Калий с водой наблюдения

Калий: способы получения и химические свойства

Калий К — это щелочной металл. Серебристо-белый, мягкий, легкоплавкий.

Относительная молекулярная масса Mr = 39,098; относительная плотность для твердого состояния d = 0,8629; относительная плотность для жидкого состояния d = 0,83; t_пл = 63, 51º C; t_кип = 760º C.

Способ получения

1. Калий получают в промышленности путем разложения гидрида калия при температуре 400º С в вакууме, при этом образуются калий и водород :

2KH = 2K + H₂

2. В результате электролиза жидкого гидроксида калия образуются калий, кислород и вода :

4KOH → 4K + O₂↑ + 2H₂O

Качественная реакция

Качественная реакция на калий — окрашивание пламени солями калия в фиолетовый цвет .

Химические свойства

1. Калий — сильный восстановитель . Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами :

1.1. Калий легко реагирует с водородом при 200–350º C образованием гидрида калия:

2K + H₂ = 2KH

1.2. Калий сгорает в кислороде с образованием надпероксида калия:

1.3. Калий активно реагирует при комнатной температуре с фтором, хлором, бромом и йодом . При этом образуются фторид калия, хлорид калия, бромид калия, йодид калия :

2K + F₂ = 2KF

2K + Cl₂ = 2KCl

2K + Br₂ = 2KBr

2K + I₂ = 2KI

1.4. С серой, теллуром и селеном реагирует при температуре 100–200º C с образованием сульфида калия, селенида калия и теллурид калия :

2K + S = K₂S

2K + Se = K₂Se

2K + Te = K₂Te

1.5. Калий реагирует с фосфором при 200º C в атмосфере аргона с образованием фосфида калия:

3K + P = K₃P

2. Калий активно взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Калий реагирует с водой . Взаимодействие натрия с водой приводит к образованию щелочи и газа водорода:

2K 0 + 2 H₂ O = 2 K + OH + H₂ 0

2.2. Калий взаимодействует с кислотами . При этом образуются соль и водород.

2.2.1. Ка лий реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид калия и водород :

2K + 2HCl = 2KCl + H₂ ↑

2.2.2. При взаимодействии с разбавленной с ерной кислотой образуется сульфат калия, сероводород и вода:

2.2.3. Реагируя с азотной кислотой калий образует нитрат калия, можно образовать газ оксид азота (II), газ оксид азота (I), газ азот и воду.

2.2.4. В результате реакции насыщенной сероводородной кислоты и калия в бензоле образуется осадок гидросульфид калия и газ водород:

2K + 2H₂S = 2KHS↓ + H₂↑

2.3. Калий при температуре 65–105º C может реагировать с аммиаком , при этом образуются амид натрия и водород:

2.4. Калий может взаимодействовать с гидроксидами:

Например , Калий взаимодействует с гидроксидом калия при температуре 450º С, при этом образуется оксид калия и водород:

2K + 2KOH = 2K₂O + H₂

Источник

Свойства калия и его взаимодействие с водой

Почему его нельзя хранить на открытом воздухе

Калий — девятнадцатый элемент периодической таблицы Менделеева, относится к щелочным металлам. Это простое вещество, которое при нормальных условиях пребывает в твердом агрегатном состоянии. Закипает калий при температуре 761 °С. Температура плавления элемента — 63 °С. Калий имеет серебристо-белую окраску с металлическим блеском.

Химические свойства калия

Калий — элемент, обладающий высокой химической активностью, поэтому его нельзя хранить на открытом воздухе: щелочной металл моментально вступает в реакцию с окружающими веществами. Этот химический элемент относится к I группе и IV периоду таблицы Менделеева. Калий обладает всеми характерными для металлов свойствами.

Он взаимодействует с простыми веществами, к которым относятся галогены (бром, хлор, фтор, иод) и фосфор, сера, азот и кислород. Взаимодействие калия с кислородом называется окислением. В течение этой химической реакции кислород и калий расходуются в молярном соотношении 4:1, в результате чего образуется оксид калия в количестве двух частей. Такое взаимодействие можно выразить уравнением реакции:

Во время горения калия наблюдается пламя ярко-фиолетового цвета.

