Potassium (k)

Kami menerangkan apa kalium, sejarah, struktur kimia, sifat fizikal dan kimia, reaksi, kegunaan dan banyak lagi.

Apa itu kalium?

Dia potasium Ia adalah logam alkali yang simbol kimianya adalah k. Nombor atomnya adalah 19 dan terletak di bawah natrium dalam jadual berkala. Ia adalah logam lembut yang boleh dipotong dengan pisau. Di samping itu, ia agak ringan, dan boleh terapung pada air cair sambil bertindak balas dengan kuat.

Cukup potong, ia membentangkan warna perak yang sangat terang, tetapi apabila terdedah kepada udara, ia mengoksidakan dengan cepat.

Kalium bertindak balas dengan air untuk membentuk kalium hidroksida dan hidrogen gas. Tepatnya gas ini adalah punca letupan reaksi. Apabila ia terbakar di dalam lebih ringan, atom -atom yang teruja mereka mencemarkan api warna lilac yang sengit; Ini adalah salah satu bukti kualitatifnya.

Ia adalah ketujuh yang paling banyak di kerak bumi dan mewakili 2.6% beratnya. Ia terutamanya ditemui di batu igneus, lutitas dan sedimen, sebagai tambahan kepada mineral seperti Silvita (KCl). Tidak seperti natrium, kepekatannya dalam air laut rendah (0.39 g/l).

Sejarah kalium

Potash

Sejak zaman dahulu, manusia telah menggunakan potassa sebagai baja, mengabaikan kewujudan kalium, lebih kurang hubungannya dengan potassa. Ini disediakan dari abu batang dan daun pokok, yang mana air ditambah, yang kemudiannya disejat.

Sayur -sayuran kebanyakannya mengandungi kalium, natrium dan kalsium. Tetapi sebatian kalsium sedikit larut dalam air. Atas sebab ini, Potassa adalah tumpuan sebatian kalium. Perkataan itu berasal dari penguncupan kata -kata Inggeris 'periuk' dan 'abu'.

Pada tahun 1702, g. Ernst Stahl mencadangkan perbezaan antara natrium dan garam kalium; Cadangan yang dibuktikan oleh Henry Duhamel du Monceau, pada tahun 1736. Oleh kerana komposisi garam yang tepat tidak diketahui, Antoine Lavoiser (1789) memutuskan untuk tidak memasukkan alkali dalam senarai elemen kimia.

Penemuan

Pada tahun 1797, ahli kimia Jerman Martin Klaproth menemui Potassa di Leukita dan Lepidolite Mineral, jadi dia menyimpulkan bahawa ia bukan sekadar produk tumbuhan.

Pada tahun 1806, ahli kimia Inggeris Sir Humphrey Davy mendapati bahawa hubungan antara unsur -unsur sebatian adalah sifat elektrik.

Kemudian, kalium Davy terpencil melalui elektrolisis kalium hidroksida, memerhatikan globules kecerahan logam yang terkumpul dalam anod. Dia memanggil logam dengan kata kalium etimologi Inggeris.

Pada tahun 1809, Ludwig Wilhelm Gilbert mencadangkan nama Kalium (Kalio) untuk kalium Davy. Berzelius membangkitkan nama Kalium untuk memberikan simbol kimia "k" ke kalium.

Akhirnya, Justus Liebig pada tahun 1840 mendapati bahawa kalium adalah elemen yang diperlukan untuk tanaman.

Struktur dan konfigurasi elektronik kalium

Potassium logam mengkristal dalam keadaan normal dalam struktur padu yang dikurangkan badan (BCC). Ini dicirikan dengan sedikit padat, yang bersetuju dengan sifat kalium. Atom K dikelilingi oleh lapan jiran, tepat di tengah kiub dan dengan atom K yang lain yang terletak di simpang.

Fasa BCC ini juga ditetapkan sebagai fasa K-I (yang pertama). Apabila tekanan meningkat, struktur kristal adalah padat ke fasa padu yang berpusat pada muka (FCC, oleh padu berpusat muka). Walau bagaimanapun, tekanan 11 GPa diperlukan untuk peralihan sedemikian berlaku secara spontan.

Fasa FCC ini, lebih padat, dikenali sebagai K-II. Ke tekanan yang lebih tinggi (80 GPa), dan suhu yang lebih rendah (lebih rendah daripada -120 ºC), kalium memperoleh fasa ketiga: k -III. K-III dicirikan oleh keupayaannya untuk menempatkan atom atau molekul lain dalam rongga kristalnya.

