Kālijs — teorija. Ķīmija, 11. klase.

Kālijs

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 silvīns

KCl

, silvinīts

KCl \cdot NaCl

, karnalīts

KCl \cdot MgCl \cdot 6 H_{2} O

, kainīts

KCl \cdot Mg {SO}_{4} \cdot 3 H_{2} O

. Kāliju satur arī daudzi alumosilikāti: vizla

K_{2} O \cdot 3 {Al}_{2} O_{3} \cdot 6 Si O_{2} \cdot 2 H_{2} O

, laukšpats jeb ortoklazs

K_{2} O \cdot {Al}_{2} O_{3} \cdot 6 Si O_{2}

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

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

K O_{2}

K + O_{2} \to K O_{2}

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.

2K + 2 H_{2} O \to 2 KOH + H_{2} ↑

Kālija izmantošana

Visvairāk kālija patērē kālija peroksiperoksīda

K O_{2}

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

K_{2} O

un kālija peroksīdu

K_{2} O_{2}

var iegūt tikai netieši. Tie ir ļoti nestabili savienojumi.

Kālija peroksiperoksīds

K O_{2}

ir relatīvi stabils savienojums. Tā kristālrežģī ir

K^{+}

O^{2 -}

joni.

K O_{2}

ir spēcīgs oksidētājs. To izmanto gaisa skābekļa reģenerācijai izolētās un maz vēdināmās telpās:

4 K O_{2} + 2 {CO}_{2} \to 2 K_{2} {CO}_{3} + 3 O_{2}

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

K_{2} O

masas daļu, kas izteikta procentos.

Svarīgākie kāliju saturošie minerālmēsli ir:

1) Kālija hlorīds

KCl

;

K_{2} O

saturs 57...62 %.

2) 40 % kālija sāls

KCl

(ar NaCl piemaisījumu līdz 35 %);

K_{2} O

saturs ~ 40 %.

3) Kālija sulfāts

K_{2} {SO}_{4}

;

K_{2} O

saturs 45...50 %.

4) Kālija nitrāts

K {NO}_{3}

;

K_{2} O

saturs ~ 46 %.

5) Koksnes pelni, kas sastāv no kāliju, fosforu, kalciju, magniju, oglekli, skābekli un citus elementus saturošām minerālvielām (sāļiem);

K_{2} O

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

K_{2} {SO}_{4}

izmanto kālija alumīnija alauna

KAl {({SO}_{4})}_{2} \cdot 12 H_{2} O

iegūšanai, ko savukārt lieto ādu miecēšanā, kā arī linu un kokvilnas audumu krāsošanā. Kālija sulfīdu

K_{2} S

un kālija sulfītu

K_{2} {SO}_{3}

izmanto fotogrāfijā. Kālija nitrātu

K {NO}_{3}

izmanto stikla un melnā šaujampulvera ražošanā, kā arī pirotehnikā. Kālija ortofosfātu

K_{3} {PO}_{4}

izmanto mazgāšanas līdzekļos. Kālija karbonātu jeb potašu

K_{2} {CO}_{3}

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

KMn O_{4}

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