Такое взаимодействие считается качественной реакцией на определение калия. Реакции калия с галогенами называются в соответствии с названиями химических элементов: это фторирование, иодирование, бромирование, хлорирование. Такие взаимодействия являются реакциями присоединения. Пример — реакция между калием и хлором, в результате которой образуется хлорид калия. Для проведения такого взаимодействия берут два моля калия и один моль хлора. В результате образуется два моля калия:

При горении на открытом воздухе калий и азот расходуются в молярном соотношении 6:1. В результате такого взаимодействия образуется нитрид калия в количестве двух частей:

Соединение представляет собой кристаллы зелено-черного цвета. С фосфором калий реагирует по такому же принципу. Если взять 3 моля калия и 1 моль фосфора, получится 1 моль фосфида:

Калий реагирует с водородом, образуя гидрид:

Все реакции присоединения происходят при высоких температурах

Взаимодействие калия со сложными веществами

К сложным веществам, с которыми вступает в реакцию калий, относятся вода, соли, кислоты и оксиды. Так как калий — активный металл, он вытесняет атомы водорода из их соединений. Пример — реакция, происходящая между калием и соляной кислотой. Для ее проведения берется по 2 моля калия и кислоты. В результате реакции образуется 2 моля хлорида калия и 1 моль водорода:

2К + 2НСІ = 2КСІ + Н₂

Более детально стоит рассмотреть процесс взаимодействия калия с водой. Калий бурно взаимодействует с водой. Он движется по поверхности воды, его подталкивает выделяющийся водород:

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂↑

В ходе реакции в единицу времени выделяется много тепла, что приводит к воспламенению калия и выделяющегося водорода. Это очень интересный процесс: при контакте с водой калий мгновенно воспламеняется, фиолетовое пламя потрескивает и быстро передвигается по поверхности воды. В конце реакции происходит вспышка с разбрызгиванием капель горящего калия и продуктов реакции.

Основной конечный продукт реакции калия с водой — гидроксид калия (щелочь). Уравнение реакции калия с водой:

4K + 2H₂O + O₂ = 4KOH

Внимание! Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно!

При неправильном проведении эксперимента можно получить ожог щелочью. Для реакции обычно используют кристаллизатор с водой, в который помещают кусочек калия. Как только водород прекращает горение, многие хотят заглянуть в кристаллизатор. В этот момент происходит завершающая стадия реакции калия с водой, сопровождающаяся слабым взрывом и разбрызгиванием образовавшейся горячей щелочи. Поэтому в целях безопасности стоит держаться на некотором расстоянии от лабораторного стола, пока реакция не завершится полностью. Здесь вы найдете самые зрелищные опыты, которые можно проводить с детьми дома.

Строение калия

Атом калия состоит из ядра, в котором содержатся протоны и нейтроны, и электронов, вращающихся вокруг него. Количество электронов всегда равно количеству протонов, находящихся внутри ядра. При отсоединении электрона или при присоединении к атому он перестает быть нейтральным и превращается в ион. Ионы делятся на катионы и анионы. Катионы обладают положительным зарядом, анионы — отрицательным. При присоединении к атому электрона он превращается в анион; если же один из электронов покидает свою орбиту, нейтральный атом превращается в катион.

Порядковый номер калия в периодической таблице Менделеева — 19. Значит, протонов в ядре химического элемента находится тоже 19. Вывод: электронов вокруг ядра расположено 19. Количество протонов в структуре атома определяется так: от атомной массы отнять порядковый номер химического элемента. Вывод: в ядре калия находится 20 протонов. Калий принадлежит к IV периоду, имеет 4 «орбиты», на которых равномерно располагаются электроны, пребывающие в постоянном движении. На первой «орбите» расположены 2 электрона, на второй — 8; на третьей и на последней, четвертой «орбите», вращается 1 электрон. Этим объясняется высокий уровень химической активности калия: его последняя «орбита» не заполнена полностью, поэтому элемент стремится соединиться с другими атомами. В результате электроны последних орбит двух элементов станут общими.

Источник

Калий в питьевой воде

Человек, как существо, вышедшее в свое время из воды и состоящее из неё примерно на три четверти, нуждается в ее постоянном пополнении. Без этого жизнедеятельность индивида довольно быстро угасает. Но не всякая вода подходит для поддержания водного баланса. Грязная жидкость принесет больше вреда, чем пользы. Содержащиеся в ней опасные вещества негативно отражаются на здоровье потребителя. Это не только бактерии и вирусы, но и различные химические загрязнения. Например, щелочной металл калий.

Откуда калий в подземных водах и водопроводной воде

Как же калий оказывается в воде? В природной воде (преимущественно в подземных источниках) калий появляется после прохождения жидкости через различные геологические породы (полевые шпаты, слюда и т.д.) и попутного растворения солей. Кроме этого, активность живых организмов в почве и её выветривание тоже способствуют появлению калия в воде. Насыщенность минеральных удобрений калием приводит к тому, что дождевые стоки с обрабатываемых посевных площадей содержат высокую концентрацию калия. Бытовая и промышленная канализация тоже привносят свою негативную роль.

Нормы ПДК для калия в воде

Европейские стандарты устанавливают ПДК калия не выше 12 мг на 1 куб. дециметр питьевой воды. Российский норматив выше и составляет 20 миллиграмм. В речной воде калия не больше чем 18 мг/л, что соответствует норме. Подземные воды отличаются большим разнообразием концентрации, что обусловлено типами пород и глубиной залегания. Врачебная практика и научные исследования доказывают, что превышение ПДК по калию вредно для человека. Только абсолютно здоровые взрослые люди не ощущают никаких последствий от избытка калия в воде. Детям, больным и пожилым людям большое содержание калия в воде опасно и вредит здоровью.

