Тази статия ще характеризира калия от гледна точка на физиката и химията. Първата от тези науки изучава механичните и външните свойства на веществата. И второто – взаимодействието им помежду си – е химията. Калият е деветнадесетият елемент в периодичната таблица. Принадлежи към алкалните метали. Тази статия ще разгледа електронната формула на калия и поведението му с други вещества и т.н. Това е един от най-активните метали. Науката, която се занимава с изучаването на този и други елементи, е химията. 8 клас предвижда изучаване на неорганичните вещества и техните свойства. Ето защо тази статия ще бъде полезна за студентите. Така че нека започваме.
Характеристика на калия от гледна точка на физиката
Това е просто вещество, което при нормални условия е в твърдо агрегатно състояние. Точката на топене е шестдесет и три градуса по Целзий. Този метал кипи, когато температурата достигне седемстотин шестдесет и един градуса по Целзий. Въпросното вещество има сребристо-бял цвят. Има метален блясък.
Плътността на калия е осемдесет и шест стотни от грама на кубичен сантиметър. Това е много лек метал. Формулата за калий е много проста – той не образува молекули. Това вещество се състои от атоми, които са разположени близо един до друг и имат кристална решетка. Атомната маса на калия е тридесет и девет грама на мол. Твърдостта му е много ниска - може лесно да се реже с нож, като сирене.
Калий и химия
Нека започнем с факта, че калият е химичен елемент, който има много висока химическа активност. Не можете дори да го съхранявате на открито, тъй като той моментално започва да реагира с заобикалящите го вещества. Калият е химичен елемент, който принадлежи към първата група и четвъртия период на периодичната таблица. Притежава всички свойства, характерни за металите.
Взаимодействие с прости вещества
Те включват: кислород, азот, сяра, фосфор, халогени (йод, флуор, хлор, бром). За да разгледаме взаимодействието на калия с всеки от тях. Взаимодействието с кислорода се нарича окисление. По време на тази химическа реакция калий и кислород се изразходват в моларно съотношение четири части към една, което води до образуването на оксид на въпросния метал в количество от две части. Това взаимодействие може да бъде изразено с помощта на следното уравнение на реакцията: 4K + O2=2K2O. При изгаряне на калий може да се наблюдава ярък лилав пламък.
Следователно тази реакция се счита за качествена за определяне на калий. Реакциите с халогени се наричат според имената на тези химични елементи: това са йодиране, флуориране, хлориране, бромиране. Тези взаимодействия могат да се нарекат реакции на присъединяване, тъй като атомите на две различни вещества са комбинирани в едно. Пример за такъв процес е реакцията между калий и хлор, която води до образуването на хлорид на въпросния метал. За да осъществите това взаимодействие, е необходимо да вземете тези два компонента - две бенки от първия и един от втория. В резултат на това се образуват два мола от калиевото съединение. Тази реакция се изразява със следното уравнение: 2K + CI2=2KCI. С азота калият може да образува съединения, когато се изгаря на открито. По време на тази реакция въпросният метал и азотът се изразходват в моларно съотношение шест части към една; в резултат на това взаимодействие се образува калиев нитрид в количество от две части. Това може да бъде показано като следното уравнение: 6K + N2=2K3N. Това съединение е зелено-черни кристали. С фосфора въпросният метал реагира по същия принцип. Ако вземем три мола калий и един мол фосфор, получаваме един мол фосфид. Това химично взаимодействие може да бъде записано като следното уравнение на реакцията: 3K + P=K3P. В допълнение, калият е в състояние да реагира с водород, образувайки хидрид. Като пример може да се даде следното уравнение: 2K + H2 \u003d 2KN. Всички реакции на добавяне се случват само при наличие на високи температури.
Взаимодействиесъс сложни вещества
Характеристика на калия от гледна точка на химията предвижда разглеждане на тази тема. Сложните вещества, с които калият може да реагира, включват вода, киселини, соли, оксиди. При всички тях въпросният метал реагира различно.
Калий и вода
Този химичен елемент реагира бурно с него. В този случай се образува хидроксид, както и водород. Ако вземем два мола калий и вода, получаваме същото количество калиев хидроксид и един мол водород. Това химично взаимодействие може да се изрази с помощта на следното уравнение: 2K + 2H2O=2KOH=H2.
