Главная страница arrow-right Базы данных arrow-right База данных свойств веществ (поиск)
Карта сайта

Свойства вещества:

калий

Синонимы и иностранные названия:

potassium (англ.)

Тип вещества:

неорганическое

Внешний вид:

серебристо-бел. кубические кристаллы металла

Внешний вид при разных температурах:

сине-зелен. газ

Брутто-формула (по системе Хилла для органических веществ):

K

Формула в виде текста:

K

Молекулярная масса (в а.е.м.): 39,1

Температура плавления (в °C):

63,55

Температура кипения (в °C):

776

Температурные константы смесей (содержание в весовых процентах):


-12,5 °C (температура плавления эвтектической смеси) калий 77,2% натрий 22,8%
-78 °C (температура плавления эвтектической смеси) калий 22,14% натрий 4,16% цезий 73,7%

Растворимость (в г/100 г растворителя или характеристика):

аммиак жидкий: 45,56 (-50,38°C) [Лит.]
аммиак жидкий: 46,37 (-33,2°C) [Лит.]
аммиак жидкий: 49,05 (0°C) [Лит.]
анилин: растворим [Лит.]
вода: реагирует [Лит.]
галлий: 0,000004 (32°C) [Лит.]
галлий: 4 (500°C) [Лит.]
гексаметилфосфаттриамид: хорошо растворим [Лит.]
диэтиламин: не растворим [Лит.]
метиламин: 0,056 [Лит.]
ртуть: 0,31 (0°C) [Лит.]
ртуть: 0,8 (18°C) [Лит.]
ртуть: 0,48 (20°C) [Лит.]
ртуть: 0,54 (25°C) [Лит.]
ртуть: 1,03 (60°C) [Лит.]
ртуть: 2,05 (90°C) [Лит.]
ртуть: 2,12 (99,8°C) [Лит.]
триэтиламин: не растворим [Лит.]
фторид калия расплавленный: 16,97 (948°C) [Лит.]
хлорид калия расплавленный: 4,14 (800°C) [Лит.]
этанол: реагирует [Лит.]
этилендиамин: 0,045 (20°C) [Лит.]

Плотность:

0,862 (20°C, г/см3, состояние вещества - кристаллы)
0,826 (64°C, относительно воды при 4°C, состояние вещества - жидкость)

Некоторые числовые свойства вещества:

Год открытия: 1807 (Дэви Г.)
Твердость по шкале Мооса: 0,5
Удельное электрическое сопротивление (мОм · м): 0,61 (при 0°C)
Удельное электрическое сопротивление (мОм · м): 1,549 (при 100°C)
Удельное электрическое сопротивление (мОм · м): 2,18 (при 200°C)
Удельное электрическое сопротивление (мОм · м): 2,82 (при 300°C)

Нормативные документы, связанные с веществом:

Метод получения 1:

Источник информации: Патент США US4,725,311 (от 16.02.1988)

В 1 л четырехгорлой колбе кипятят смесь 31,1 г (1,278 моля) магниевых стружек, 61,2 г гидроксида калия (1,000 моля гидроксида калия, 0,278 моля воды) и 500 мл Shellsol D 70. При температуре 100-130 С начинается бурное выделение водорода (около 1 л/мин). 278 ммоля водорода выделяется в течение 1 часа. Выделение водорода сильно уменьшается к этому времени.

В кипящий раствор (около 200 С) медленно, по каплям, в течение 30 минут, добавляют раствор примерно 6,0 г (80 ммоль) трет-бутанола растворенного в 6 г Shellsol D 70. Выделяется 80 ммоля водорода. При постоянном перемешивании выделение водорода (всего 460 ммоль) и формированием металлического калия заканчивается примерно через 4 часа.

При перемешивании охлаждают смесь до 70 С, затем останавливают мешалку и охлаждение продолжают в атмосфере аргона. После охлаждения бесцветной реакционной смеси с магнием и калием на дне, растворитель отгоняют под вакуумом (1 торр) и фильтруют. К остатку приливают 200 мл 1,4-диоксана и нагревают до температуры 60-100 С. Калий всплывает и сливается в шарики при перемешивании смеси. Затем мешалку останавливают и охлаждают смесь. Калий отделяют, промывают диоксаном, плавят и переносят под вакуумом в колбу.

Выход 34,0 г (87% от теретического).

Диоксан отгоняют и используют повторно.

