом власної радіації — за рік людина отримує 0,36 мілізіверта радіації при розпаді власного калію. Загалом, калій відповідальний за 75 % радіації, що її людина отримує з земних джерел.
Банани багаті калієм, тому їх радіоактивність на одиницю об'єму вища ніж у людини. Відомі випадки спрацювання датчиків радіації, викликані бананами. Через це, іноді використовується несистемна одиниця («банановий еквівалент»), що дорівнює 0,1 мікрозіверта, і відповідає кількості радіації, що отримує людина, з'ївши один банан. Смертельна доза радіації для людини — 100 мільйонів бананових одиниць.
Розпад калію також робить внесок у тепловий баланс Землі. Підраховано, що якби весь калій-40 розпався миттєво, це призвело б до нагрівання Землі на 400 К
Див. також
- Калійні добрива
- (Гідрид калію)
- (Технологія збагачення калійних руд)
Примітки
- 2015 Minerals Yearbook [ 10 січня 2019 у Wayback Machine.](англ.)
- Research collaboration brings new concepts for potassium-ion batteries [ 1 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
- Радиоактивность внутри нас [ 30 вересня 2018 у Wayback Machine.](рос.)
- Radiological and Nuclear Detection Devices [ 26 листопада 2011 у Wayback Machine.](англ.)
- Banana Equivalent Dose [ 31 жовтня 2016 у Wayback Machine.](англ.)
Джерела
- Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. —
- Деркач Ф. А. Хімія. — Львів : Львівський університет, 1968. — 312 с.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
Посилання
- КАЛІЙ [ 14 березня 2016 у Wayback Machine.] //Фармацевтична енциклопедія
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет