Nhân loại đã quen thuộc với kali trong hơn một thế kỷ rưỡi. Trong một bài giảng ở London vào ngày 20 tháng 11 năm 1807, Humphry Davy báo cáo rằng bằng cách điện phân kali ăn da, ông thu được “những quả bóng nhỏ có ánh kim loại mạnh… Một số trong số chúng ngay sau khi hình thành đã bốc cháy và phát nổ”. Đây là kali.
Kali là một kim loại tuyệt vời. Nó đáng chú ý không chỉ vì nó có thể được cắt bằng dao, nổi trong nước, bùng lên một vụ nổ và cháy, biến ngọn lửa thành màu tím. Và không chỉ bởi vì nguyên tố này là một trong những nguyên tố có hoạt tính hóa học mạnh nhất. Tất cả điều này có thể được coi là tự nhiên, bởi vì nó tương ứng với vị trí của kali kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn. Kali rất đáng chú ý vì tính không thể thiếu của nó đối với mọi sinh vật sống và được coi là một kim loại "kỳ quặc".
Xin lưu ý: số nguyên tử của nó là 19, khối lượng nguyên tử là 39, có một electron ở lớp electron bên ngoài và hóa trị của nó là 1+. Theo các nhà hóa học, điều này giải thích khả năng di chuyển đặc biệt của kali trong tự nhiên. Nó là một phần của hàng trăm khoáng chất. Nó được tìm thấy trong đất, trong thực vật, trong cơ thể con người và động vật. Anh ấy giống như một Figaro cổ điển: ở đây, ở đó, ở mọi nơi.
Kali và đất
Khó có thể giải thích một cách tình cờ hay ý thích của các nhà ngôn ngữ học rằng trong tiếng Nga, một từ biểu thị cả hành tinh của chúng ta và lớp trên của nó - đất. “Mẹ Trái đất”, “Trái đất y tá” nói về đất nhiều hơn là về toàn bộ hành tinh...
Nhưng đất là gì?
Một cơ thể tự nhiên độc lập và rất độc đáo. Nó được hình thành từ các lớp bề mặt của nhiều loại đá khác nhau dưới tác động của không khí, nước, sự thay đổi nhiệt độ và hoạt động sống của mọi loại cư dân trên Trái đất. Bên dưới, dưới lòng đất, ẩn chứa cái gọi là đá mẹ, bao gồm nhiều loại khoáng chất khác nhau. Chúng dần bị phá hủy và bổ sung “dự trữ” cho đất.
Và trong đất, ngoài sự tàn phá cơ học thuần túy, sự phá hủy khác liên tục xảy ra. Nó được gọi là phong hóa hóa học. Nước và carbon dioxide (ở mức độ thấp hơn là các chất khác) dần dần phá hủy các khoáng chất.
Gần 18% trọng lượng của vỏ trái đất đến từ khoáng chất orthoclase chứa kali. Đây là muối kép của axit silicic K 2 Al 2 Si 6 O 16 hoặc K 2 O · Al 2 O 3 · 6SiO 2. Đây là những gì xảy ra với orthoclase do phong hóa hóa học:
K 2 O · Al 2 O 3 · 6SiO 2 + 2H 2 O + CO 2 → K 2 CO 3 + Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O + 4SiO 2 .
Orthoclase biến thành cao lanh (một loại đất sét), cát và kali. Cát và đất sét được sử dụng để tạo nên khung khoáng chất cho đất, và kali, được chuyển từ orthoclase sang kali, được “giải phóng” và trở nên dễ sử dụng cho cây trồng. Nhưng không phải tất cả cùng một lúc.
Trong nước trong đất, các phân tử K 2 CO 3 phân ly: K 2 CO 3 ↔ K + + KCO – 3 ↔ 2K + + CO 2– 3. Một số ion kali vẫn còn trong dung dịch đất, đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng cho cây trồng. Nhưng hầu hết các ion kali được hấp thụ bởi các hạt đất keo, từ đó rễ cây rất khó chiết xuất chúng. Vì vậy, hóa ra, mặc dù có rất nhiều kali trong đất nhưng cây trồng thường không có đủ.
Do các cục đất “khóa” phần lớn kali nên hàm lượng nguyên tố này trong nước biển ít hơn natri gần 50 lần. Người ta ước tính rằng trong số hàng nghìn nguyên tử kali được giải phóng do phong hóa hóa học, chỉ có hai nguyên tử đến được các lưu vực biển và 998 nguyên tử còn lại trong đất. Viện sĩ A.E. Fersman.
Kali và thực vật
Kali được tìm thấy trong tất cả các loại thực vật. Thiếu kali dẫn đến cái chết của cây. Hầu như toàn bộ kali được tìm thấy trong thực vật ở dạng ion - K +. Một số ion nằm trong nhựa tế bào, phần còn lại được hấp thụ bởi các thành phần cấu trúc của tế bào.
Ion kali tham gia vào nhiều quá trình sinh hóa xảy ra trong cây. Người ta đã xác định rằng trong tế bào thực vật, các ion này được tìm thấy chủ yếu ở nguyên sinh chất. Chúng không được tìm thấy trong nhân tế bào. Do đó, kali không tham gia vào quá trình sinh sản và truyền các đặc tính di truyền. Nhưng ngay cả khi không có điều này, vai trò của kali đối với đời sống của cây trồng vẫn rất lớn và đa dạng.
Kali có trong trái cây, rễ, thân và lá, và trong các cơ quan sinh dưỡng thường có nhiều kali hơn trong trái cây. Một đặc điểm đặc trưng khác: cây non chứa nhiều kali hơn cây già. Người ta cũng lưu ý rằng khi từng cơ quan thực vật già đi, các ion kali sẽ di chuyển đến những điểm tăng trưởng mạnh nhất.
Khi thiếu kali, cây phát triển chậm hơn, lá, đặc biệt là lá già, chuyển sang màu vàng và nâu ở rìa, thân mỏng và dễ gãy, hạt mất khả năng nảy mầm.
