Proprietățile fizice ale celor mai importanți compuși ai potasiului. Proprietățile potasiului
Informatii generaleși metodele de obținere
Potasiul (K) este un metal alb-argintiu care se pătește rapid în aer în condiții normale. Se referă la metale alcaline. Cei mai apropiați analogi ai săi sunt litiu, sodiu, rubidiu, cesiu. Conținutul din scoarța terestră este de -2,6% (în masă).
Cele mai comune minerale care conțin potasiu: sylvin KS1, arkanit K 2 SO 4, azotat de potasiu KNO 3, feldspat de potasiu (ortoclază) K [AlSi 3 0 8), mica de potasiu KAyAlSisOioHOH - Fk, carnalită KCl - MgCl 2 -6 H 2 0 etc.
În compuși cunoscuți din cele mai vechi timpuri. Potasiul metal a fost obținut în 1807 de chimistul englez Devi prin electroliza kalnului caustic umed, care l-a numit potasiu.În 1809, Gilbert a propus denumirea potasiului potasiu (din arabă al-kali-potash). Acest nume a fost adoptat în Rusia în 1840.
Scara producției și consumului de potasiu este mult mai mică decât cea a sodiului. De proprietăți chimice potasiul este aproape de sodiu, dar are o reactivitate mai mare. Din acest motiv, obținerea potasiului este mai dificilă, iar în cazurile în care utilizarea potasiului sau a sodiului este relativ echivalentă, se preferă sodiul. In industrie, potasiul se obtine prin reactii de schimb intre sodiu metalic si KOH sau KO: KOH - f - Na -> NaOH + K; KCl + Na - "--" - NaCl + K. În primul caz, reacția are loc între hidroxidul de KOH topit și sodiu lichid - contracurent într-o coloană de reacție în formă de placă prn 380-440 ° C, în al doilea caz, vaporii de sodiu sunt trecuți prin sarea KC1 topită la 760-800 °C. °C; vaporii de potasiu eliberați se condensează. Electroliza KOH și KS topit) este puțin utilizată, datorită eficienței scăzute a curentului și activității chimice ridicate a potasiului,
Proprietăți fizice
Caracteristici atomice. Moartea atomică 19, masa atomică 39.098 amu. e. m., volum atomic 43,50 * 10 -6 m 3 / mol. Raza atomică (metal) 0,236 nm, rază ionică K+ 0,133, covalentă 0,203 nm. Configurația învelișurilor electronice exterioare ale atomului de potasiu este de 3 p 6 4 s". Potasiul are doi izotopi stabili 39 K (93,08%) și 41 K (6,91%) și un izotop slab radioactiv 40 K (0,0119%) cu un perioada de înjumătățire 1,32-10 9 ani Sunt cunoscuți mai mulți izotopi radioactivi artificiali ai potasiului, printre care uz practic a găsit un izotop „K” cu un timp de înjumătățire de 0,52 zile.Potasiu prn temperatura camerei are aproximativ. c. rețea cu o perioadă a = 0,5247 nm Energia rețelei cristaline este de 90,2 μJ / kmol. Potențialele de ionizare ale atomului de potasiu /(eV): 4,339, 31,81, 45,9 Funcția de lucru a electronilor q>=2,22 eV. Electronegativitate 0,8. Funcția de lucru a electronilor pentru diferite fețe ale unui monocristal de potasiu: q >= 2,4 eV pentru fața (100), φ = 2,75 eV pentru fața (PO), φ = 2,35 eV pentru fața (111).
Proprietăți mecanice
Duritatea Brinell a potasiului la temperatura camerei HB 0,4 MPa. Presiunea de ieșire a potasiului conform N. S. Kurnakov și A. I. Nikitinsky este de 0,9 MPa, cu un diametru al matricei de 15,25 mm și o ieșire de 2,86 mm (295,15 K). Modulul de elasticitate normală E în tensiune la 83 K este de 3,5 GPa. Valorile modulului E obținute pe probele monocristaline depind în mare măsură de orientarea acestora. Astfel, la 80 K, valoarea lui E de-a lungul direcției< 11 1 >este de 6,5 GPa și scade la 1,30 GPa de-a lungul direcției<100>.
