Ovaj članak će okarakterisati kalijum sa stanovišta fizike i hemije. Prva od ovih nauka proučava mehanička i vanjska svojstva supstanci. A druga - njihova međusobna interakcija - je hemija. Kalijum je devetnaesti element u periodnom sistemu. Spada u alkalne metale. Ovaj članak će razmotriti elektronsku formulu kalija, njegovo ponašanje s drugim supstancama itd. Ovo je jedan od najaktivnijih metala. Nauka koja se bavi proučavanjem ovog i drugih elemenata je hemija. 8. razred predviđa proučavanje neorganskih supstanci i njihovih svojstava. Stoga će ovaj članak biti koristan studentima. Pa da počnemo.
Karakterizacija kalijuma u smislu fizike
Ovo je jednostavna supstanca koja je u normalnim uslovima u čvrstom agregacijskom stanju. Tačka topljenja je šezdeset i tri stepena Celzijusa. Ovaj metal proključa kada temperatura dostigne sedamsto šezdeset jedan stepen Celzijusa. Predmetna supstanca je srebrno-bijele boje. Ima metalni sjaj.
Gustoća kalijuma je osamdeset i šest stotinki grama po kubnom centimetru. To je vrlo lagan metal. Formula za kalij je vrlo jednostavna - ne formira molekule. Ova tvar se sastoji od atoma koji se nalaze blizu jedan drugom i imaju kristalnu rešetku. Atomska masa kalijuma je trideset devet grama po molu. Tvrdoća mu je veoma mala - lako se može rezati nožem, kao sir.
Kalijum i hemija
Počnimo sa činjenicom da je kalijum hemijski element koji ima veoma visoku hemijsku aktivnost. Ne možete ga čak ni čuvati na otvorenom, jer odmah počinje da reaguje sa supstancama koje ga okružuju. Kalijum je hemijski element koji pripada prvoj grupi i četvrtom periodu periodnog sistema. Ima sva svojstva koja su karakteristična za metale.
Interakcija sa jednostavnim supstancama
Ovo uključuje: kiseonik, azot, sumpor, fosfor, halogene (jod, fluor, hlor, brom). U redu, razmotrite interakciju kalija sa svakim od njih. Interakcija sa kiseonikom naziva se oksidacija. Tokom ove hemijske reakcije, kalijum i kiseonik se troše u molarnom odnosu četiri dela prema jedan, što rezultira formiranjem oksida dotičnog metala u količini od dva dela. Ova interakcija se može izraziti pomoću sljedeće jednačine reakcije: 4K + O2=2K2O. Prilikom sagorevanja kalijuma može se uočiti jarko ljubičasti plamen.
Stoga se ova reakcija smatra kvalitativnom za određivanje kalijuma. Reakcije sa halogenima nazivaju se prema nazivima ovih hemijskih elemenata: to su jodiranje, fluoriranje, hloriranje, bromiranje. Ove interakcije se mogu nazvati reakcijama adicije, jer su atomi dvije različite tvari spojeni u jednu. Primjer takvog procesa je reakcija između kalija i hlora, koja rezultira stvaranjem klorida dotičnog metala. Da biste izvršili ovu interakciju, potrebno je uzeti ove dvije komponente - dva mola prvog i jedan od drugog. Kao rezultat, formiraju se dva mola jedinjenja kalija. Ova reakcija je izražena sljedećom jednačinom: 2K + CI2=2KCI. Sa azotom, kalijum može formirati jedinjenja kada se spaljuje na otvorenom. Tokom ove reakcije, dotični metal i dušik troše se u molarnom omjeru od šest dijelova prema jedan; kao rezultat ove interakcije nastaje kalijev nitrid u količini od dva dijela. Ovo se može prikazati kao sljedeća jednačina: 6K + N2=2K3N. Ovo jedinjenje je zeleno-crni kristal. Sa fosforom dotični metal reaguje po istom principu. Ako uzmemo tri mola kalijuma i jedan mol fosfora, dobićemo jedan mol fosfida. Ova hemijska interakcija se može napisati kao sljedeća jednačina reakcije: 3K + P=K3P. Osim toga, kalij može reagirati s vodonikom, formirajući hidrid. Kao primjer, može se dati sljedeća jednadžba: 2K + H2 \u003d 2KN. Sve reakcije dodavanja se javljaju samo u prisustvu visokih temperatura.