Người ta đã chứng minh rằng các ion kali kích hoạt quá trình tổng hợp các chất hữu cơ trong tế bào thực vật. Chúng có ảnh hưởng đặc biệt mạnh mẽ đến quá trình hình thành carbohydrate. Nếu không có đủ kali, cây sẽ hấp thụ carbon dioxide kém hơn và thiếu “nguyên liệu thô” carbon để tổng hợp các phân tử carbohydrate mới. Đồng thời, quá trình hô hấp tăng cường và đường có trong nhựa tế bào bị oxy hóa. Do đó, lượng carbohydrate dự trữ trong thực vật đang ăn kiêng (kali) không được bổ sung mà được tiêu thụ. Quả của những cây như vậy - điều này đặc biệt dễ nhận thấy ở quả - sẽ kém ngọt hơn so với những cây được bón một lượng kali bình thường. Tinh bột cũng là một loại carbohydrate nên hàm lượng của nó trong trái cây bị ảnh hưởng rất nhiều bởi kali.
Nhưng đó không phải là tất cả. Cây nhận đủ kali chịu được hạn hán và mùa đông băng giá dễ dàng hơn. Điều này được giải thích là do kali ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ nước và trương nở của các chất keo trong tế bào thực vật. Không có đủ kali - các tế bào hấp thụ và giữ độ ẩm kém hơn, co lại và chết.
Ion kali cũng ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa nitơ. Khi thiếu kali, lượng amoniac dư thừa sẽ tích tụ trong tế bào. Điều này có thể dẫn đến ngộ độc và chết cây.
Người ta đã đề cập rằng kali cũng ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của thực vật và việc tăng cường hô hấp không chỉ ảnh hưởng đến hàm lượng carbohydrate. Hô hấp càng mạnh thì tất cả các quá trình oxy hóa càng diễn ra mạnh mẽ và nhiều chất hữu cơ được chuyển hóa thành axit hữu cơ. Axit dư thừa có thể gây ra sự phân hủy protein. Sản phẩm của quá trình phân hủy này là môi trường rất thuận lợi cho nấm và vi khuẩn phát triển. Đó là lý do tại sao trong thời kỳ thiếu kali, cây trồng thường bị ảnh hưởng bởi bệnh tật và sâu bệnh nhiều hơn. Trái cây và rau quả chứa các sản phẩm phân hủy protein không chịu được vận chuyển tốt và không thể bảo quản được lâu.
Nói một cách dễ hiểu, nếu bạn muốn có được trái cây ngon và được bảo quản tốt, hãy cho cây ăn nhiều kali. Và đối với ngũ cốc, kali còn quan trọng vì một lý do nữa: nó làm tăng độ bền của rơm và do đó ngăn ngừa hạt bị đổ...
Phân kali
Thực vật hút một lượng lớn kali từ đất mỗi năm.
Loại phân kali rẻ nhất (thực sự miễn phí) và đồng thời có chất lượng tuyệt vời là tro bếp. Nó chứa kali ở dạng kali K 2 CO 3 . Thành phần tro của các loại cây khác nhau không giống nhau. Kali nhiều nhất có trong tro hướng dương - 36,3% K 2 O (hàm lượng kali trong phân kali thường được chuyển hóa thành K 2 O). Có ít kali oxit hơn đáng kể trong tro củi - từ 3,2% (củi vân sam) đến 13,8% (củi bạch dương). Thậm chí còn có ít kali hơn trong tro than bùn.
Tất nhiên, chỉ tro không thể thỏa mãn cơn đói kali của cây trồng. Phân kali quan trọng nhất là muối kali tự nhiên, chủ yếu là sylvinite và kainite. Sylvinite là một khoáng chất rất phổ biến. Thành phần của nó được biểu thị bằng công thức tôi KCl N NaCl. Ngoài natri và kali clorua, nó còn chứa tạp chất canxi, magiê và các nguyên tố khác. Thông thường trong sylvinite có 14...18% K 2 O. Trong kainite KCl · MgSO 4 · 3H 2 O có ít kali oxit hơn - 10...12%.
Một phần đáng kể muối kali tự nhiên được chế biến thành sản phẩm kỹ thuật - kali clorua (hàm lượng kali tính theo K 2 O 50...62%).
Kali clorua thu được từ sylvinite bằng phương pháp hấp hoặc tuyển nổi. Đầu tiên dựa trên độ hòa tan khác nhau của KCl và NaCl trong nước ở nhiệt độ cao. Thứ hai là về độ thấm ướt khác nhau của các chất này.
Phương pháp đầu tiên được sử dụng rộng rãi hơn. Ở nhiệt độ bình thường, độ hòa tan của kali và natri clorua gần như giống nhau. Khi nhiệt độ tăng, độ hòa tan của NaCl hầu như không thay đổi, nhưng độ hòa tan của KCl tăng lên rất nhiều. Dung dịch bão hòa của cả hai muối được chuẩn bị ở nơi lạnh, sau đó được đun nóng và xử lý sylvinite. Trong trường hợp này, dung dịch được bão hòa thêm kali clorua và một phần muối ăn bị dịch chuyển khỏi dung dịch, kết tủa và được tách ra bằng cách lọc. Dung dịch được làm lạnh và lượng kali clorua dư thừa sẽ kết tinh ra khỏi dung dịch. Các tinh thể được tách ra bằng máy ly tâm và sấy khô, còn rượu mẹ được sử dụng để xử lý một phần sylvinite mới.
Kali clorua kỹ thuật được sử dụng độc lập và hỗn hợp với muối kali tự nhiên.
Kali sunfat K2SO4 đắt tiền hơn nhưng không hút ẩm và không đóng bánh cũng được sử dụng làm phân bón. Phân bón này có thể được sử dụng trên bất kỳ loại đất nào. Và các ion clo do kali clorua đưa vào rõ ràng là không mong muốn đối với một số loại đất. Chúng cũng chống chỉ định đối với một số loại cây. Sự dư thừa ion Cl làm giảm hàm lượng tinh bột trong củ khoai tây, làm giảm chất lượng sợi lanh, khiến đào, nho và các loại trái cây họ cam quýt trở nên chua hơn.