Potasiul are o compresibilitate ridicată atunci când se aplică presiune exterioară: x=32,4*10 -11 Pa -1.
Proprietăți chimice
Potasiul este un metal alcalin și este mai reactiv decât sodiul. În ceea ce privește proprietățile chimice, potasiul este mai aproape de rubidiu și cesiu decât de sodiu și litiu. În toți compușii chimici, inclusiv hidruri, prezintă o stare de oxidare de +1.
În aer, potasiul este acoperit foarte repede cu o peliculă liberă de oxizi, așa că este depozitat în ulei de kerosen sau parafină. Când este ușor încălzit în aer, potasiul se aprinde.
Potasiul este unul dintre elementele cele mai electropozitive. Într-o serie de tensiuni, potasiul este cu mult înaintea hidrogenului și îl înlocuiește din apă, formând astfel o bază puternică KOH.
Compusul este stabil la presiunea atmosferică și încălzit la 400 ° C, apoi începe să se descompună cu formarea de oxid de potasiu K 2 0. Acest okend are o rețea cristalină de tip CaF 2 cu o perioadă de 0 \u003d 0,644 nm, x- densitatea razelor 2,33 Mg/m 3.
Hidroxidul de potasiu KOH este o masă solidă, albă, fragilă, cu o densitate de 2,04 Mg/m 3, care se topește la 360,34 ° C. O soluție apoasă de hidroxid de potasiu se numește leșie de potasiu. KOH se dizolvă bine în alcooli metilici și etilici; aceste soluții se numesc leșie alcoolică de potasiu. Căldura de formare a KOH Dg / arr \u003d 102,3 kJ / mol, densitatea compusului este de 2,1 Mg / m 3, punctul de topire este de 678 K (405 ° C). KOH este foarte solubil în apă.
Cu clor, clorura de potasiu formează clorură de KO, care începe să se volatilizeze vizibil la temperaturi mai mici decât punctul său de topire (p.t. = 708 o C). Rețea cristalină a NaCl de tip KO cu o perioadă a=0,6277 nm.
Carbura de potasiu K 2 C 2 se obține prin interacțiunea potasiului cu acetilena la 50 ° C, se caracterizează printr-o activitate chimică excepțional de mare, se autoaprinde chiar și în atmosferă de SiO 2 și CO 2; explodează la contactul cu apa.
Potasiul formează un număr mare de compuși chimici cu elemente electronegative, în primul rând cu elementele III - subgrupe VIB, precum galiu, taliu, staniu, bismut, plumb, teluriu. În acești compuși, de regulă, predomină tipul ionic sau inno-covalent de legătură. Cu sodiul, unul dintre cei mai apropiați vecini ai săi din grup, potasiul formează faza Laves KNa 2 de tip MgCu 2 (C15). O trăsătură caracteristică a acestui compus este natura metalică a legăturii dintre atomii de sodiu și de sodiu. Soluțiile solide continue în sistemele care implică potasiu nu sunt observate în condiții normale.
Proprietăți tehnologice
Potasiul este un metal foarte moale și ductil, ușor deformat plastic la frig.
Domenii de utilizare
Potasiul a primit o utilizare industrială mult mai restrânsă decât sodiul, datorită reactivității sale mai mari și a costului mai mare. Potasiul este folosit pentru a produce peroxid de KrO, care servește la regenerarea oxigenului. Aliajele de sodiu cu 40-90% K, care rămân lichide la temperatura camerei, sunt indispensabile ca agenți de răcire pentru reactoarele cu neutroni rapidi, deoarece, alături de proprietăți nuclearo-fizice favorabile, au o conductivitate termică cu câteva ordine de mărime mai mare decât cea convențională. lichide.