Boleh melayani anda: Massa: konsep, sifat, contoh, pengiraan

Terdapat juga dua fasa kristal lain untuk tekanan yang lebih besar: K-IV (54 GPa) dan K-V (90 GPa). Pada suhu yang sangat sejuk, kalium mempamerkan fasa amorf (dengan atom K tidak senonoh).

Nombor pengoksidaan

Konfigurasi elektronik kalium adalah:

[AR] 4S¹

Orbital 4s adalah yang paling luar dan, oleh itu, ia mempunyai satu -satunya elektron di Valencia. Ini dalam teori bertanggungjawab untuk pautan logam yang menyimpan atom K bersama untuk menentukan kristal.

Dari konfigurasi elektronik yang sama, mudah difahami mengapa kalium selalu ada (atau hampir selalu) bilangan pengoksidaan +1. Apabila anda kehilangan elektron untuk membentuk kation⁺, Ia menjadi isolektronik kepada gas argon mulia, dengan oktet Valencia yang lengkap.

Dalam kebanyakan sebatian derivatifnya diandaikan bahawa kalium seperti k⁺ (walaupun pautan anda tidak semata -mata ionik).

Sebaliknya, walaupun kurang berkemungkinan, kalium dapat memenangi elektron, mempunyai dua elektron dalam orbital 4S. Oleh itu, ia menjadi isolektronik kepada logam kalsium:

[AR] 4S²

Ia kemudian dikatakan bahawa dia memenangi elektron dan mempunyai nombor pengoksidaan negatif, -1. Apabila nombor pengoksidaan ini dikira dalam sebatian, kewujudan anion potasuro diandaikan, k^-.

Sifat kalium

Penampilan

Logam perak putih terang.

Beban nuklear yang berkesan

Beban nuklear yang berkesan kalium adalah +1. Ia mempunyai tenaga pengionan yang rendah, jadi ia mempunyai kemudahan yang besar untuk kehilangan satu -satunya elektron yang ada di lapisan luarnya.

Jisim molar

39,0983 g/mol.

Takat lebur

83.5 ºC.

Takat didih

759 ºC.

Ketumpatan

-0.862 g/cm³, pada suhu bilik.

-0.828 g/cm³, Di titik lebur (cecair).

Kelarutan

Bertindak balas dengan ganas dengan air. Larut dalam ammonia cair, etilendiamin dan aniline. Larut dalam logam alkali lain untuk membentuk aloi, dan dalam merkuri.

Ketumpatan stim

1.4 dalam hubungan udara diambil sebagai 1.

Tekanan wap

8 mmHg pada 432 ºC.

Kestabilan

Stabil jika ia dilindungi dari udara dan kelembapan.

Korosiviti

Ia boleh menghakis hubungan dengan logam. Dengan sentuhan, ia boleh menyebabkan kulit dan mata terbakar.

Ketegangan permukaan

86 dynas/cm pada 100 ºC.

Haba Fusion

2.33 kJ/mol.

Haba pengewapan

76.9 kJ/mol.

Kapasiti terma molar

29.6 j/(mol · k).

Elektronegativiti

0.82 pada skala Pauling.

Tenaga pengionan

Tahap pengionan pertama: 418.8 kJ/mol.

Tahap pengionan kedua: 3.052 kJ/mol.

Tahap pengionan ketiga: 4.420 kJ/mol.

Radio atom

227 petang.

Radio Covalent

203 ± 12 malam.

Pengembangan haba

83.3 μm/(m · k) pada 25 ° C.

Kekonduksian terma

102.5 w/(m · k).

Resistiviti elektrik

72 nΩ · m (pada 25 ºC).

Kekerasan

0.4 pada skala Mohs.

Isotop semulajadi

Potassium dibentangkan sebagai tiga isotop terutamanya: ³⁹K (93,258 %),⁴¹K (6.73 %) dan ⁴⁰K (0.012 %, pelepasan radioaktif β)

Nomenclature

Sebatian kalium mempunyai nombor pengoksidaan +1 secara lalai (kecuali pengecualian yang sangat istimewa). Oleh itu, dalam tatanama saham, (i) ditinggalkan pada akhir nama; Dan dalam tatanama tradisional, nama -nama berakhir dengan akhiran -ico.

Sebagai contoh, KCl adalah kalium klorida, dan bukan kalium klorida (i). Nama tradisionalnya adalah kalium klorida atau kalium monocloride, menurut tatanama sistematik.