Vì vậy, bằng cách bón phân cho trái đất bằng kali clorua, chúng ta đồng thời làm mọi cách để cải thiện và... làm xấu đi chất lượng của trái cây trong tương lai. Điều thứ hai có thể tránh được nếu bạn sử dụng các phương pháp bổ sung muối kali hợp lý, dựa trên cơ sở hóa học.
Các ion clo, không giống như các ion kali, không được đất hấp thụ: chúng dễ dàng bị nước ngầm cuốn trôi và đưa vào các tầng thấp hơn. Vì vậy, để giữ lại kali trong đất nhưng loại bỏ clo, cần bón phân kali có chứa clo vào đất vào mùa thu. Trong khi hạt nảy mầm và hệ thống rễ bắt đầu hấp thụ các ion từ đất, những cơn mưa mùa thu và nước tan sẽ có thời gian đưa ion clo vào sâu hơn.
Nhân tiện, bất kỳ loại phân kali nào cũng không nên chỉ rải đều trên ruộng mà nên kết hợp với máy cày đến độ sâu cày - điều này hiệu quả hơn nhiều.
Trong thực hành nông nghiệp, người ta thường bón từ 30 đến 90 kg K 2 O cho mỗi ha cây trồng. Nhưng những liều lượng này rất có điều kiện, vì nhu cầu phân kali không chỉ được xác định bởi thành phần của đất mà còn bởi loại cây trồng được gieo trên cánh đồng này. Củ cải đường, khoai tây, các loại đậu, hoa hướng dương và kiều mạch cần nhiều kali hơn lúa mì, lúa mạch đen và lúa mạch.
Các nhà nông học tin rằng, trong điều kiện thuận lợi, trung bình một kg K 2 O giúp tăng năng suất như sau: ngũ cốc - từ 3 đến 8 kg, khoai tây - 35 kg, củ cải đường - 40 kg.
Nước ta có trữ lượng muối kali giàu nhất thế giới (vùng Solikamsk - Bereznykov). Năm 1975, ngành nông nghiệp nước này đã nhận được hơn 12 triệu tấn phân kali. Con số này gấp 12 lần so với năm 1950 và gấp 2,6 lần so với năm 1965.
Kali - cho con người
Trên thực tế, mọi thứ được mô tả ở trên cũng liên quan đến chủ đề “kali cho con người”. Và ở đây, nói ngắn gọn về vai trò sinh học của nguyên tố số 19 đối với đời sống của sinh vật sống phức tạp nhất trên Trái đất.
Người ta đã chứng minh rằng muối kali không thể được thay thế trong cơ thể con người bằng bất kỳ loại muối nào khác. Kali chủ yếu được tìm thấy trong máu và nguyên sinh chất của tế bào. Gan và lá lách rất giàu kali. Vai trò của nguyên tố này trong việc điều chỉnh hoạt động của enzyme là rất đáng kể.
Chúng ta không được quên vai trò khác của kali trong cuộc sống. Kali tự nhiên bao gồm ba đồng vị: hai đồng vị ổn định - 39 K và 41 K và một đồng vị phóng xạ - 40 K với chu kỳ bán rã khoảng 1,3 tỷ năm. Đồng vị này được tìm thấy trong các sinh vật sống và bức xạ của nó đóng góp đáng kể vào tổng lượng bức xạ (nền) tự nhiên...
Cơ thể trẻ em cũng giống như một cây non, cần nhiều kali hơn cơ thể người lớn. Nhu cầu kali hàng ngày đối với trẻ em là 12...13 mg mỗi 1 kg cân nặng và đối với người lớn - 2...3 mg, tức là. Ít hơn 4...6 lần.
Một người nhận được hầu hết lượng kali cần thiết từ thực phẩm có nguồn gốc thực vật. Thiếu kali ảnh hưởng đến các hệ thống và cơ quan khác nhau cũng như quá trình trao đổi chất.
Rõ ràng, Alexander Evgenievich Fersman, người đã viết trong một trong những cuốn sách của mình: “kali là nền tảng của sự sống,” đã không phóng đại quá nhiều.
Gặp kali?
Nếu trong nhà kho, trạm vận chuyển hàng hóa mà bạn nhìn thấy những hộp thép có dòng chữ: “Dễ cháy!”, “Nước nổ” thì rất có thể bạn đã gặp phải kali.
Nhiều biện pháp phòng ngừa được thực hiện khi vận chuyển kim loại này. Vì vậy, khi mở hộp thép ra, bạn sẽ không thấy kali mà sẽ thấy những lon thép được đậy kín cẩn thận. Chúng chứa kali và khí trơ - môi trường duy nhất an toàn cho kali. Một lượng lớn kali được vận chuyển trong các thùng kín dưới áp suất khí trơ 1,5 atm.
Tại sao cần có kim loại kali?
Kim loại kali được sử dụng làm chất xúc tác trong sản xuất một số loại cao su tổng hợp, cũng như trong thực hành trong phòng thí nghiệm. Gần đây, ứng dụng chính của kim loại này là sản xuất kali peroxit K 2 O 2, dùng để tái tạo oxy. Hợp kim của kali với natri đóng vai trò làm chất làm mát trong lò phản ứng hạt nhân và trong sản xuất titan làm chất khử.
Từ muối và kiềm
Kali thường thu được trong phản ứng trao đổi kali hydroxit nóng chảy và natri kim loại: KOH + Na → NaOH + K. Quá trình diễn ra trong cột chưng cất niken ở nhiệt độ 380...440°C. Nguyên tố số 19 cũng được điều chế từ kali clorua theo cách tương tự, chỉ trong trường hợp này nhiệt độ của quá trình cao hơn - 760...800°C. Ở nhiệt độ này, cả natri và kali đều biến thành hơi nước và kali clorua (có chất phụ gia) tan chảy. Hơi natri đi qua muối nóng chảy và hơi kali thu được sẽ ngưng tụ. Hợp kim natri-kali cũng được điều chế bằng phương pháp tương tự. Thành phần của hợp kim phần lớn phụ thuộc vào điều kiện của quá trình.
