Калій у вигляді металу вперше отриманий в 1807 році (Деві, Англія) при електролізі розплаву калій гідроксиду.

Поширення калію в природі. Калій – сьомий хімічний елемент за поширеністю в земній корі. Міститься тільки в зв’язаному вигляді в мінералах, морській воді, рослинах і живих організмах. В 1 дм³ морської води міститься 0,38 грам іонів K⁺, що приблизно в 40 разів менше в порівнянні з вмістом іонів Na⁺, це пояснюється кращою адсорбцією іонів K⁺ при перенесенні їх у море з місць вивітрювання і руйнування мінералів.

Мінерали калію: Сильвін KCl; Карналіт KMgCl₃*6H₂O; Каїніт KMg(SO₄)Cl*3H₂O; Шеніт K2Mg(SO₄)2*6H₂O; Полігаліт K₂Ca₂Mg(SO₄)₄*2H₂O; Ортоклаз K(AlSi₃O₈).

Радіоактивний калій. Калій містить приблизно 0,01% ізотопу ⁴⁰K, який слабо радіоактивний і при β-розпаді переходить в нуклід ⁴⁰Ca. Радіоактивний ⁴⁰K, а також ²³⁸U і ²³²Th – ці елементи складають геотермічний запас Землі (внутрішня теплота земних надр).

Виявлення калію. Калій можна виявити за синьо-фіолетовим забарвленням полум’я, яке добре спостерігається через кобальтове (синє) скло. За допомогою реакцій осадження з утворенням малорозчинних у воді сполук білого кольору – калій тетрафенілборат(III) K[B(C₆H₅)₄] і калій перхлорат KClO₄.

Фізіологічна дія калію. Калій є життєво важливим елементом для рослин і тварин. На відміну від іонів Na⁺ катіони калію завжди знаходяться всередині клітин. В організмі людини міститься приблизно 175 грам калію; добова потреба в калії складає близько 4 грам.

Отримання калію.

1. Електроліз розплаву калій гідроксиду.
2. Нагрівання калій флуориду з кальцій дикарбоном:

2KF + CaC₂ = 2K + 2C + CaF₂

Обидва способи використовуються в промисловості.

Властивості калію. Калій – більш активний метал, ніж натрій. При контакті з водою розвивається бурхлива реакція з утворенням калій гідроксиду і водню (можливо викидання шматочків калію, слід дотримуватися запобіжних заходів, як і при роботі з натрієм); водень в процесі виділення спалахує фіолетовим полум’ям. Нагрітий на повітрі калій згоряє до помаранчового калій надпероксиду KO₂. Пара калію має зеленувато-блакитне забарвлення.

У лабораторії залишки калію знищують пентанолом:

2C₂H₁₁OH + 2K = 2K(C₅H₁₁O) + H₂

Сплав калію (67% мол.) з натрієм плавиться вже при -12*С.

Сполуки калію

Калій гідроксид KOH

Тривіальні назви: їдкий калі; водний розчин KOH – калійний луг; розчин KOH в етанолі – спиртовий калійний луг.

Отримання калій гідроксиду. Електроліз розчину KCl ртутним або діафрагмовим методом (опис методів на прикладі отримання NaOH).

Властивості калій гідроксиду. Калій гідроксид – біла гігроскопічна кристалічна маса. Температура плавлення калій гідроксиду 360*С, температура кипіння 1327*С. Калій гідроксид поглинає вуглекислий газ з повітря. KOH дуже добре розчиняється у воді з сильним розігріванням розчину (необхідно дотримуватися обережності, можливо розбризкування розчину!). Водний розчин має сильнолужне середовище. Калій гідроксид витісняє амоніак з солей у водному розчині:

NH₄Cl + KOH = NH₃*H₂O + KCl

Застосування калій гідроксиду. Калій гідроксид є вихідним продуктом для отримання різних солей калію, рідких миючих засобів і деяких барвників. Використовується як електроліт в нікель-кадмиєвом акумуляторі, у вигляді спиртового розчину використовується для синтезу ксантогенатів (напівпродуктів у виробництві флотореагентів), як припікаючий засіб в хірургії.

Калій нітрат NaNO₃

Тривіальні назви: селітра, калійна селітра.

Поширення калій нітрату в природі. У природі калій нітрат зустрічається у вигляді невеликих покладів.

Отримання калій нітрату.

1. Калій нітрат отримують з калій гідроксиду або калій карбонату та нітратної кислоти:

KOH + HNO₃ = KNO₃ + H₂O

2. Конверсія природного натрій нітрату відповідно до реакції:

NaNO₃ + KCl = NaCl + KNO₃

При змішуванні гарячого насиченого розчину натрій нітрату з калій хлоридом випадає менш розчинний натрій хлорид; при охолодженні фільтрату осідає конвертована селітра.