Метод получения 2:

Источник информации: Руководство по неорганическому синтезу. - Т.3, под ред. Брауэра Г. - М.: Мир, 1985 стр. 1009

Для получения чистого калия смешивают хромат калия с порошком металлического циркония (в массовом отношении 1:4). Смесь спрессовывают в виде палочек и нагревают в условиях высокого вакуума в кварцевой трубке (или другом подходящем приборе).

Реакция начинается спокойно при 725°С (700—800°С); далее температура повышается до 1000?С. Получающийся щелочной металл осаждается на холодных частях трубочки, образуя красивый зеркальный налет. Выход калия — 80%.

Метод получения 3:

Источник информации: Руководство по неорганическому синтезу. - Т.3, под ред. Брауэра Г. - М.: Мир, 1985 стр. 1009

Синтез под вакуумом. Если располагают установкой, не позволяющей работать при таких высоких температурах, которые требуются при восстановлении хроматов щелочных металлов, тогда в качестве исходных соединений используют дихроматы.

Готовят смесь дихромата калия и металлического циркония в отношении 1 : 10. Восстановление начинается уже при ~380°С (370—380°С) и протекает спокойно. Получают калий, не содержащие оксидов.

Метод получения 4:

Источник информации: Руководство по неорганическому синтезу. - Т.3, под ред. Брауэра Г. - М.: Мир, 1985 стр. 1010-1012

Очень чистые щелочные металлы без примеси газов можно получить путем тщательно проведенного в высоком вакууме разложения азидов. Установка, в которой проводят разложение азидов, должна быть изготовленной из аппаратного (G20) или дюранового стекла, чтобы не происходило разъедания частей установки под действием образующихся щелочных металлов.

Для получения «физически чистого» щелочного металла все части установки спаивают; краны высоковакуумной части установки не следует смазывать. В других случаях, когда требования к чистоте получаемого металла не столь высоки, можно использовать в установке шлифовые соединения и краны; однако надо исключить контакт жидкого или газообразного щелочного металла со шлифами и с кранами.

Исходный азид калия прежде всего надо растереть в агатовой ступке в тонкий порошок, который затем помещают в реторту (примерно 10—12 г азида калия). Азид, занимающий четверть объема реторты, распределяют по ней равномерно. Затем реторту припаивают к другим частям установки; для обезгаживания установку откачивают с помощью форвакуумного насоса (например, стеклянного ртутного пароструйного насоса) при одновременном нагревании. Охлаждаемые ловушки до конца работы должны быть опущены в жидкий воздух. Реторту задвигают в электрическую печь и, непрерывно поддерживая в установке вакуум, выдерживают в течение 12 ч при 200°С. Присоединенная к установке разрядная трубка должна регистрировать хороший вакуум (отсутствие свечения). Затем печь нагревают до более высокой температуры, ртутный клапан закрывают, чтобы выделяющийся при разложении азида азот не захватил азид и не загрязнил им конденсирующийся в приемнике щелочной металл.

Азид плавится и разлагается соответственно при 343°С и 355°С. После начала разложения температуру регулируют таким образом, чтобы давление в установке не превышало 0,1 мм рт. ст. В случае внезапного повышения давления следует открыть кран на буферную емкость (~8-литровая колба), которая еще до начала разложения должна быть хорошо откачана (форвакуумный насос). По этой же причине следует обращать особое внимание на то, чтобы все трубки имели внутренний диаметр 12—16 мм. По достижении температуры разложения, само разложение может не начаться тотчас, а только через 3—4 ч. Поэтому нельзя допускать перегревания азида, так как это может повлечь за собой взрывоподобное разложение и вследствие этого — разрушение всей установки.

Конец разложения детектируется с помощью разрядной трубки (свободный газовый разряд отсутствует). При продолжающемся откачивании установки давление азота в ней уменьшается и щелочной металл перегоняется из реторты в приемник. Затем реторту и трубку, соединяющую приемник с форвакуумным насосом, отпаивают. Приводят в действие высоковакуумный насос (например, стеклянный ртутный диффузионный насос) и открывают ртутный клапан. Благодаря тому что высоковакуумный насос подключают к установке, предварительно откачанной форвакуумным насосом, а также используют хорошо вакуумированную буферную емкость, удается достичь остаточного давления менее 0,000 000 1 мм.рт.ст. При этом щелочной металл уже при слабом подогревании электрической печью перегоняется из приемника в приемник. Металл в приемнике расплавляют так, чтобы он стекал в ампулу, которую запаивают.