Chuyện gì xảy ra nếu...
Đây là lần đầu tiên bạn làm việc với kim loại kali.
Cần phải nhớ tính phản ứng cao của kim loại này, rằng kali bốc cháy từ một vết nước nhỏ nhất. Khi làm việc với kali, hãy nhớ đeo găng tay cao su và kính an toàn, hoặc tốt hơn là đeo khẩu trang che toàn bộ khuôn mặt. Một lượng lớn kali được xử lý trong các buồng đặc biệt chứa đầy nitơ hoặc argon. (Tất nhiên là trong những bộ đồ du hành vũ trụ đặc biệt.)
Và nếu kali bốc cháy, nó sẽ bị dập tắt không phải bằng nước mà bằng soda hoặc muối ăn.
Có ion kali trong dung dịch không?
Nó không khó để tìm ra. Nhúng vòng dây vào dung dịch rồi đặt vào ngọn lửa của bếp gas. Nếu có kali, ngọn lửa sẽ chuyển sang màu tím, mặc dù không sáng bằng màu vàng do hợp chất natri tạo ra cho ngọn lửa.
Việc xác định hàm lượng kali trong dung dịch sẽ khó khăn hơn. Kim loại này có ít hợp chất không tan trong nước. Thông thường, kali được kết tủa dưới dạng perchlorate - một loại muối của axit perchloric rất mạnh HClO 4. Nhân tiện, kali peclorat là một chất oxy hóa rất mạnh và do đó được sử dụng trong sản xuất một số chất nổ và nhiên liệu tên lửa.
Kali xyanua dùng để làm gì?
Để chiết xuất vàng và bạc từ quặng. Để mạ vàng và mạ bạc các kim loại cơ bản. Để thu được nhiều chất hữu cơ. Đối với thép thấm nitơ - điều này giúp bề mặt của nó có độ bền cao hơn.
Thật không may, chất rất cần thiết này lại cực kỳ độc hại. Và KCN trông khá vô hại: những tinh thể nhỏ màu trắng pha chút nâu hoặc xám.
Chrompeak là gì?
Chính xác hơn là kali crom. Đây là những tinh thể màu cam có thành phần K 2 Cr 2 O 7. Chrompic được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm và dung dịch của nó được sử dụng để thuộc da “crom”, cũng như chất gắn màu để nhuộm và in vải. Dung dịch crom trong axit sulfuric là hỗn hợp crom được sử dụng trong tất cả các phòng thí nghiệm để rửa dụng cụ thủy tinh.
Tại sao bạn cần xút kali?
Thực sự, tại sao? Xét cho cùng, tính chất của chất kiềm này và xút rẻ hơn gần như giống nhau. Các nhà hóa học chỉ phát hiện ra sự khác biệt giữa các chất này vào thế kỷ 18. Sự khác biệt dễ nhận thấy nhất giữa NaOH và KOH là kali hydroxit thậm chí còn hòa tan trong nước nhiều hơn natri hydroxit. KOH thu được bằng cách điện phân dung dịch kali clorua. Để giữ lượng phụ gia clorua ở mức tối thiểu, người ta sử dụng catốt thủy ngân. Nhưng chất này chủ yếu cần thiết như một sản phẩm ban đầu để sản xuất các loại muối kali khác nhau. Ngoài ra, kali ăn da không thể thiếu trong sản xuất xà phòng lỏng, một số thuốc nhuộm và hợp chất hữu cơ. Dung dịch kali ăn da được sử dụng làm chất điện phân trong pin kiềm.
Tiêu muối hay tiêu muối?
Chính xác hơn - muối tiêu. Đây là tên gọi chung của muối nitrat của kim loại kiềm và kiềm thổ. Nếu họ chỉ đơn giản nói "saltpeter" (không phải "natri" hay "canxi" hay "amoni", mà chỉ đơn giản là "saltpeter"), thì họ có nghĩa là kali nitrat. Nhân loại đã sử dụng chất này hơn một nghìn năm để sản xuất ra loại bột màu đen. Ngoài ra, muối tiêu là loại phân bón kép đầu tiên: trong ba nguyên tố quan trọng nhất đối với cây trồng, nó có chứa hai nguyên tố - nitơ và kali. Đây là cách D.I. mô tả về muối tiêu. Mendeleev trong “Cơ sở hóa học”:
“Saltpeter là một loại muối không màu, có vị mát đặc biệt. Nó dễ dàng kết tinh thành các lăng trụ dài, có rãnh, hình thoi, lục giác ở các cạnh, kết thúc bằng các hình chóp giống nhau. Tinh thể của nó (trọng lượng riêng 1,93) không chứa nước. Ở nhiệt độ thấp (339°), muối tan chảy thành chất lỏng hoàn toàn không màu. Ở nhiệt độ thường, ở dạng rắn, KNO 3 không hoạt động và không bị biến đổi, nhưng ở nhiệt độ cao nó đóng vai trò là tác nhân oxy hóa rất mạnh, vì nó có thể giải phóng một lượng oxy đáng kể cho các chất trộn lẫn với nó. Nitre ném vào than nóng tạo ra sự cháy nhanh và hỗn hợp cơ học của nó với than nghiền sẽ bốc cháy khi tiếp xúc với vật nóng và tiếp tục tự cháy. Trong trường hợp này, nitơ được giải phóng và oxy của nitrat đi vào quá trình oxy hóa than, kết quả là thu được muối kali cacbonic (Có nghĩa là kali) và carbon dioxide...
Trong thực hành và công nghệ hóa học, saltpeter được sử dụng trong nhiều trường hợp như một tác nhân oxy hóa hoạt động ở nhiệt độ cao. Đây cũng là cơ sở để sử dụng nó cho thuốc súng thông thường, một hỗn hợp cơ học gồm lưu huỳnh, muối và than nghiền mịn.”
Các muối kali khác được sử dụng ở đâu và để làm gì?