Влияние калия в воде на организм человека

Существует две стороны влияния калия на организм человека: положительная и отрицательная. Позитив заключается в том, что калий обеспечивает работу различных систем человеческого организма. Среди них: сердечно-сосудистая и выделительная, костно-мышечная и нервная. Калий концентрируется внутри клеток тела и гарантирует их энергоснабжение, а также регулирует обмен веществ и стабилизирует давление крови. В противовес натрию, он выводит излишнюю воду из тканей организма. А при почечной недостаточности вода с калием показана к употреблению.

Нехватка этого металла, обусловленная недостаточным его поступлением с пищей, заболеванием, перегрузкой или излишком натрия, может приводить к:

• слабости мышц;
• депрессии и нервному истощению;
• нарушению репродуктивной функции;
• ухудшению функционирования почек и сердечно-сосудистой системы;
• снижению иммунитета;
• повышенной сухости кожи и волос.

Повышение (переизбыток) калия тоже опасно для человека. Признаками этого служат повышенная возбудимость и раздражительность, потливость и колики, нарушения выделительной функции почек и аритмия, высокий сахар в крови. ВОЗ утвердила перечень категорий, относящихся к группе риска, которым излишек калия может навредить:

• почечные больные и гипертоники;
• сердечники и страдающие ишемией;
• диабетики 1 типа, дети и старики.

Помимо этих категорий, у здоровых людей возможно развитие такой патологии, как гиперкалиемия (повышенное содержание минерала в крови). Этому подвержены алкоголики, люди с почечной недостаточностью и те, кто бесконтрольно употребляет пищевые добавки с калием или длительно соблюдает картофельную диету. Симптомами гиперкалиемии являются тошнота, слабость, усталость, неправильный ритм сердца и паралич. Для организма токсична доза в 6 грамм калия, а 14 граммов считаются смертельными.

Как определить содержания калия в воде

Косвенные признаки избытка калия в воде (по самочувствию) необходимо подтвердить химическим анализом в специализированной лаборатории. Концентрация ионов калия в воде определяется с помощью метода атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой. Это определено «Методикой выполнения измерений массовой концентрации элементов в пробах питьевой, природных, сточных вод и атмосферных осадков».

Как убрать калий из воды

Очистить воду от частиц калия не под силу ни одному бытовому фильтру, кроме устройств, основанных на принципе обратного осмоса. Они полностью очищают жидкость, поступающую по водопроводным трубам, от различных примесей в т.ч. калия и его солей. Достигается это при помощи полупроницаемой мембраны, на которую под давлением подается поток воды. Через поры мембраны обратного осмоса проходят только молекулы воды или более мелкие частицы. Все прочее (примеси и загрязнения) задерживается и сливается в канализацию. Получаемая жидкость кристальной чистоты по характеристикам схожа с талой водой, активно пропагандируемой, как самая полезная для здоровья.

Изначально обратноосмотические фильтры создавались для очистки морской воды, а сегодня такую установку можно увидеть не только на предприятии пищевой и химической промышленности, но и в подвале многоэтажного дома, и в коттедже. Промышленные системы обратного осмоса очищают большие объемы технологической воды в непрерывном режиме, могут устанавливаться как на различных предприятиях, так и на водоснабжение загородных домов. Бытовые системы осмоса для удаления калия из воды успешно помещаются в кухонный гарнитур под раковину.

В составе комплекта как промышленной, так и бытовой системы обратного осмоса входит:

• фильтры предварительной очистки;
• обратноосмотическая установка;
• финишные фильтры;
• накопительная емкость.

Долговечность и надежность работы комплекта обратноосмотической установки обеспечивается своевременной заменой фильтров и мембраны, которые необходимо осуществлять от полугода до 1 раза в два года (в зависимости от назначения).

Услуги нашей компании по определению и удалению калия из воды

Излишек примесей в водопроводной воде никогда не идет на пользу потребителю. Для того, чтобы избавить организм от вредного влияния опасных веществ, необходимо употреблять воду, которая безопасна для здоровья. Одним из наилучших способов очистить воду от излишка калия по праву считается фильтрация её через установки обратного осмоса.

Наша компания предлагает помощь в проведении химического анализа на содержания калия и других показателей, в подборе и приобретении системы обратного осмоса, которая обезопасит воду, поступающую в ваш дом или ваше предприятие. Квалифицированные сотрудники посоветуют подходящий вариант и сменные фильтры, которые смогут довести показатели калия до ПДК питьевой воды, ответят по телефону на интересующие вопросы.

Источник