Teorija

Kālijs
per_sist_K.PNG
Kālijs dabā un tā iegūšana
Pēc ķīmisko elementu izplatības Zemes garozā kālijs ieņem septīto vietu. Kālijs dabā brīvā veidā nav sastopams, taču tā minerāli ir visai izplatīti, piemēram silvīnsKCl, silvinītsKClNaCl, karnalītsKClMgCl6H2O, kainītsKClMgSO43H2O. Kāliju satur arī daudzi alumosilikāti: vizlaK2O3Al2O36SiO22H2O, laukšpats jeb ortoklazsK2OAl2O36SiO2 u. c. Nelieli kālija sāļu daudzumi izšķīdušā veidā atrodas okeānu, jūru un sālsezeru ūdeņos. Atšķirībā no nātrija, kālija jonus saista augsne, tāpēc tie ūdenskrātuvē uzkrājas maz.
Nozīmīgas kālija savienojumu nogulas ir Pripetas kālija sāļu baseinā, Augškamas, Piekarpatu un Vidusāzijas baseinos, kā arī Vācijā, Francijā, ASV, Kanādā.
Augu, cilvēku un dzīvnieku organismā ir samērā daudz kālija, tāpēc tas nav mikroelements. Cilvēka organismā kālijs pēc satura masas daļās ir 0,27 %. Daudz kālija satur bietes, kartupeļi, pākšaugi.
Kālija īpašības
K.PNG
Vienkāršas vielas veidā kālijs ir viegls, mīksts metāls ar sudrabainu spīdumu. Tas ir trīs reizes vieglāks par alumīniju un nedaudz vieglāks par ūdeni.
Kālijs ir ķīmiski aktīvāks par litiju un nātriju. Parastos apstākļos tas gaisā viegli oksidējas, jo strauji reaģē ar skābekli un ūdens tvaiku. Atšķirībā no nātrija kālijs (arī rubīdijs un cēzijs), sadegot gaisā, veido superoksīdu jeb peroksiperoksīdu KO2:
K+O2KO2
Kālijs līdzīgi nātrijam reaģē arī ar citiem nemetāliem un saliktām vielām, taču kālija lielās ķīmiskās aktivitātes dēļ šīs reakcijas noris ļoti strauji, tāpēc piesardzīgi jāizdara kālija reakcija ar ūdeni.
Please install Adobe Flash player to see the video.
2K+2H2O2KOH+H2
 
Kālija izmantošana
Visvairāk kālija patērē kālija peroksiperoksīda KO2 iegūšanai, ko lieto gaisa skābekļa reģenerācijai. Kāliju izmanto par katalizatoru sintētiskā kaučuka ražošanā. Kālija un nātrija sakausējumu, kuram piemīt liela ķīmiskā aktivitāte, izmanto par reducētāju dažādu organisko vielu sintēzē, kā arī vairāku metālu, piemēram, titāna, iegūšanai. Šo sakausējumu izmanto arī par siltumnesēju atomreaktoros, bet laboratorijās to lieto gāzu žāvēšanai un attīrīšanai no skābekļa.
Kālija savienojumi
Kālija oksīdu K2O un kālija peroksīdu K2O2 var iegūt tikai netieši. Tie ir ļoti nestabili savienojumi.
Kālija peroksiperoksīds KO2 ir relatīvi stabils savienojums. Tā kristālrežģī ir K+ un O2 joni. KO2 ir spēcīgs oksidētājs. To izmanto gaisa skābekļa reģenerācijai izolētās un maz vēdināmās telpās:
4KO2+2CO22K2CO3+3O2
Kālija hidroksīds KOH (kālija sārms, kodīgais kālijs) ir balta, kristāliska viela, ko iegūst kālija hlorīda KCl šķīduma elektrolīzē vai reakcijā starp kālija karbonātu un kalcija hidroksīdu. Kālija hidroksīda īpašības ir līdzīgas nātrija hidroksīda īpašībām. Kālija hidroksīdu izmanto galvenokārt dažādu kālija savienojumu iegūšanai, šķidro ziepju ražošanai, kā arī sārmu akumulatoros.
Kālija sāļus izmanto lauksaimniecībā par minerālmēsliem, jo kālijs ir viens no trim elementiem (N, P, K), kuri augiem visvairāk nepieciešami. Kālijs intensificē fotosintēzi un ogļhidrātu veidošanos, graudaugiem tas veicina spēcīgu stiebru attīstību. Minerālmēslu vērtību nosaka augu barības elementa saturs. Kālija saturu minerālmēslos pieņemts raksturot ar kālija oksīda K2O masas daļu, kas izteikta procentos.
Svarīgākie kāliju saturošie minerālmēsli ir:
1) Kālija hlorīds KCl; K2O saturs 57...62 %.
2) 40 % kālija sāls KCl (ar NaCl piemaisījumu līdz 35 %); K2O saturs ~ 40 %.
3) Kālija sulfāts K2SO4; K2O saturs 45...50 %.
4) Kālija nitrātsKNO3; K2O saturs ~ 46 %.
5) Koksnes pelni, kas sastāv no kāliju, fosforu, kalciju, magniju, oglekli, skābekli un citus elementus saturošām minerālvielām (sāļiem); K2O saturs 5,5...13 %
 