Kali bromua KBr - trong nhiếp ảnh để bảo vệ âm bản hoặc bản in không bị che khuất.
Kali iodide KI - trong y học và làm thuốc thử hóa học. Kali florua KF - trong dòng luyện kim và đưa flo vào các hợp chất hữu cơ.
Kali cacbonat (kali) K 2 CO 3 - trong sản xuất thủy tinh và xà phòng, cũng như phân bón.
Kali photphat, đặc biệt là K 4 R 2 O 7 và K 5 R 3 O 10, được sử dụng làm thành phần của chất tẩy rửa.
Kali clorat (muối Berthollet) KClO 3 – dùng trong sản xuất diêm và pháo hoa.
Kali silicofluoride K 2 SiF 6 – dùng làm chất phụ gia khi tách các nguyên tố đất hiếm từ khoáng chất.
Kali sắt sunfua (muối máu màu vàng) K 4 Fe(CN) 6 3H 2 O - dùng làm chất gắn màu để nhuộm vải và trong nhiếp ảnh.
Tại sao kali được gọi là kali?
Từ này có nguồn gốc từ tiếng Ả Rập. Trong tiếng Ả Rập, al-kali có nghĩa là tro thực vật. Lần đầu tiên, kali được lấy từ kali ăn da, và kali ăn da được lấy từ kali cô lập từ tro thực vật... Tuy nhiên, trong tiếng Anh và các ngôn ngữ châu Âu khác, tên kali vẫn được giữ nguyên, do người phát hiện ra nó X đặt cho kali. Davy. Như bạn có thể đoán, từ này bắt nguồn từ từ “potash”.
Cái tên “kali” được đưa vào danh pháp hóa học của Nga vào năm 1831 bởi G.I. Hessom.
SỰ ĐỊNH NGHĨA
Kali- nguyên tố thứ mười chín của bảng tuần hoàn. Chỉ định - K từ tiếng Latin "kalium". Nằm ở chu kỳ 4, nhóm IA. Đề cập đến kim loại. Điện tích hạt nhân là 19.
Kali không tồn tại trong tự nhiên ở trạng thái tự do. Các khoáng chất kali quan trọng nhất là: sylvit KCl, sylvinite NaCl×KCl, Carnallite KCl×MgCl 2 ×6H 2 O, kainite KCl×MgSO 4 ×3H 2 O.
Ở dạng đơn giản, kali là một kim loại màu xám bạc sáng bóng (Hình 1) với mạng tinh thể tập trung vào vật thể. Một kim loại có hoạt tính đặc biệt: nó nhanh chóng bị oxy hóa trong không khí, tạo thành các sản phẩm phản ứng lỏng lẻo.
Cơm. 1. Kali. Vẻ bề ngoài.
Trọng lượng nguyên tử và phân tử của kali
Khối lượng phân tử tương đối của chất (Mr) là con số cho thấy khối lượng của một phân tử nhất định lớn hơn 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon bao nhiêu lần, và khối lượng nguyên tử tương đối của một nguyên tố(A r) - khối lượng trung bình của các nguyên tử của một nguyên tố hóa học lớn hơn 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon bao nhiêu lần.
Vì ở trạng thái tự do, kali tồn tại ở dạng phân tử K đơn nguyên tử nên giá trị khối lượng nguyên tử và phân tử của nó trùng nhau. Chúng bằng 39,0983.
Đồng vị kali
Được biết, trong tự nhiên kali có thể được tìm thấy ở dạng hai đồng vị ổn định 39 K và 41 K. Số khối của chúng lần lượt là 39 và 41. Hạt nhân của nguyên tử đồng vị kali 39 K chứa 19 proton và 20 neutron, và đồng vị 41 K chứa cùng số proton và 22 neutron.
Có các đồng vị nhân tạo của kali có số khối từ 32 đến 55, trong đó ổn định nhất là 40 K với chu kỳ bán rã 1,248 × 10 9 năm.
Ion kali
Ở mức năng lượng bên ngoài của nguyên tử kali có một electron, đó là electron hóa trị:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 .
Do sự tương tác hóa học, kali nhường electron hóa trị duy nhất của nó, tức là là người cho nó và biến thành ion tích điện dương:
K 0 -1e → L + .
Phân tử và nguyên tử kali
Ở trạng thái tự do, kali tồn tại ở dạng phân tử đơn nguyên tử L. Chúng ta hãy trình bày một số tính chất đặc trưng của nguyên tử và phân tử kali:
Ví dụ về giải quyết vấn đề
VÍ DỤ 1
VÍ DỤ 2
| Bài tập | Tính khối lượng kali hydroxit cần thiết để pha chế 20 ml dung dịch kiềm (khối lượng KOH 20%, khối lượng riêng 1,22 g/ml). |
| Giải pháp | Hãy tìm khối lượng của dung dịch kali hydroxit: Trong tự nhiên, kali chỉ được tìm thấy khi kết hợp với các nguyên tố khác, ví dụ như trong nước biển, cũng như trong nhiều khoáng chất. Nó oxy hóa rất nhanh trong không khí và rất dễ tham gia vào các phản ứng hóa học, đặc biệt là với nước, tạo thành chất kiềm. Về nhiều tính chất, kali rất gần với natri, nhưng xét về mặt chức năng sinh học và khả năng sử dụng của tế bào sinh vật sống thì chúng có tính chất đối kháng. Lịch sử và nguồn gốc của tênCác hợp chất kali đã được sử dụng từ thời cổ đại. Do đó, việc sản xuất kali (được sử dụng làm chất tẩy rửa) đã tồn tại từ thế kỷ 11. Tro hình thành khi đốt rơm hoặc gỗ được xử lý bằng nước và dung dịch thu được (dung dịch kiềm) bay hơi sau khi lọc. Cặn khô, ngoài kali cacbonat, còn chứa kali sunfat K2SO4, soda và kali clorua KCl. Nơi