Vaporii de potasiu din aliajele sale cu sodiu pot fi utilizați ca fluide de lucru pentru centralele electrice de transport, deoarece aceste materiale se disting prin puncte scăzute de topire și fierbere, precum și parametri critici înalți ai acestor metale și căldură mare de vaporizare.
Potențialul scăzut de ionizare al atomilor de potasiu, precum și al altor metale alcaline, determină utilizarea acestuia în dispozitivele de descărcare în gaz.
Utilizarea pe scară largă în economia națională a primit nitrat de potasiu - unul dintre cele mai valoroase îngrășăminte minerale. Este folosit și la fabricarea prafului de pușcă, deoarece, spre deosebire de azotatul de sodiu, este practic nehigroscopic. Hidroxidul de potasiu are o mare importanță industrială. În tehnologie, se obține în principal prin electroliza unei soluții de KCl. Majoritatea hidroxidului de potasiu este transportat sub formă de soluții concentrate (aproximativ 50%). Evaporarea soluției dă KOH solid. Leșie de potasiu
Este folosit în principal la fabricarea săpunului ca captator de dioxid de carbon. Carbonatul de potasiu K 2 CO 3 este utilizat pe scară largă în industria săpunului și a sticlei, precum și în vopsirea, albirea și spălarea produselor din lână.
POTASIU(Kaliu) K, un element chimic din Grupa 1 (Ia) din Tabelul Periodic, este un element alcalin. Numărul atomic 19, masa atomică 39,0983. Este format din doi izotopi stabili 39 K (93,259%) și 41 K (6,729%), precum și un izotop radioactiv 40 K cu un timp de înjumătățire de ~109 ani. Acest izotop joacă un rol deosebit în natură. Ponderea sa în amestecul de izotopi este de numai 0,01%, cu toate acestea, aceasta este sursa aproape a întregului argon 40 Ar conținut în atmosfera pământului, care se formează în timpul dezintegrarii radioactive de 40 K. În plus, 40 K este prezent în toate organismele vii, ceea ce, poate, are o oarecare influență asupra dezvoltării lor.
Izotopul 40 K este folosit pentru a determina vârsta rocilor prin metoda potasiu-argon. Izotopul artificial 42 K cu un timp de înjumătățire de 15,52 ani este utilizat ca trasor radioactiv în medicină și biologie.
+1 stare de oxidare.
Compușii de potasiu sunt cunoscuți din cele mai vechi timpuri. Potasiu - carbonat de potasiu K 2 CO 3 - a fost izolat mult timp din cenușa de lemn.
Potasiul metal a fost obținut prin electroliza potasei caustice topite (KOH) în 1807 de către chimistul și fizicianul englez Humphry Davy. Denumirea „potasiu”, aleasă de Davy, reflectă originea acestui element din potasiu. nume latin elementul este derivat din numele arab pentru potasiu - „al-kali”. Cuvântul „potasiu” a fost introdus în nomenclatura chimică rusă în 1831 de către academicianul din Sankt Petersburg Hermann Hess (1802-1850).
Distribuția potasiului în natură și extracția sa industrială.
Depozite mari de săruri de potasiu într-o formă relativ pură s-au format ca urmare a evaporării mărilor antice. Cele mai importante minerale de potasiu pentru industria chimica sunt sylvin (KCl) și sylvinit (o sare amestecată de NaCl și KCl). Potasiul se găsește și sub formă de clorură dublă KCl MgCl 2 6H 2 O (carnalit) și sulfat de K 2 Mg 2 (SO 4) 3 (langbeinit). Straturi masive de săruri de potasiu au fost descoperite pentru prima dată în Stassfurt (Germania) în 1856. Din acestea, din 1861 până în 1972, potasa a fost extrasă la scară industrială.
Apa oceanică conține aproximativ 0,06% clorură de potasiu. În unele ape interioare, cum ar fi Lacul Sărat sau Marea Moartă, concentrația sa poate fi de până la 1,5%, ceea ce face ca extragerea elementului să fie viabilă din punct de vedere economic. În Iordania a fost construită o uzină uriașă, capabilă să extragă milioane de tone de săruri de potasiu din Marea Moartă.