Selebihnya, melainkan jika mereka adalah nama biasa atau mineral (seperti Silvina), tatanama di sekitar kalium agak mudah.

Boleh melayani anda: perubahan kimia: ciri, contoh, jenis

Bentuk

Potassium tidak dijumpai dalam bentuk logam, tetapi boleh diperolehi secara industri di bawah borang ini untuk kegunaan tertentu. Terdapat di atas semua makhluk hidup, dalam bentuk ionik (k⁺). Secara umum, ia adalah kation intrasel utama.

Potassium terdapat dalam pelbagai sebatian, seperti hidroksida, asetat atau kalium klorida, dll. Ia juga merupakan sebahagian daripada kira -kira 600 mineral, termasuk La Silvita, La Alunita, La Carnalita, dll.

Kalium membentuk aloi dengan unsur alkali lain, seperti natrium, cesium dan rubidium. Ia juga membentuk aloi noundal dengan natrium dan cesium, melalui penggabungan euttik.

Kertas Biologi

Lantai

Kalium membentuk, bersama -sama dengan nitrogen dan fosforus, tiga nutrien utama tumbuhan. Ia diserap oleh akar dalam bentuk ionik: proses yang disukai oleh kewujudan kelembapan, suhu dan keadaan pengoksidaan yang mencukupi.

Haiwan

Pada haiwan, secara umum, kalium adalah kation intrasel utama dengan kepekatan 140 mmol/L; Walaupun kepekatan ekstraselular berbeza antara 3.8 dan 5.0 mmol/l. 98 % kalium badan terkurung di dalam petak intraselular.

Repolarisasi sel

Pembentukan potensi tindakan dan permulaan penguncupan otot adalah tanggungjawab bersama untuk natrium dan kalium.

Fungsi lain

Potassium memenuhi fungsi lain pada manusia, seperti nada vaskular, kawalan tekanan darah sistemik dan motilitas gastrointestinal.

Di mana kalium dan pengeluaran

Silvita Crystal, yang terdiri hampir kalium klorida. Sumber: Rob Lavinsky, Irocks.COM-CC-BY-SA-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)]

Potassium kebanyakannya ditemui di batu, lutitas dan sedimen igneus. Di samping itu, dalam mineral seperti muscovite dan ortoclase, yang tidak larut dalam air. Ortoclase adalah mineral yang biasanya dibentangkan di batu -batu igneus dan granit.

Potassium juga terdapat dalam sebatian mineral larut air, seperti carnalite (KMGCL₃· 6h₂O), La Silvita (KCl), dan Landbeinita [k₂Mg₂(SW₄)₃], yang terdapat di katil kering tasik dan di dasar laut.

Di samping itu, kalium ditemui di Salmuelas dan sebagai produk pembakaran batang dan daun tumbuhan dalam proses yang digunakan untuk pengeluaran potassa. Walaupun kepekatannya dalam air laut rendah (0.39 g/l), ia juga digunakan untuk mendapatkan kalium.

Kalium telah dibentangkan dalam deposit besar, seperti yang ada di Saskatchewan, di Kanada, kaya dengan mineral Silvita (KCl) dan mampu menghasilkan 25 % penggunaan kalium global. Cecair sisa salinas boleh mengandungi sejumlah besar kalium, dalam bentuk KCl.

Elektrolisis

Kalium dihasilkan oleh dua kaedah: elektrolisis dan termal. Dalam elektrolisis, kaedah yang digunakan oleh Davy untuk mengasingkan kalium telah diikuti, tanpa pengubahsuaian yang hebat.

Walau bagaimanapun, kaedah ini dari titik perindustrian tidak cekap, kerana titik lebur yang tinggi dari sebatian kalium cair mesti dikurangkan.

Kaedah elektrolisis kalium hidroksida digunakan secara industri pada tahun 1920 -an. Kaedah termal bagaimanapun menggantikannya, dan menjadi kaedah dominan dari tahun 1950 untuk pengeluaran logam ini.

Kaedah Thermal

Dalam kaedah terma kalium dihasilkan oleh pengurangan kalium chloride cair pada 870 ºC. Ini terus memakan lajur penyulingan yang penuh dengan garam. Sementara itu, wap natrium melalui lajur untuk menghasilkan pengurangan kalium klorida.