sinhCác mỏ kali lớn nhất nằm ở Canada (nhà sản xuất PotashCorp), Nga (PJSC "Uralkali", Berezniki, Solikamsk, Lãnh thổ Perm, mỏ quặng kali Verkhnekamskoye), Belarus (PO "Belaruskali", Soligorsk, Starobinskoye quặng mỏ kali). Biên laiKali, giống như các kim loại kiềm khác, thu được bằng cách điện phân clorua hoặc kiềm nóng chảy. Vì clorua có nhiệt độ nóng chảy cao hơn (600-650 °C), nên quá trình điện phân kiềm nóng chảy thường được thực hiện bằng cách thêm soda hoặc kali (lên tới 12%). Trong quá trình điện phân clorua nóng chảy, kali nóng chảy thoát ra ở cực âm và clo thoát ra ở cực dương: K + + e − → K (\displaystyle (\mathsf (K^(+)+e^(-)\rightarrow K))) 2 C l − → C l 2 (\displaystyle (\mathsf (2Cl^(-)\rightarrow Cl_(2))))Trong quá trình điện phân kiềm, kali nóng chảy cũng thoát ra ở cực âm và oxy ở cực dương: 4 O H − → 2 H 2 O + O 2 (\displaystyle (\mathsf (4OH^(-)\rightarrow 2H_(2)O+O_(2))))Nước từ tan chảy bay hơi nhanh chóng. Để ngăn kali tương tác với clo hoặc oxy, cực âm được làm bằng đồng và một ống trụ bằng đồng được đặt phía trên nó. Kali thu được được thu thập ở dạng nóng chảy trong một hình trụ. Cực dương cũng được chế tạo dưới dạng hình trụ từ niken (để điện phân kiềm) hoặc từ than chì (để điện phân clorua). Các phương pháp khử nhiệt hóa học cũng có tầm quan trọng trong công nghiệp: N a + K O H → N 2 380 − 450 o C N a O H + K (\displaystyle (\mathsf (Na+KOH(\xrightarrow[(N_(2))](380-450^(o)C))NaOH+ K )))và khử kali clorua từ sự tan chảy với cacbua canxi, nhôm hoặc silicon. Tính chất vật lýKali là một kim loại màu bạc có độ bóng đặc trưng trên bề mặt mới hình thành. Rất nhẹ và dễ nóng chảy. Nó hòa tan tương đối tốt, tạo thành hỗn hống. Khi đưa vào ngọn lửa đốt, kali (cũng như các hợp chất của nó) tạo màu cho ngọn lửa có màu hồng tím đặc trưng. Tương tác với các chất đơn giảnKali ở nhiệt độ phòng phản ứng với oxy và halogen trong khí quyển; thực tế không phản ứng với nitơ (không giống như lithium và natri). Khi đun nóng vừa phải, nó phản ứng với hydro tạo thành hydrua (200-350 °C): 2 K + H 2 ⟶ 2 K H (\displaystyle (\mathsf (2K+H_(2)\longrightarrow 2KH))) 2 K + 2 N H 3 ⟶ 2 K N H 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (2K+2NH_(3)\longrightarrow 2KNH_(2)+H_(2))))Kim loại kali phản ứng với rượu tạo thành rượu: 2 K + 2 C 2 H 5 O H ⟶ 2 C 2 H 5 O K + H 2 (\displaystyle (\mathsf (2K+2C_(2)H_(5)OH\longrightarrow 2C_(2)H_(5)OK+H_ (2)\uparrow )))Alcoholat kim loại kiềm (trong trường hợp này là kali etanolat) là bazơ rất mạnh và được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ. Hợp chất oxyK + O 2 ⟶ K O 2 (\displaystyle (\mathsf (K+O_(2)\longrightarrow KO_(2))))Kali oxit có thể thu được bằng cách nung kim loại đến nhiệt độ không quá 180°C trong môi trường chứa rất ít oxy, hoặc bằng cách nung hỗn hợp kali superoxit với kali kim loại: K O 2 + 3 K ⟶ 2 K 2 O (\displaystyle (\mathsf (KO_(2)+3K\longrightarrow 2K_(2)O)))Kali oxit có tính chất cơ bản rõ rệt và phản ứng mạnh với nước, axit và oxit axit. Chúng không có ý nghĩa thực tế. Peroxide là loại bột màu trắng vàng, hòa tan trong nước, tạo thành chất kiềm và hydro peroxide: K 2 O 2 + 2 H 2 O ⟶ 2 K O H + H 2 O 2 (\displaystyle (\mathsf (K_(2)O_(2)+2H_(2)O\longrightarrow 2KOH+H_(2)O_(2) ))) 4 K O 2 + 2 H 2 O ⟶ 4 K O H + 3 O 2 (\displaystyle (\mathsf (4KO_(2)+2H_(2)O\longrightarrow 4KOH+3O_(2)\uparrow ))) 4 K O 2 + 2 C O 2 ⟶ 2 K 2 C O 3 + 3 O 2 (\displaystyle (\mathsf (4KO_(2)+2CO_(2)\longrightarrow 2K_(2)CO_(3)+3O_(2)\uparrow )))Khả năng trao đổi carbon dioxide lấy oxy được sử dụng trong mặt nạ phòng độc cách nhiệt và trên tàu ngầm. Một hỗn hợp cân bằng mol của kali superoxide và natri peroxide được sử dụng làm chất hấp thụ. Nếu hỗn hợp không cân bằng thì trong trường hợp dư natri peroxit, khí hấp thụ nhiều hơn khí thoát ra (khi hấp thụ hai thể tích CO 2 thì một thể tích O 2 thoát ra) và áp suất trong không gian hạn chế. sẽ giảm xuống, và trong trường hợp dư thừa kali superoxide (khi hấp thụ hai thể tích CO 2, ba thể tích O được giải phóng 2) lượng khí thoát ra nhiều hơn lượng hấp thụ và áp suất sẽ tăng lên. Trong trường hợp hỗn hợp cân bằng mol (Na 2 O 2:K 2 O 4 = 1:1), thể tích khí hấp thụ và khí thải ra sẽ bằng nhau (khi hấp thụ 4 thể tích CO 2 thì 4 thể tích khí O 2 được giải phóng ). Peroxit là chất oxy hóa mạnh