Kālija sāļus izmanto arī citām vajadzībām. Kālija fluorīdu KF lieto koksnes konservēšanai, stikla kodināšanai un matēšanai. Kālija bromīdu KBr izmanto medicīnā un fotogrāfijā. No kālija jodīda KI iegūst citus joda savienojumus, to lieto arī medicīnā, fotogrāfijā un analītiskajā ķīmijā. Kālija sulfātu K2SO4 izmanto kālija alumīnija alauna  KAl(SO4)212H2O iegūšanai, ko savukārt lieto ādu miecēšanā, kā arī linu un kokvilnas audumu krāsošanā. Kālija sulfīdu K2S un kālija sulfītu K2SO3 izmanto fotogrāfijā. Kālija nitrātu KNO3 izmanto stikla un melnā šaujampulvera ražošanā, kā arī pirotehnikā. Kālija ortofosfātu K3PO4 izmanto mazgāšanas līdzekļos. Kālija karbonātu jeb potašu  K2CO3 rūpniecībā iegūst no kālija hidroksīda un oglekļa dioksīda; to izmanto grūti kūstoša stikla ražošanai, šķidro ziepju iegūšanai, ādu apstrādē, kā arī poligrāfijā un fototehnikā.
Kālija permanganāts KMnO4 ir tumši violeta kristāliska viela, ko ikdienā dēvē par zilajiem graudiņiem. Kālija permanganāts ir spēcīgs oksidētājs, to lieto dezinfekcijai un par oksidētāju organiskajā sintēzē. Laboratorijās KMnO4izmanto skābekļa un hlora iegūšanai.
Kālija hlorātu KClO3 izmanto kā spēcīgu oksidētāju. Tas kūst 356°C temperatūrā, bet 400°C temperatūrā sāk sadalīties:
2KClO3t02KCl+3O2
Šo reakciju izmanto skābekļa iegūšanai laboratorijā. Kālija hlorātu lieto sērkociņu ražošanā un pirotehnikā.
Kālija hlorātu pirmo reizi ieguva franču zinātnieks K. L. Bertolē18. gs. beigās, ievadot hloru siltā, koncentrētā kālija hidroksīda šķīdumā:
6KOH+3Cl2t05KCl+KClO3+3H2O
Tāpēc KClO3 sauc arī par Bertolē sāli. Rūpniecībā Bertolē sāli iegūst, elektrizējot siltu kālija hlorīda šķīdumu.
Kālija katjonu pazīšana
K+ katjonu pazīšanai izmanto bezkrāsas gāzes liesmu - tā krāsojas violeta.
K_liesma.PNG
 
Atsauce:
Bergmanis U. Neorganiskā ķīmija vidusskolām, "Lielvārds",1996, 50 - 53.