В наиболее благоприятных случаях получение щелочного металла по описанной методике продолжается 3—4 сут, в неблагоприятных (если давление в установке во время разложения азида не поднимается выше 0,1 мм.рт. ст.) — 6—8 сут. В последнем случае, однако, полученный щелочной металл совершенно не содержит газов и при нагревании такого металла в высоком вакууме не наблюдается повышения давления.

Остаток имеет светло-коричневый цвет и состоит в основном из нитрида с примесью силиката и неразложившегося азида.

Выход калия 80%.

Способы получения:

  1. Термическим разложением смеси азидов калия и бария с последующей отгонкой образовавшегося калия. [Лит.]
  2. Электролиз растворов солей калия в пиридине, диметилформамиде или ацетоне при температуре ниже 20 С. (выход 100%) [Лит.]
  3. Действием паров натрия на гидроксид или хлорид калия с последующей разгонкой натрий-калиевого сплава. [Лит.]
  4. Сплавление фторида калия с карбидом кальция при 1000°С. [Лит.]

Реакции вещества:

  1. В жидком аммиаке реагирует с декакарбонилом димарганца давая пентакарбонилманганат(I) калия. [Лит.]
    2K + Mn2(CO)10 → KMn(CO)5
  2. В жидком аммиаке реагирует с тетрацианоникелатом(II) калия давая тетрацианоникелат(0) калия. [Лит.]
    2K + K2[Ni(CN)4] → K4[Ni(CN)4]
  3. В жидком аммиаке реагирует с бромидом тетраамминплатины(II) давая тетраамминплатину(0). [Лит.]
    2K + [Pt(NH3)4]Br2 → 2KBr + [Pt(NH3)4]
  4. При слабом нагревании реагирует с серой с образованием сульфида калия. [Лит.]
    2K + S → K2S
  5. Воспламеняется в атмосфере фтора с образованием фторида калия. [Лит.]
    2K + F2 → 2KF
  6. При 200-400 С реагирует с водородом с образованием гидрида калия. [Лит.]
    2K + H2 → 2KH
  7. При прессовании с иодом может произойти взрыв. [Лит.]
    2K + I2 → 2KI
  8. При нагревании реагирует с теллуром с образованием теллурида калия. [Лит.]
    2K + Te → K2Te
  9. С жидким бромом реагирует со взрывом с образованием бромида калия. [Лит.]
    2K + Br2 → 2KBr
  10. Реакция твердого калия с сухим хлором протекает слабо (с образованием окрашенного поверхностного слоя), но расплавленный калий сгорает в хлоре с образованием хлорида калия. [Лит.]
    2K + Cl2 → 2KCl
  11. При высокой температуре калий воспламеняется в угарном газе с образованием оксида калия и углерода. [Лит.]
    2K + CO → K2O + C
  12. Энергично реагирует с водой, даже при низких температурах (-100 С), с образованием гидроксида калия и водорода. Калий при этом воспламеняется или взрывается. [Лит.]
    2K + 2H2O → 2KOH + H2
  13. Расплавленный калий реагирует с сероводородом с образованием сульфида калия и водорода. [Лит.]
    2K + H2S → K2S + H2
  14. Медленно реагирует с жидким аммиаком с образованием амида калия и водорода. [Лит.]
    2K + 2NH3 → 2KNH2 + H2
  15. Смесь калия с тетрахлорметаном по чувствительности превосходит гремучую ртуть в 150-200 раз. [Лит.]
  16. Бурно реагирует с диметилсульфоксидом при комнатной температуре. [Лит.]
  17. Реагирует с жидким безводным фтороводородом с воспламенением. [Лит.]
  18. При нагревании загорается в хлороводороде, бромоводороде и иодоводороде. [Лит.]
  19. Воспламеняется в атмосфере оксида азота(II) или оксида азота(IV) с образованием смеси нитрита и нитрата калия. [Лит.]
  20. Детонирует при контакте с концентрированной азотной кислотой с образованием нитрата калия, оксида азота(II). [Лит.]
  21. Воспламеняется при реакции с 35% серной кислотой даже при -68 С. В реакции образуется сульфат калия и водород. [Лит.]
  22. Детонирует при контакте с концентрированной серной кислотой с образованием сульфата калия, сульфида калия, диоксида серы, серы. [Лит.]
  23. При высоких температурах восстанавливает сульфаты до сульфидов. [Лит.]
  24. Реакция с диоксидом серы на холоду медленная. Расплавленный калий сгорает в атмосфере диоксида серы. [Лит.]
  25. При 500-600 С реагирует с этиленом с образованием карбида калия и водорода. [Лит.]
  26. Энергично реагирует со спиртами с образованием алкоголятов. [Лит.]
  27. При нагревании реагирует с селеном с образованием селенида калия и полиселенидов калия. [Лит.]
  28. При нагревании с фосфором образует фосфиды. [Лит.]
  29. Воспламеняется в жидком гептафториде иода. [Лит.]
  30. Взрывается при контакте с монохлоридом и трихлоридом иода. [Лит.]
  31. Реагирует с расплавленным мышьяком с образованием арсенида калия. [Лит.]
  32. Выше 200 С поглощается графитом с образованием соединений включения. [Лит.]