nên được dùng để tẩy trắng vải trong ngành dệt may. Peroxide thu được bằng cách nung kim loại trong không khí không có carbon dioxide. Còn được gọi là kali ozonua KO 3, có màu đỏ cam. Nó có thể thu được bằng cách cho kali hydroxit phản ứng với ozon ở nhiệt độ không quá 20 °C: 4 K O H + 4 O 3 ⟶ 4 K O 3 + O 2 + 2 H 2 O (\displaystyle (\mathsf (4KOH+4O_(3)\longrightarrow 4KO_(3)+O_(2)+2H_(2)O)) )Kali ozonide là một tác nhân oxy hóa rất mạnh, ví dụ, nó oxy hóa lưu huỳnh nguyên tố thành sunfat và disulfate ở 50 °C: 6 K O 3 + 5 S ⟶ K 2 S O 4 + 2 K 2 S 2 O 7 (\displaystyle (\mathsf (6KO_(3)+5S\longrightarrow K_(2)SO_(4)+2K_(2)S_(2 )O_(7))))HydroxitKali hydroxit (hoặc kali ăn da) là các tinh thể cứng màu trắng đục, rất hút ẩm, tan chảy ở nhiệt độ 360°C. Kali hydroxit là một chất kiềm. Nó hòa tan tốt trong nước và giải phóng một lượng nhiệt lớn. Độ hòa tan của kali hydroxit ở 20 °C trong 100 g nước là 112 g. Ứng dụng
Kết nối quan trọng
Vai trò sinh họcKali là nguyên tố sinh học quan trọng nhất, đặc biệt là trong thế giới thực vật. Nếu đất thiếu kali cây trồng phát triển rất kém và năng suất giảm sút nên khoảng 90% lượng muối kali thu được được dùng làm phân bón. Ký hiệu là chữ Latinh K (từ tiếng Latin Kalium). Một số hợp chất kali (ví dụ, kali, chiết xuất từ tro gỗ) đã được biết đến từ thời cổ đại; tuy nhiên, bản thân kali chỉ được phát hiện vào năm 1807 bởi nhà hóa học người Anh Humphry Davy, người đã đặt tên cho nguyên tố hóa học mới là “kali” (đồng nghĩa với kali cacbonat đã được biết đến - kali cacbonat K 2 CO 3). Năm 1809, nhà khoa học người Đức Ludwig Wilhelm Hilbert đã đề xuất cái tên “kali” (từ tiếng Ả Rập al-kali - potash), loại cây này đã bén rễ thành công. Kali có tầm quan trọng rất lớn đối với sức khỏe con người; ngay cả những thay đổi nhỏ về hàm lượng kali trong cơ thể cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của nó. Chúng ta hãy xem tại sao cơ thể con người lại cần kali, tại sao sự thiếu hụt kali lại nguy hiểm và ngược lại, nồng độ quá mức của nó? Buổi sáng đã đến với tất cả mọi người, còn bạn thì không? Công việc đang gấp rút, bạn mệt mỏi và thần kinh căng thẳng? Tất nhiên, bạn cần phải vui lên, chỉ có cà phê mới có thể giúp bạn vui lên. Ngày làm việc đã kết thúc nhưng tâm trạng của bạn vẫn chưa được cải thiện? Bạn có nghĩ rằng bạn có thể dùng đến rượu để thoát khỏi tâm trạng bảnh bao và ăn nó với sô cô la không? Sau đó, câu hỏi là – bạn cảm thấy thế nào? Bạn có lo lắng về thần kinh và mệt mỏi nói chung? Vâng, caffeine tiếp thêm sinh lực cho bạn. Nhưng trong bao lâu? Vấn đề đã được xác định - cơ thể bị suy yếu do lạm dụng đồ ngọt, hoạt động thể chất và đồ uống có cồn. Kết quả là, một nguyên tố vi lượng có giá trị như kali bị mất đi, giúp cơ bắp săn chắc, mang lại sức sống và đảm bảo tâm trạng tốt. Điều này không xảy ra “đột ngột”. Cà phê và tất cả các loại đồ uống lợi tiểu chỉ cần rửa sạch nguyên tố vi lượng này ra khỏi cơ thể, rượu và các sản phẩm có chứa đường sẽ làm chậm quá trình hấp thụ của nó. Triệu chứng cơ thể thiếu kaliNếu một vết bầm tím xuất hiện trên cơ thể sau những cú chạm nhẹ, những cảm giác đau đớn chưa được biết đến cho đến nay bắt đầu xuất hiện ở các cơ - đây cũng là sự giảm sự hiện diện của kali trong cơ thể. Bạn có thể khỏi bệnh trong một thời gian nhờ thành phần dinh dưỡng theo tỷ lệ 1:1 của mật ong và giấm táo. Bằng cách xoa dung dịch này lên các cơ bị đau, do giấm được hấp thụ tốt nên các mô sẽ được cung cấp kali. Thiếu kali cũng có thể bao gồm các triệu chứng như chuột rút vô cớ và xuất hiện các mạch máu nhỏ bị vỡ. Nếu bạn muốn cảm thấy khỏe mạnh, hãy tìm hiểu càng nhiều càng tốt về nguyên tố vi lượng này. Khi có những triệu chứng đầu tiên của bệnh, nhiều người chạy đến hiệu thuốc. Nhưng nếu không có lời khuyên của bác sĩ chuyên khoa, tốt hơn hết là bạn không nên thực hiện bất kỳ biện pháp nào. Để điều trị tình trạng thiếu kali trong cơ thể, cần phải xét nghiệm máu chi tiết, vì lượng kali dư thừa trong cơ thể góp phần gây ra các bệnh nghiêm trọng hơn tình trạng thiếu hụt. Tăng kali máu rất nguy hiểm cho sức khỏe. Mất nước, khó chịu ở dạ dày, buồn ngủ, rối loạn nhịp tim và mất định hướng có thể xảy ra. Tình trạng này xảy ra khi dùng thuốc chống ung thư và một số loại thuốc chống viêm. Chỉ có bác sĩ kê đơn điều trị và đưa ra khuyến nghị về