Interakcijasa složenim supstancama
Karakterizacija kalijuma sa stanovišta hemije predviđa razmatranje ove teme. Kompleksne supstance sa kojima kalijum može da reaguje uključuju vodu, kiseline, soli, okside. Kod svih njih dotični metal različito reaguje.
Kalijum i voda
Ovaj hemijski element burno reaguje sa njim. U tom slučaju nastaje hidroksid, kao i vodonik. Ako uzmemo dva mola kalijuma i vode, dobićemo istu količinu kalijum hidroksida i jedan mol vodonika. Ova hemijska interakcija se može izraziti pomoću sledeće jednačine: 2K + 2H2O=2KOH=H2.
Reakcije sa kiselinama
Pošto je kalijum aktivan metal, on lako istiskuje atome vodonika iz njihovih jedinjenja. Primjer bi bila reakcija koja se javlja između dotične tvari i klorovodične kiseline. Da biste to izveli, potrebno je uzeti dva mola kalijuma, kao i kiselinu u istoj količini. Kao rezultat, nastaje kalijev hlorid - dva mola i vodik - jedan mol. Ovaj proces se može zapisati u sljedećoj jednadžbi: 2K + 2HCI=2KCI + H2.
Kalijum i oksidi
Kod ove grupe neorganskih supstanci dotični metal reaguje samo sa značajnim zagrevanjem. Ako je atom metala koji je dio oksida pasivniji od onog o kojem govorimo u ovom članku, zapravo dolazi do reakcije izmjene. Na primjer, ako uzmemo dva mola kalija i jedan mol bakrovog oksida, tada se kao rezultat njihove interakcije može dobiti jedan mol oksida razmatrane kemikalije.element i čisti bakar. To se može prikazati u obliku sljedeće jednačine: 2K + CuO=K2O + Cu. Ovdje dolaze do izražaja snažna redukcijska svojstva kalija.
Interakcija sa bazama
Kalijum može da reaguje sa hidroksidima metala, koji se nalaze desno od njega u elektrohemijskom nizu aktivnosti. U ovom slučaju se očituju i njegova obnavljajuća svojstva. Na primjer, ako uzmemo dva mola kalija i jedan mol barijevog hidroksida, tada ćemo kao rezultat reakcije supstitucije dobiti tvari kao što su kalijev hidroksid u količini od dva mola i čisti barij (jedan mol) - taložiće se. Prikazana hemijska interakcija može se prikazati kao sljedeća jednačina: 2K + Ba(OH)2=2KOH + Ba.
Reakcije sa solima
U ovom slučaju, kalij i dalje pokazuje svoja svojstva kao jako redukciono sredstvo. Zamjenom atoma kemijski pasivnijih elemenata, omogućava se dobivanje čistog metala. Na primjer, ako dodate tri mola kalija u aluminij klorid u količini od dva mola, tada kao rezultat ove reakcije dobijemo tri mola kalijevog klorida i dva mola aluminija. Ovaj proces se može izraziti pomoću jednačine na sljedeći način: 3K + 2AÍSÍ3=3KÍ2 + 2AÍ.
Reakcije sa mastima
Ako dodate kalij u bilo koju organsku supstancu ove grupe, on će također istisnuti jedan od atoma vodika. Na primjer, kada se stearin pomiješa sa dotičnim metalom, nastaju kalijum stearat i vodonik. Dobivena tvar se koristi za izradu tekućeg sapuna. Ovo je karakteristika kalijuma i njegovih interakcija sazavršava s drugim supstancama.