Deși sodiul și potasiul sunt aproape la fel de abundente în roci, există de aproximativ 30 de ori mai puțin potasiu decât sodiu în ocean. Acest lucru se datorează, în special, faptului că sărurile de potasiu care conțin un cation mai mare sunt mai puțin solubile decât sărurile de sodiu, iar potasiul este legat mai puternic în silicați și aluminosilicați complecși din sol datorită schimbului de ioni în argile. În plus, potasiul, care este extras din roci, este mai absorbit de plante. Se estimează că din o mie de atomi de potasiu eliberați în timpul intemperiilor chimice, doar doi ajung în bazinele marine, iar 998 rămân în sol. „Pământul absoarbe potasiul și aceasta este puterea sa miraculoasă”, a scris academicianul Alexander Evgenievich Fersman (1883-1945).
Potasiul este element important viața plantelor, iar dezvoltarea plantelor sălbatice este adesea limitată de disponibilitatea potasiului. Cu lipsă de potasiu, plantele cresc mai încet, frunzele lor, în special cele bătrâne, se îngălbenesc și se maronie la margini, tulpina devine subțire și fragilă, iar semințele își pierd capacitatea de germinare. Fructele unei astfel de plante - acest lucru se observă în special pe fructe - vor fi mai puțin dulci decât cele ale plantelor care au primit o doză normală de potasiu. Lipsa de potasiu este compensată de îngrășăminte.
Îngrășămintele cu potasiu sunt principalul tip de produse care conțin potasiu (95%). KCl este cel mai folosit, reprezentând peste 90% din potasiul folosit ca îngrășământ.
Producția mondială îngrășăminte cu potasiuîn 2003 a fost estimat la 27,8 milioane de tone (în ceea ce privește K 2 O, conținutul de potasiu din îngrășămintele cu potasiu este de obicei transformat în K 2 O). Dintre acestea, 33% au fost fabricate în Canada. 13% din producția mondială de îngrășăminte cu potasiu este reprezentată de asociațiile de producție Uralkali și Belaruskali.
Caracterizarea unei substanțe simple și producerea industrială a potasiului metalic.
Potasiul este un metal alb-argintiu moale, cu un punct de topire de 63,51 ° C și un punct de fierbere de 761 ° C. Conferă flăcării o culoare roșu-violet caracteristică, care este asociată cu ușurința de excitare a electronilor săi externi.
Este foarte activ din punct de vedere chimic, interacționează ușor cu oxigenul și se aprinde atunci când este încălzit în aer. Produsul principal al acestei reacții este superoxidul de potasiu KO 2 .
Cu apă și acizi diluați, potasiul interacționează cu explozie și aprindere. Acidul sulfuric este redus la hidrogen sulfurat, sulf și dioxid de sulf, iar acidul azotic la oxizi de azot și N2.
Când este încălzit la 200-350 ° C, potasiul reacţionează cu hidrogenul pentru a forma hidrură KH. Potasiul metalic se aprinde într-o atmosferă de fluor, interacționează slab cu clorul lichid, dar explodează la contactul cu bromul și frecarea cu iod. Potasiul reacţionează cu calcogenii şi fosforul. Cu grafit la 250-500 ° C, formează compuși stratificati din compoziția C 8 K-C 60 K.
Potasiul se dizolvă în amoniac lichid (35,9 g în 100 ml la -70°C) pentru a forma soluții metastabile de un albastru strălucitor cu proprietăți neobișnuite. Se pare că acest fenomen a fost observat pentru prima dată de Sir Humphry Davy în 1808. Soluțiile de potasiu în amoniac lichid au fost studiate pe scară largă de când au fost obținute de T. Weil în 1863.