việc tiêu thụ các loại thực phẩm cần thiết. Nếu bạn không muốn tạo gánh nặng cho những người thân thiết về vấn đề sức khỏe của mình, hãy dùng các sản phẩm có chứa kali. Kali trong thực phẩmCó một công thức tuyệt vời giúp bạn tăng hàm lượng kali trong cơ thể mà bà của chúng ta đã biết - vào buổi sáng khi bụng đói, hãy uống một thìa cà phê mật ong pha loãng trong một cốc nước đun sôi. Ngày nay nó đã được cải thiện. Bây giờ, nên uống cùng một lượng nước đun sôi, nhưng có thêm một thìa cà phê mật ong và giấm táo, vì kali được tìm thấy với số lượng lớn nhất trong các sản phẩm này. Nên uống thức uống này suốt cả ngày, trước mỗi bữa ăn, thành từng ngụm nhỏ. Hàm lượng kali tồn tại với số lượng đáng kể không chỉ trong giấm táo và mật ong mà còn có trong cám lúa mì và men. Tùy thuộc vào hoạt động thể chất và trọng lượng cơ thể, lượng kali hàng ngày của mỗi người hoàn toàn là của từng cá nhân. Không khó để duy trì nó nếu bạn ăn những thực phẩm phù hợp. Kali được tìm thấy trong cả thịt và các sản phẩm thực vật và là thành phần của tất cả thực vật và động vật. Tất cả các sinh vật biển đều lấy kali từ nước. Cây ăn quả, các loại hạt, cây rau và ngũ cốc lấy chất này từ đất. Làm thế nào để bổ sung kali cho cơ thể bằng cách học cách hiểu các sản phẩm có khoáng chất vô giá này? Chúng tôi chia chúng thành một nhóm thực vật và một nhóm động vật. Trong thế giới thực vật, quả óc chó và hạt điều kém hơn so với các loại mơ khô, nho khô và mận khô cùng loại. Trong trái cây sấy khô, nho khô, quả sung và các loại mận khô tương tự dẫn đầu. Để duy trì lượng kali hàng ngày trong cơ thể vào mùa hè, việc bổ sung rau và thảo mộc vào chế độ ăn là đủ. Nên ưu tiên các loại quả mọng tươi, củ cải, cà chua, dưa chuột, cà rốt và bí xanh hơn các sản phẩm đóng hộp. Chúng ta phải nhớ rằng kali được giữ lại rất lâu trong rau và trái cây - nên rửa và gọt vỏ trước khi sử dụng. Khoai tây hấp hoặc nướng trong lò sẽ tốt cho sức khỏe hơn khoai tây luộc. Đừng để trái cây và rau quả đã cắt trong thời gian dài - ở dạng này chúng sẽ nhanh chóng mất kali. Để bổ sung kali cho cơ thể, nên sử dụng các loại trái cây: dưa, cam, chuối, dưa hấu và bạn có thể đa dạng hóa thực đơn bằng cách chế biến các loại cocktail trái cây mọng, nước ép tươi và xay nhuyễn từ chúng. Vào mùa đông, các sản phẩm động vật sẽ giúp bổ sung kali cho cơ thể: phô mai, gan, cá và tất cả các sản phẩm thịt và sữa khác. Để bình thường hóa cân bằng axit-bazơ, duy trì cân bằng nước và bình thường hóa nồng độ thẩm thấu của máu trong cơ thể con người, kali luôn liên kết chức năng với natri và magiê. Chỉ bằng cách này, tim mới hoạt động không bị rối loạn, não sẽ nhận đủ oxy và tình trạng mệt mỏi, mệt mỏi mãn tính sẽ biến mất. Nói một cách dễ hiểu, đừng đợi tiếng chuông báo động vang lên cảnh báo cơ thể có trục trặc, hãy chăm sóc bản thân trước. (Kalium) K, nguyên tố hóa học 1 (Ia) thuộc nhóm Bảng tuần hoàn, thuộc nguyên tố kiềm. Số nguyên tử 19, khối lượng nguyên tử 39,0983. Nó bao gồm hai đồng vị ổn định 39 K (93,259%) và 41 K (6,729%), cũng như một đồng vị phóng xạ 40 K có chu kỳ bán rã ~10 9 năm. Đồng vị này đóng một vai trò đặc biệt trong tự nhiên. Tỷ lệ của nó trong hỗn hợp các đồng vị chỉ là 0,01%, nhưng nó là nguồn cung cấp gần như toàn bộ argon 40 Ar có trong khí quyển trái đất, được hình thành trong quá trình phân rã phóng xạ 40 K. Ngoài ra, 40 K còn có trong mọi sinh vật sống. sinh vật, có thể có ảnh hưởng nhất định đến sự phát triển của chúng. Đồng vị 40 K được sử dụng để xác định tuổi của đá bằng phương pháp kali-argon. Đồng vị nhân tạo 42 K có chu kỳ bán rã 15,52 năm được dùng làm chất đánh dấu phóng xạ trong y học và sinh học. Trạng thái oxy hóa +1. Các hợp chất kali đã được biết đến từ thời cổ đại. Kali cacbonat K 2 CO 3 từ lâu đã được phân lập từ tro gỗ. Kim loại kali được điều chế bằng cách điện phân kali hydroxit (KOH) nóng chảy vào năm 1807 bởi nhà hóa học và vật lý học người Anh Humphry Davy. Cái tên "kali" do Davy chọn phản ánh nguồn gốc của nguyên tố này trong kali. Tên Latin của nguyên tố này có nguồn gốc từ tên tiếng Ả Rập của kali “al-kali”. Từ “kali” được đưa vào danh pháp hóa học của Nga vào năm 1831 bởi học giả Hermann Hess (1802–1850) ở St. Petersburg. Figurovsky N.A. Khám phá các yếu tố và nguồn gốc tên của chúng. M., Nauka, 1970 Tìm thấy " KALI" bật |