Upotreba kalijuma i njegovih jedinjenja
Kao i svi metali o kojima se govori u ovom članku, neophodan je za mnoge industrijske procese. Glavna upotreba kalijuma se javlja u hemijskoj industriji. Zbog svoje visoke hemijske aktivnosti, izraženih alkalnih metala i redukcionih svojstava, koristi se kao reagens za mnoge interakcije i dobijanje raznih supstanci. Osim toga, legure koje sadrže kalij koriste se kao rashladna sredstva u nuklearnim reaktorima. Metal koji se razmatra u ovom članku također nalazi svoju primjenu u elektrotehnici. Pored svega navedenog, jedna je od glavnih komponenti gnojiva za biljke. Osim toga, njegovi spojevi se koriste u raznim industrijama. Dakle, u rudarstvu zlata koristi se kalij-cijanid, koji služi kao reagens za odvajanje vrijednih metala iz ruda. Kalijum karbonat se koristi u proizvodnji stakla. Fosfati dotičnog hemijskog elementa sastavni su dio raznih proizvoda za čišćenje i praha. Šibice sadrže hlorat ovog metala. U proizvodnji filmova za stare fotoaparate korišten je bromid predmetnog elementa. Kao što već znate, može se dobiti bromiranjem kalijuma na visokim temperaturama. U medicini se koristi hlorid ovog hemijskog elementa. U proizvodnji sapuna - stearat i drugi derivati masti.
Dobivanje dotičnog metala
U naše vrijeme, kalijum se u laboratorijama kopa po dvaglavni načini. Prvi je obnoviti ga iz hidroksida uz pomoć natrijuma, koji je kemijski čak aktivniji od kalija. A drugi je dobijanje iz hlorida, takođe uz pomoć natrijuma. Ako jednom molu kalijum hidroksida dodate istu količinu natrijuma, nastaje jedan mol natrijum alkalije i čistog kalijuma. Jednačina za ovu reakciju je sljedeća: KOH + Na=NaOH + K. Da biste izveli reakciju drugog tipa, potrebno je pomiješati hlorid dotičnog metala i natrij u jednakim molarnim omjerima. Kao rezultat toga, tvari poput kuhinjske soli i kalija nastaju u istom omjeru. Ova hemijska interakcija se može izraziti pomoću sledeće jednačine reakcije: KSI + Na=NaCl + K.
Struktura kalijuma
Atom ovog hemijskog elementa, kao i svih ostalih, sastoji se od jezgra, koje sadrži protone i neutrone, kao i elektrone koji kruže oko njega. Broj elektrona je uvijek jednak broju protona koji se nalaze unutar jezgra. Ako se bilo koji elektron odvoji ili pridruži atomu, tada on već prestaje biti neutralan i pretvara se u ion. Oni su dva tipa: kationi i anjoni. Prvi su pozitivno nabijeni, dok su drugi negativno nabijeni. Ako se elektron pridruži atomu, on se pretvara u anion, ali ako bilo koji od elektrona napusti njegovu orbitu, neutralni atom postaje kation. Pošto je redni broj kalijuma, prema periodnom sistemu, devetnaest, u jezgru ovog hemijskog elementa postoji isti broj protona. Stoga možemo zaključiti da su elektroni oko jezgranalazi devetnaest. Broj protona koji su sadržani u strukturi atoma može se odrediti oduzimanjem serijskog broja hemijskog elementa od atomske mase. Dakle, možemo zaključiti da postoji dvadeset protona u jezgri kalijuma. Pošto metal razmatran u ovom članku pripada četvrtom periodu, on ima četiri orbite, na kojima su ravnomjerno raspoređeni elektroni koji su stalno u pokretu. Šema kalijuma je sljedeća: dva elektrona se nalaze u prvoj orbiti, osam u drugoj; kao i u trećoj, u posljednjoj, četvrtoj, orbiti samo jedan elektron rotira. Ovo objašnjava visok nivo hemijske aktivnosti ovog metala - njegova poslednja orbita nije u potpunosti ispunjena, pa ima tendenciju da se kombinuje sa nekim drugim atomima, usled čega njihovi elektroni poslednjih orbita postaju uobičajeni.