Властивості калій нітрату. Білі негігроскопічні кристали, дуже гіркі на смак. Температура плавлення KNO₃ 339*С. Калій нітрат добре розчинний у воді при нагріванні, мало розчинний при низьких температурах. При нагріванні вище температури плавлення калій нітрат розкладається на калій нітрит і кисень:

2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂

Сірка і деревне вугілля спалахують при контакті з розплавленим KNO₃.

Застосування калій нітрату. Калій нітрат є складовою частиною чорного пороху (склад чорного пороху: 75% калій нітрату + 15% деревного вугілля + 10% сірки), який використовується в якості м’якої вибухової речовини для дроблення на шматки покладів пухких мінералів (солі, сланці). Використовується KNO₃ також у виробництві скла і мінеральних добрив.

Калій карбонат K₂CO₃ (Поташ)

Отримання калій карбонату.

1. Калій карбонат отримують взаємодією калій гідроксиду у водному розчині з карбон діоксидом.
2. Поташ-форміатний спосіб отримання калій карбонату заснований на реакції калій сульфату в присутності кальцій гідроксиду при 230*С і 1,5 МПа з карбон(ІІ) оксидом (компонентом генераторного газу) з утворенням калій форміату і подальшим окисненням виділеного калій форміату в процесі прожарювання в струмені повітря:

K₂SO₄ + Ca(OH)₂ + 2CO = 2K(HCOO) + CaSO₄

2K(HCOO) + O₂ = K₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Властивості калій карбонату. Білий гігроскопічний порошок. Температура плавлення калій карбонату 894*С. Дуже добре розчиняється у воді. Водний розчин калій карбонату має лужне середовище внаслідок гідролізу по аніону CO₃^2-.

При взаємодії калій карбонату з кислотами утворюються солі цих кислот з виділенням карбон діоксиду.

Застосування калій карбонату. Калій карбонат використовують при отриманні калієвого скла, мила, калій полісульфіду, фотографічних проявителів. У харчовій промисловості калій карбонат використовують як хімічний розпушувач тіста при виробництві хлібобулочних виробів і пряників. Гарячий розчин K₂CO₃ використовують для видалення CO₂ з технічних газів:

K₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2KHCO₃

В результаті реакції утворюється калій гідрокарбонат.

Калій хлорид KCl – білі кристали, гостро-солоні на смак. Температура плавлення KCl 770*С. Розчинний у воді. Отримують калій хлорид з природної сировини флотацією або перекристалізацією. Застосовують як вихідну речовину для отримання всіх інших сполук калію; калій хлорид є найважливішою складовою частиною калійних добрив.

Калій бромід KBr – білі кубічні кристали. Температура плавлення 742*С. Більш розчинний у воді ніж KCl. Отримують калій бромід відповідно до реакції у водному розчині калій гідроксиду, брому і амоніаку:

6KOH + 3Br₂ + 2NH₃ = 6KBr + 6H₂O + N₂

Застосовують калій бромід як сповільнювач і антівуалірующій засіб в фотографічних проявителях, для отримання аргентум(I) броміду і в медицині як заспокійливий засіб.

Калій йодид KI – білі кубічні кристали з температурою плавлення 682*С. Дуже добре розчинний у воді. Розчин KI хімічно розчиняє вільний йод з утворенням жовто-коричневої комплексної солі калій дийодойодат(I) K[I(I)₂] (йодна вода).

Калій йодид отримують по реакції калій гідроксиду у водному розчині з йодом з подальшим прожарюванням йодид-йодатної суміші з вугіллям:

6KOH + 3I₂ = 5KI + KIO₃ + 3H₂O

2KIO₃ + 3C = 2KI + 3CO₂

Калій йодид застосовують для отримання аргентум(I) йодиду, йодування кухонної солі і в медицині.

Калій сульфат K₂SO₄ – білі кристали з температурою плавлення 1074*С. Добре розчинний у воді. Отримують із суміші калій хлориду і магній сульфату. Застосовують в якості компонента мінеральних добрив, розчинного скла і для отримання різних калієвих галунів.

Калій полісульфіди K₂(S_n), n = 2 – 6 – суміш, яку називають “сірчана печінь”. Отримують шляхом сплавлення калій карбонату з сіркою при 250*С (зазвичай містить домішки калій тіосульфату K₂SO₃S). Часто до складу “сірчаної печіні” в якості основних компонентів входять натрій полісульфіди Na₂(S_n), якщо для її отримання береться природна суміш соди і поташу.

Полісульфіди застосовують для сульфідування сталевих, чавунних, латунних, мідних і срібних виробів (на поверхні металу утворюється сульфід і метал забарвлюється в характерний для цього сульфіду колір, зазвичай коричневий або чорний).

Калійні добрива – калійні солі, використовуються як джерело калію для живлення рослин. До них відносяться природні калійні солі – мінерали сильвін, карналіт і каїніт, продукти їх переробки – солі KCl, K₂SO₄, K₂Mg(SO₄)₂, а також попіл рослин. Особливо необхідні калійні добрива для картоплі, льону, бобових і соняшника.

---