Boleh melayani anda: nitrat: sifat, struktur, tatanama, latihan

Kalium adalah komponen yang paling tidak menentu dari tindak balas dan terkumpul di bahagian atas lajur penyulingan, di mana ia terus dikumpulkan. Pengeluaran kalium logam dengan kaedah terma boleh dijangkau dalam persamaan kimia berikut:

Na (g) +kcl (l) => k (l) +naCl (l)

Proses Griesheimer juga digunakan dalam pengeluaran kalium, yang menggunakan reaksi fluorida kalium dengan kalsium karbida:

2 kf +CAC₂     => 2 k +kopi₂    +     2 c

Reaksi

Bukan organik

Potassium adalah elemen yang sangat reaktif yang bertindak balas dengan cepat dengan oksigen untuk membentuk tiga oksida: oksida (k₂O), peroksida (k₂Sama ada₂) dan superoxide (KO₂) Potasium.

Potassium adalah elemen yang sangat mengurangkan, jadi ia mengoksidakan lebih cepat daripada kebanyakan logam. Ia digunakan untuk mengurangkan garam logam, menggantikan kalium ke logam garam. Kaedah ini membolehkan mendapatkan logam tulen:

Mgcl₂    +     2 k => mg +2 kCl

Potassium bertindak balas dengan kuat dengan air untuk membentuk kalium hidroksida dan melepaskan gas hidrogen letupan (imej yang lebih rendah):

Kalium logam bertindak balas dengan larutan berair phenolphthalein, yang dicelupkan dari violet merah dengan melepaskan ion oh ke medium. Perhatikan pembentukan gas hidrogen. Sumber: Ozone Aurora dan Philip Evans melalui Wikipedia.

Kalium hidroksida boleh bertindak balas dengan karbon dioksida untuk menghasilkan kalium karbonat.

Potassium bertindak balas dengan karbon monoksida pada suhu 60 ºC untuk menghasilkan karbonil letupan (k₆C₆Sama ada₆). Ia juga bertindak balas dengan hidrogen pada 350 ºC, membentuk hidrida. Ia juga sangat reaktif dengan halogen, dan meletupkan hubungan dengan bromin cecair.

Ledakan juga dihasilkan apabila kalium bertindak balas dengan asid halogenasi, seperti asid hidroklorik, dan campuran dipukul atau digoncang. Kalium cair juga bertindak balas dengan sulfur dan hidrogen sulfida.

Organik

Ia bertindak balas dengan sebatian organik yang mengandungi kumpulan aktif, tetapi ia tidak aktif dengan hidrokarbon alifatik dan aromatik. Potassium bertindak perlahan dengan ammonium untuk membentuk potasomine (KNH₂).

Tidak seperti natrium, kalium bertindak balas dengan karbon dalam bentuk grafit untuk membentuk satu siri sebatian interlaminar. Sebatian ini mempunyai hubungan atom karbon-potassium: 8, 16, 24, 36, 48, 60 atau 1; iaitu, kc₆₀, Sebagai contoh.

Kegunaan kalium

Kalium logam

Tidak banyak permintaan perindustrian untuk kalium logam. Kebanyakannya menjadi kalium superoxide, digunakan dalam peralatan pernafasan, kerana ia mengeluarkan oksigen dan menghapuskan karbon dioksida dan wap air.

Aloi Nak mempunyai kapasiti penyerapan haba yang hebat, jadi ia digunakan sebagai penyejuk dalam beberapa reaktor nuklear. Juga, logam menguap telah digunakan dalam turbin.

Sebatian

Klorida

KCl digunakan dalam bidang pertanian sebagai baja. Ia juga digunakan sebagai bahan mentah untuk pengeluaran sebatian kalium lain, seperti kalium hidroksida.

Hidroksida

Juga dikenali sebagai potassa kaustik, koh, digunakan dalam pembuatan sabun dan detergen.

Reaksinya dengan iodin menghasilkan kalium iodida. Garam ini ditambah ke garam meja (NaCl) dan pada makanan untuk melindunginya daripada kekurangan iodin. Kalium hidroksida digunakan dalam pembuatan bateri alkali.

Nitrat

Juga dikenali sebagai salitre, kno₃, digunakan sebagai baja. Di samping itu, ia digunakan dalam penjelasan bunga api; Sebagai pengawet makanan, dan dalam pengerasan kaca.

Kromat

Ia digunakan dalam pengeluaran baja dan pengeluaran aluminium kalium.

Karbonat

Ia digunakan dalam pembuatan kaca, terutama yang digunakan dalam pembuatan televisyen.

Rujukan

1. Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Potasium. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Potasium. Encyclopædia Britannica. Pulih dari: Britannica.com