Gdje se ovaj element može naći u prirodi?
Pošto ima izuzetno visoku hemijsku aktivnost, ne nalazi se nigde na planeti u svom čistom obliku. Može se posmatrati samo kao deo raznih jedinjenja. Maseni udio kalijuma u zemljinoj kori je 2,4 posto. Najčešći minerali koji sadrže kalij su salvinit i karnalit. Prvi ima sledeću hemijsku formulu: NaCl•KCl. Raznobojne je boje i sastoji se od mnogo kristala raznih boja. U zavisnosti od odnosa kalijum hlorida i natrijuma, kao i prisutnosti nečistoća, može sadržavati crvene, plave, ružičaste, narandžaste komponente. Drugi mineral - karnalit - izgledaprozirni, blijedoplavi, svijetloružičasti ili blijedožuti kristali. Njegova hemijska formula izgleda ovako: KCl•MgCl2•6H2O. To je kristalni hidrat.
Uloga kalijuma u organizmu, simptomi nedostatka i viška
On, zajedno sa natrijumom, održava ravnotežu vode i soli u ćeliji. Također učestvuje u prijenosu nervnog impulsa između membrana. Osim toga, reguliše acido-baznu ravnotežu u ćeliji i cijelom tijelu. Učestvuje u metaboličkim procesima, suzbija nastanak edema, deo je citoplazme - oko pedeset posto - soli dotičnog metala. Glavni znaci da organizmu nedostaje kalijuma su otekline, pojava bolesti poput vodene vode, razdražljivost i poremećaji u radu nervnog sistema, inhibicija reakcije i oštećenje pamćenja.
Osim toga, nedovoljna količina ovog elementa u tragovima negativno utiče na kardiovaskularni i mišićni sistem. Dugi nedostatak kalijuma može izazvati srčani ili moždani udar. Ali zbog viška kalija u tijelu može se razviti čir na tankom crijevu. Da biste uravnotežili svoju ishranu tako da dobijete odgovarajuću količinu kalijuma, morate znati koje namirnice ga sadrže.
Hrana sa visokim sadržajem dotičnog elementa u tragovima
Pre svega, to su orasi, kao što su indijski orasi, orasi, lešnici, kikiriki, bademi. Takođe, velika količina se nalazi u krompiru. Osim toga, kalijum se nalazi u sušenom voću kao nprpoput grožđica, suhih kajsija, suvih šljiva. Pinjoli su takođe bogati ovim elementom. Takođe, njegova visoka koncentracija je uočena u mahunarkama: pasulj, grašak, sočivo. Morske alge su takođe bogate ovim hemijskim elementom. Ostali proizvodi koji sadrže ovaj element u velikim količinama su zeleni čaj i kakao. Osim toga, nalazi se u visokim koncentracijama u mnogim vrstama voća, kao što su avokado, banane, breskve, narandže, grejpfrut i jabuke. Mnoge žitarice su bogate navedenim elementima u tragovima. To je prvenstveno biserni ječam, kao i pšenična i heljdina krupica. Peršun i prokulice takođe su bogati kalijumom. Osim toga, nalazi se u šargarepi i dinji. Luk i beli luk imaju značajnu količinu razmatranog hemijskog elementa. Pileća jaja, mleko i sir takođe su bogati kalijumom. Dnevna norma ovog hemijskog elementa za prosječnu osobu je tri do pet grama.
Zaključak
Nakon čitanja ovog članka, možemo zaključiti da je kalijum izuzetno važan hemijski element. Neophodan je za sintezu mnogih jedinjenja u hemijskoj industriji. Osim toga, koristi se u mnogim drugim industrijama. Takođe je veoma bitan za ljudski organizam, pa ga mora redovno i u potrebnoj količini da se tamo odlazi sa hranom.