Реакции с киселини
Тъй като калият е активен метал, той лесно измества водородните атоми от техните съединения. Пример може да бъде реакцията, която протича между въпросното вещество и солна киселина. За да го изпълните, трябва да вземете два мола калий, както и киселина в същото количество. В резултат на това се образува калиев хлорид - два мола и водород - един мол. Този процес може да бъде записан в следното уравнение: 2K + 2HCI=2KCI + H2.
Калий и оксиди
С тази група неорганични вещества въпросният метал реагира само със значително нагряване. Ако атомът на метала, който е част от оксида, е по-пасивен от този, за който говорим в тази статия, всъщност настъпва обменна реакция. Например, ако вземем два мола калий и един мол меден оксид, тогава в резултат на тяхното взаимодействие може да се получи един мол оксид на разглеждания химикал.елемент и чист мед. Това може да бъде показано под формата на следното уравнение: 2K + CuO=K2O + Cu. Тук влизат в действие силните редуциращи свойства на калия.
Взаимодействие с бази
Калият е в състояние да реагира с метални хидроксиди, които се намират вдясно от него в електрохимичния ред на активност. В този случай се проявяват и нейните възстановителни свойства. Например, ако вземем два мола калий и един мол бариев хидроксид, тогава в резултат на реакцията на заместване ще получим вещества като калиев хидроксид в количество от два мола и чист барий (един мол) - той ще се утаи. Представеното химично взаимодействие може да бъде показано като следното уравнение: 2K + Ba(OH)2=2KOH + Ba.
Реакции със соли
В този случай калият все още показва свойствата си като силен редуктор. Чрез заместване на атомите на химически по-пасивни елементи става възможно да се получи чист метал. Например, ако добавите три мола калий към алуминиев хлорид в количество от два мола, тогава в резултат на тази реакция получаваме три мола калиев хлорид и два мола алуминий. Този процес може да се изрази с помощта на уравнение, както следва: 3К + 2АІСІ3=3КІ2 + 2АІ.
Реакции с мазнини
Ако добавите калий към което и да е органично вещество от тази група, той също ще измести един от водородните атоми. Например, когато стеаринът се смеси с въпросния метал, се образуват калиев стеарат и водород. Полученото вещество се използва за направата на течен сапун. Това е характеристиката на калия и неговите взаимодействия сзавършва с други вещества.
Употреба на калий и неговите съединения
Както всички метали, обсъждани в тази статия, той е необходим за много промишлени процеси. Основната употреба на калий се среща в химическата промишленост. Поради високата си химическа активност, изразените алкален метал и редуциращи свойства, се използва като реагент за много взаимодействия и получаване на разнообразни вещества. Освен това сплавите, съдържащи калий, се използват като охладители в ядрените реактори. Разглежданият в тази статия метал намира своето приложение и в електротехниката. В допълнение към всичко по-горе, той е един от основните компоненти на торовете за растенията. В допълнение, неговите съединения се използват в голямо разнообразие от индустрии. Така че при добива на злато се използва калиев цианид, който служи като реагент за отделяне на ценни метали от рудите. Калиевият карбонат се използва в производството на стъкло. Фосфатите на въпросния химичен елемент са компоненти на различни почистващи продукти и прахове. Кибрите съдържат хлорат на този метал. При производството на филми за стари фотоапарати е използван бромид на въпросния елемент. Както вече знаете, може да се получи чрез бромиране на калий при високи температури. В медицината се използва хлорид на този химичен елемент. В производството на сапун - стеарат и други производни на мазнини.
Получаване на въпросния метал
В наше време калият се добива в лаборатории от двамаосновни начини. Първият е да го възстановим от хидроксид с помощта на натрий, който е химически дори по-активен от калия. И второто е получаването му от хлорид, също с помощта на натрий. Ако добавите същото количество натрий към един мол калиев хидроксид, се образува един мол натриева основа и чист калий. Уравнението за тази реакция е както следва: KOH + Na=NaOH + K. За да проведете реакцията от втория тип, трябва да смесите хлорида на въпросния метал и натрия в равни моларни пропорции. В резултат на това се образуват вещества като кухненска сол и калий в същото съотношение. Това химично взаимодействие може да бъде изразено с помощта на следното реакционно уравнение: KSI + Na=NaCl + K.
