Калий и его характеристики
Общая характеристика калия
Калий не встречается в природе в свободном состоянии. Наиболее важными минералами калия являются: сильвин KCl, сильвинит NaCl×KCl, карналлит KCl×MgCl2×6H2O, каинит KCl×MgSO4×3H2O.
В виде простого вещества калий представляет собой блестящий серебристо-серый металл (рис. 1) с объемно-центрированной кристаллической решеткой. Исключительно реакционноспособный металл: на воздухе быстро окисляется, образуя рыхлые продукты взаимодействия.
Рис. 1. Калий. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса калия
Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Поскольку в свободном состоянии калий существует в виде одноатомных молекул K, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 39,0983.
Изотопы калия
Известно, что в природе калий может находиться в виде двух стабильных изотопов 39Kи 41K. Их массовые числа равны 39 и 41 соответственно. Ядро атома изотопа калия 39K содержит девятнадцать протонов и двадцать нейтронов, а изотопа 41K – такое же количество протонов идвадцать два нейтрона.
Существуют искусственные изотопы калия с массовыми числами от 32-х до 55-ти, среди которых наиболее стабильным является 40K с периодом полураспада равным 1,248×109 лет.
Ионы калия
На внешнем энергетическом уровне атома калия имеется один электрон, который является валентным:
1s22s22p63s23p64s1.
В результате химического взаимодействия калий отдает свой единственный валентный электрон, т.е. является его донором, и превращается в положительно заряженный ион:
К0-1e → Л+.
Молекула и атом калия
В свободном состоянии калий существует в виде одноатомных молекул Л. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу калия:
Энергия ионизации атома, эВ |
4,34 |
Относительная электроотрицательность |
0,82 |
Радиус атома, нм |
0,235 |
Примеры решения задач
Задание | В соединении калия с кислородом массовая доля металла составляет 44,8%. Определите простейшую формулу соединения. |
Решение | Допустим, что формула соединения калия с кислородом имеет вид KxOy. Количество атомов каждого элемента в молекуле пропорционально следующему отношению:
x :y = ω (K)/Ar (K) : ω (O)/Ar (O). Массовая доля кислорода в оксиде равна: ω (O) = 100% — ω (K) = 100% — 44,8% = 55,2%. Тогда, x :y = 44,8/39 : 55,2/16; x :y = 1,15 : 3,45; x :y = 1: 2. Следовательно, формула оксида серы имеет вид KO2 – это надпероксид калия. |
Ответ | KO2 –надпероксид калия. |
Задание | Вычислите массу гидроксида калия, который требуется для приготовления раствора щелочи объемом 20 мл (массовая доля KOH 20%, плотность 1,22 г/мл). |
Решение | Найдем массу раствора гидроксида калия:
msolution =Vsolution × ρ; msolution = 20 × 1,22 = 24,4 г. Тогда, масса гидроксида калия, который требуется для приготовления щелочи будет равна: ω = msolute / msolution × 100%; msolute = ω / 100% ×msolution; msolute (KOH) = ω (KOH) / 100% ×msolution; msolute (KOH) = 20 / 100% × 24,4 = 4,48 г. |
Ответ | Масса гидроксида калия 4,48 г. |