Potasiul nu se dizolvă în litiu lichid, magneziu, cadmiu, zinc, aluminiu și galiu și nu reacționează cu acestea. Cu sodiu formează un compus intermetalic KNa 2 , care se topește cu descompunere la 7° C. Cu rubidiu și cesiu, potasiul dă soluții solide cu puncte de topire minime de aproximativ 35° C. Cu mercurul formează un amalgam care conține două mercuride KHg 2 și KHg cu puncte de topire 270 și respectiv 180°C.
Potasiul interacționează viguros cu mulți oxizi, reducându-i la substanțe simple. Cu alcooli, formează alcoolați.
Spre deosebire de sodiu, potasiul nu poate fi obținut prin electroliza unei topituri de clorură, deoarece potasiul se dizolvă foarte bine în clorura topită și nu plutește la suprafață. O dificultate suplimentară este creată de formarea superperoxidului, care reacționează exploziv cu potasiul metalic, astfel încât metoda de producție industrială a potasiului metalic constă în reducerea clorurii de potasiu topită cu sodiu metalic la 850 ° C.
Reducerea clorurii de potasiu cu sodiu, la prima vedere, contrazice ca de obicei reactivitate (potasiul este mai reactiv decât sodiul). Cu toate acestea, la 850-880 ° C, se stabilește un echilibru:
Na(g) + K + (g) Na + (g) + K(g)
Deoarece potasiul este mai volatil, se evaporă mai devreme, ceea ce schimbă echilibrul și favorizează reacția. Potasiul poate fi obținut prin distilare fracționată într-o coloană împachetată cu o puritate de 99,5%, dar un amestec de potasiu și sodiu este de obicei utilizat pentru transport. Aliajele care conțin 15-55% sodiu sunt lichide (la temperatura camerei), deci sunt mai ușor de transportat.
Uneori, potasiul este redus din clorură de alte elemente care formează oxizi stabili:
6KCl + 2Al + 4CaO = 3CaCl 2 + CaO Al 2 O 3 + 6K
Potasiul metal, care este mai dificil și mai scump de produs decât sodiul, este produs în cantități mult mai mici (producția mondială este de aproximativ 500 de tone pe an). Unul dintre cele mai importante domenii de aplicare este producerea superoxidului KO 2 prin arderea directă a metalului.
Potasiul metalic este utilizat ca catalizator în producerea anumitor tipuri de cauciuc sintetic, precum și în practica de laborator. Un aliaj de potasiu și sodiu servește ca agent de răcire în reactoarele nucleare. Este, de asemenea, un agent reducător în producția de titan.
(Kaliu) K, un element chimic din Grupa 1 (Ia) din Tabelul Periodic, este un element alcalin. Numărul atomic 19, masa atomică 39,0983. Este format din doi izotopi stabili 39 K (93,259%) și 41 K (6,729%), precum și un izotop radioactiv 40 K cu un timp de înjumătățire de ~109 ani. Acest izotop joacă un rol deosebit în natură. Ponderea sa în amestecul de izotopi este de numai 0,01%, cu toate acestea, aceasta este sursa aproape a întregului argon 40 Ar conținut în atmosfera pământului, care se formează în timpul dezintegrarii radioactive de 40 K. În plus, 40 K este prezent în toate organismele vii, ceea ce, poate, are o oarecare influență asupra dezvoltării lor.
Izotopul 40 K este folosit pentru a determina vârsta rocilor prin metoda potasiu-argon. Izotopul artificial 42 K cu un timp de înjumătățire de 15,52 ani este utilizat ca trasor radioactiv în medicină și biologie.
+1 stare de oxidare.
Compușii de potasiu sunt cunoscuți din cele mai vechi timpuri. Potasiu - carbonat de potasiu K 2 CO 3 - a fost izolat mult timp din cenușa de lemn.
Potasiul metal a fost obținut prin electroliza potasei caustice topite (KOH) în 1807 de către chimistul și fizicianul englez Humphry Davy. Denumirea „potasiu”, aleasă de Davy, reflectă originea acestui element din potasiu. Numele latin al elementului este derivat din numele arab pentru potasiu - „al-kali”. Cuvântul „potasiu” a fost introdus în nomenclatura chimică rusă în 1831 de către academicianul din Sankt Petersburg Hermann Hess (1802–1850).