Структура на калия
Атомът на този химичен елемент, както и всички останали, се състои от ядро, което съдържа протони и неутрони, както и електрони, които се въртят около него. Броят на електроните винаги е равен на броя на протоните, които се намират вътре в ядрото. Ако някой електрон се отдели или се присъедини към атома, той вече престава да бъде неутрален и се превръща в йон. Те са два вида: катиони и аниони. Първите са положително заредени, докато вторите са заредени отрицателно. Ако електрон се присъедини към атом, тогава той се превръща в анион, но ако някой от електроните напусне орбитата му, неутралният атом става катион. Тъй като серийният номер на калия, според периодичната таблица, е деветнадесет, има същия брой протони в ядрото на този химичен елемент. Следователно можем да заключим, че електроните около ядротонамира се деветнадесет. Броят на протоните, които се съдържат в структурата на атома, може да се определи чрез изваждане на серийния номер на химичен елемент от атомната маса. Така че можем да заключим, че има двадесет протона в калиевото ядро. Тъй като металът, разглеждан в тази статия, принадлежи към четвъртия период, той има четири орбити, по които са разпределени равномерно електрони, които са постоянно в движение. Схемата на калия е следната: два електрона са разположени в първата орбита, осем във втората; както и в третата, в последната, четвъртата, орбита, се върти само един електрон. Това обяснява високото ниво на химическа активност на този метал - последната му орбита не е напълно запълнена, така че има тенденция да се комбинира с някои други атоми, в резултат на което техните електрони от последните орбити стават общи.
Къде може да се намери този елемент в природата?
Тъй като има изключително висока химическа активност, не се среща никъде на планетата в чист вид. Може да се разглежда само като част от различни съединения. Масовата част на калия в земната кора е 2,4 процента. Най-често срещаните минерали, съдържащи калий, са салвинит и карналит. Първият има следната химична формула: NaCl•KCl. Има пъстър цвят и се състои от множество кристали с различни цветове. В зависимост от съотношението на калиев хлорид и натрий, както и наличието на примеси, може да съдържа червени, сини, розови, оранжеви компоненти. Вторият минерал - карналит - изглеждапрозрачни, бледосини, светлорозови или бледожълти кристали. Химичната му формула изглежда така: KCl•MgCl2•6H2O. Това е кристален хидрат.
Ролята на калия в организма, симптоми на дефицит и излишък
Той, заедно с натрия, поддържа водно-солевия баланс на клетката. Той също така участва в предаването между мембраните на нервния импулс. Освен това регулира киселинно-алкалния баланс в клетката и в цялото тяло като цяло. Участва в метаболитните процеси, противодейства на появата на отоци, е част от цитоплазмата – около петдесет процента от нея – солта на въпросния метал. Основните признаци, че в организма липсва калий, са подуване, поява на заболяване като воднянка, раздразнителност и нарушения във функционирането на нервната система, инхибиране на реакцията и влошаване на паметта.
В допълнение, недостатъчното количество от този микроелемент се отразява неблагоприятно на сърдечно-съдовата и мускулната система. Липсата на калий за много дълго време може да провокира сърдечен удар или инсулт. Но поради излишък на калий в организма може да се развие язва на тънките черва. За да балансирате диетата си, така че да получавате правилното количество калий, трябва да знаете кои храни го съдържат.
Храна с високо съдържание на въпросния микроелемент
На първо място, това са ядки, като кашу, орехи, лешници, фъстъци, бадеми. Също така голямо количество от него се намира в картофите. Освен това калий се намира в сушени плодове като напркато стафиди, сушени кайсии, сини сливи. Кедровите ядки също са богати на този елемент. Също така, високата му концентрация се наблюдава в бобовите растения: боб, грах, леща. Морските водорасли също са богати на този химичен елемент. Други продукти, съдържащи този елемент в големи количества, са зеленият чай и какаото. В допълнение, той се намира във високи концентрации в много плодове, като авокадо, банани, праскови, портокали, грейпфрути и ябълки. Много зърнени храни са богати на въпросния микроелемент. Това е преди всичко перлен ечемик, както и пшеничен и елда. Магданозът и брюкселското зеле също са с високо съдържание на калий. Освен това се съдържа в морковите и пъпешите. Лукът и чесънът съдържат значително количество от разглеждания химичен елемент. Пилешките яйца, млякото и сиренето също са с високо съдържание на калий. Дневната норма на този химичен елемент за обикновения човек е от три до пет грама.
Заключение
След като прочетете тази статия, можем да заключим, че калият е изключително важен химичен елемент. Необходим е за синтеза на много съединения в химическата промишленост. Освен това се използва в много други индустрии. Той също е много важен за човешкото тяло, така че трябва да бъде редовно и в необходимото количество, за да отидете там с храна.