Реакции, в которых вещество не участвует:

  1. Не реагирует с алканами. [Лит.]
  2. Не реагирует с азотом даже под давлением и при нагревании до высоких температур. [Лит.]
  3. Не реагирует с бором даже при высоких температурах. [Лит.]
  4. При комнатной температуре не реагирует с угарным и углекислым газами. [Лит.]

Периоды полураспада:

3519K = 178 мс (β+ (100%); дефект масс -11169 кэВ)
3619K = 342 мс (β+ (100%); дефект масс -17426 кэВ)
3719K = 1,226 с (β+ (100%); дефект масс -24800 кэВ)
3819K = 7,636 мин (β+ (100%); дефект масс -28800,7 кэВ)
38m19K = 923,9 мс (β+ (100%); дефект масс -28670,2 кэВ)
38n19K = 21,98 мкс (изотопный переход (100%); дефект масс -25342,7 кэВ)
3919K = стабилен (дефект масс -33807,01 кэВ (содержание в природной смеси изотопов 93,2581%))
4019K = 1 265 000 000 лет (β- (89,33%), β+ (10,67%); дефект масс -33535,2 кэВ (содержание в природной смеси изотопов 0,0117%))
40m19K = 336 нс (изотопный переход (100%); дефект масс -31891,56 кэВ)
4119K = стабилен (дефект масс -35559,07 кэВ (содержание в природной смеси изотопов 6,7302%))
4219K = 12,360 ч (β- (100%); дефект масс -35021,56 кэВ)
4319K = 22,3 ч (β- (100%); дефект масс -36593 кэВ)
4419K = 22,13 мин (β- (100%))
4519K = 17,3 мин (β- (100%))
4619K = 105 с (β- (100%))
4719K = 17,50 с (β- (100%))
4819K = 6,8 с (β- (100%))
4919K = 1,26 с (β- (100%), β-n (86%))
5019K = 472 мс (β- (100%), β-n (29%))
5119K = 365 мс (β- (100%), β-n (47%))
5219K = 105 мс (β- (100%), β-n (65%))
5319K = 30 мс (β- (100%), β-n (67%))
5419K = 10 мс (β-, β-n)

Давление паров (в мм рт.ст.):

0,01 (209,7°C)
0,1 (269°C)
1 (344°C)
10 (446°C)
100 (589°C)

Свойства растворов:

0,306% (вес.), растворитель - ртуть
  Плотность (г/см3) = 13,2365 (20°)
0,4528% (вес.), растворитель - ртуть
  Плотность (г/см3) = 13,0886 (20°)

Стандартный электродный потенциал:

K+ + e- → K, E = -3,36 (муравьиная кислота, 25°C)
K+ + e- → K, E = -3,16 (ацетонитрил, 25°C)
K+ + e- → K, E = -2,92 (вода, 25°C)
K+ + e- → K, E = -2,92 (метанол, 25°C)
K+ + e- → K, E = -2,847 (этанол, 25°C)
K+ + e- → K, E = -1,98 (аммиак жидкий, -50°C)

Динамическая вязкость жидкостей и газов (в мПа·с):

0,515 (69,5°C)
0,466 (100°C)
0,324 (200°C)
0,191 (400°C)

Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль):

0 (т)

Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К, кДж/моль):

0 (т)

Стандартная энтропия вещества S (298 К, Дж/(моль·K)):

71,45 (т)

Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/(моль·K)):

32,72 (т)

Энтальпия плавления ΔHпл (кДж/моль):

2,38

Энтальпия кипения ΔHкип (кДж/моль):

79,2

Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль):

89,16 (г)

Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К, кДж/моль):

60,67 (г)

Стандартная энтропия вещества S (298 К, Дж/(моль·K)):

160,23 (г)

Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/(моль·K)):

20,79 (г)

Природные и антропогенные источники:

Распространенность элемента в земной коре 1,84%. В природе встречается только в виде соединений.