Figurovsky N.A. Descoperirea elementelor și originea numelor lor. M., Știință, 1970
Biblioteca populară de elemente chimice. Sub. ed. I.V. Petryanova-Sokolova M., 1983
Greenwood N.N., Earnshaw A. Chimia Elementelor, Oxford: Butterworth, 1997
A găsi " POTASIU” pe
Pagina 1
Potasiul metalic, care nu are o aplicație industrială largă, se obține prin electroliza topiturii clorura de potasiu. A fost obținut pentru prima dată de Davy în 1807. După cesiu și rubidiu, are cel mai mare potențial de reducere dintre toate metalele. Se oxidează rapid în aer umed și este de obicei depozitat în kerosen. Descompune apa atât de puternic încât hidrogenul eliberat arde cu o flacără violetă.
Potasiul metalic în cantitatea necesară pentru a obține 1 g de hidrură este plasat într-o barcă de fier cu o suprafață totală de 5-10 cm2 în reactorul A sau B.
Potasiul metalic în cantitate de 5 - 10 g este încărcat într-o autoclavă de 100 ml cu un manometru care conține un agitator pinnat. Autoclava este purjată cu hidrogen pur și închisă. La atingerea 68 C (punctul de topire al potasiului), când autoclava este încălzită, se pornește un agitator. Pe măsură ce hidrogenul este absorbit de potasiu, acesta din urmă este adăugat în autoclavă dintr-un balon. Reacția se desfășoară în două moduri.
Potasiul metal în di-n-butil eterul descompune hexafenildisilanul, dar această metodă nu are avantaje față de metoda de mai sus. Sodiul dispersat în eter, tetralină, xilen sau dioxan nu degradează hexafenildisilanul. Cu toate acestea, trifenilsilil sodiu nu a găsit o utilizare atât de răspândită ca trifenilsilil litiu sau trifenilsilil potasiu.
Potasiul metal donează un electron tetrafenilbutatrienei.
Potasiul metalic este purificat prin topire sub izooctan fierbinte. Metalul se spală de mai multe ori cu izooctan până devine strălucitor. După răcire, potasiul se îndepărtează cu o pensetă și se pune rapid într-un tub Pyrex cu pereți groși; tubul este apoi evacuat și încălzit ușor pentru a topi potasiul, care este apoi distribuit pe pereții săi pentru a forma o oglindă care acoperă cea mai mare parte a suprafeței. În acest fel se prepară aproximativ 0,5 g de potasiu.
Potasiul metal reacționează cu apa și mai puternic decât sodiul și, prin urmare, munca trebuie făcută cu o grijă deosebită.
Potasiul metalic se obține de obicei prin electroliza hidroxidului de KOH topit sau prin reducerea sărurilor acestuia cu carbură de sodiu sau de calciu.
Potasiul metalic se obține prin electroliza potasiului caustic KOH.
Potasiul metalic este folosit și în metalotermie și în sinteze organice, iar sintezele folosesc adesea un aliaj eutectic exclusiv activ.
Potasiul metalic este folosit pentru a produce peroxid de potasiu. Servește ca catalizator în unele sinteze organice. Un aliaj de potasiu și sodiu este utilizat ca lichid de răcire metal în reactoare nucleare. Potasiul este folosit în celulele solare - dispozitive care transformă direct energia luminoasă în energie electrică. Carbonatul de potasiu - potasiu K2CO3 este utilizat în cantități mari în producția de tipuri speciale de sticlă. Dar principala utilizare a potasiului este ca îngrășământ. Peste 90% din compușii de potasiu extrași sunt folosiți pentru fertilizarea solului.
Potasiul metalic este mai activ decât sodiul. Ea, ca și sodiul, descompune apa, dar se aprinde în același timp. În timpul arderii potasiului, superoxidului de potasiu sau superoxidului, se formează în principal K02 (p.