Анализ вещества:

Соли калия окрашивают пламя в фиолетовый цвет (на фото).

Дополнительная информация::

Электронная конфигурация атома 1s22s22p63s23p64s1.

С натрием образует эвтектический сплав (76% натрия и 24% натрия) с температурой плавления = -12,6 С, который применяется как жидкий теплоноситель в ядерных реакторах и как реагент в органических синтезах. Тройной сплав 47% калия, 41% цезия и 12% натрия имеет самую низкую температуру плавления для металлических систем, равную -78 С.

Раствор калия в жидком аммиаке восстанавливает алкены до алканов, закись азота до азота, цианаты до цианидов; вытесняет водород из алкинов, германа, солей аммония, арсина, спиртов; разлагает органические сульфиды до меркаптидов и алканов, дигерман до KGeH3, C6H5NHNH2 до C6H5NHK и KNH2, C6H5NO до C6H5NK-OK, серу до полисульфидов, этилбромид до этана.

С жидким хлором практически не взаимодействует, с сухим хлоров дает на поверхности пурпурный слой; расплавленный калий горит в хлоре. С кислородом образует оксиды и пероксиды. При нагревании с фосфором образуются фосфиды K3P, K2P5 и KP5. При нагревании с мышьяком образуется арсенид калия K3As. При температурах выше 200 С калий поглощается графитом с образованием соединений включения C8K и C16K. Калий не реагирует с кремнием.

Газообразные HCl, HBr и HI медленно реагируют с калием при комнатной температуре и поджигают расплавленный калий. Калий реагирует с окислами азота. При высоких температурах восстанавливает сульфаты до сульфидов. При комнатной температуре не реагирует с CO, но при нагревании калий воспламеняется и образуются оксид калия и углерод; при эквимолярном соотношении CO и K можно получить "карбонилы" калия K2C2O2 и K6C6O6. Пары калия разрушают стекло. Выше 800 С калий действует на изделия из оксида алюминия. Окись циркония устойчива к действию калия.

При комнатной температуре калий не реагирует с ксилолом, толуолом. Поэтому калий хранят под слоем керосина или парафина. Калий вызывает полимеризацию олефиновых углеводородов. При 500-600°С калий реагирует с этилевом с образованием K2C2 и водорода. Реакция с ацетиленом начинается уже на холоду с образованием KHC2, расплавленный калий сгорает в ацетилене с образованием K2C2. Галогенпроизводные в смеси с калием дают взрывчатые смеси.

Источники информации:

  1. Seidell A. Solubilities of inorganic and metal organic compounds. - 3ed., vol.1. - New York: D. Van Nostrand Company, 1940. - С. 682
  2. Алабышев А.Ф., Грачев К.Я., Зарецкий С.А., Лантратов М.Ф. Натрий и калий (получение, свойства и применение). - Л.: ГНТИХЛ, 1959. - С. 261-379
  3. Герасимов Я.И., Древинг В.П., Еремин Е.Н.. Киселев А.В., Лебедев В.П., Панченков Г.М., Шлыгин А.И. Курс физической химии. - Т.2. - М.: Химия, 1973. - С. 528
  4. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. - Т.1. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - С. 75, 81, 83
  5. Гурвич Я.А. Справочник молодого аппаратчика-химика. - М.: Химия, 1991. - С. 50
  6. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, 1981. - С. 307
  7. Коровин Н.В., Масленникова Г.Н., Мингулина Э.И., Филиппов Э.Л. Курс общей химии. - М.: Высшая школа, 1990. - С. 260
  8. Неорганические синтезы. - Сб. 1. - М.: ИИЛ, 1951. - С. 10
  9. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. - Л.: Химия, 1977. - С. 67
  10. Свойства элементов. - под общей редакцией Дрица М.Е. - М.: Металлургия, 1985. - С. 42-49
  11. Справочник по растворимости. - Т.1, Кн.1. - М.-Л.: ИАН СССР, 1961. - С. 591
  12. Энциклопедия для детей. - Т.17: Химия. - М.: Аванта+, 2004. - С. 186


Если не нашли нужное вещество или свойства можно выполнить следующие действия:
Если вы нашли ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.



© Сбор и оформление информации: Руслан Анатольевич Кипер