Kalij
kalij | ||
---|---|---|
| ||
Osnovna svojstva | ||
Element Simbol Atomski broj |
kalij K 19 | |
Kemijska skupina | alkalijski metali | |
Grupa, perioda, Blok | 1, 4, s | |
Izgled | sivkasta krutina | |
Gustoća1 | 856 (20 °C)[1] kg/m3 | |
Tvrdoća | 0,4 (Mohsova skala) | |
Specifični toplinski kapacitet (cp ili cV)2 |
29,6 J mol–1 K–1 | |
Talište | 63,38 °C | |
Vrelište3 | 759 °C | |
Toplina taljenja | 79,87 kJ mol-1 | |
Toplina isparavanja | 2,334 kJ mol-1 | |
1 pri standardnom tlaku i temperaturi | ||
Atomska svojstva | ||
Atomska masa | 39,0983(1) | |
Elektronska konfiguracija | [Ar] 4s1 |
Kalij je kemijski element atomskog (rednog) broja 19 i atomske mase 39,0983(1). U periodnom sustavu elemenata predstavlja ga simbol K.
Kalij u Zemljinoj kori[uredi | uredi kôd]
Kalij (lužik je stari hrvatski naziv za kalij) je kemijski element iz skupine alkalijskih elemenata, sedmi po zastupljenosti u Zemljinoj kori. Sastojak je mnogih stijena i minerala samo u obliku spojeva:
- alumosilikata (kalijev glinenac i tinjac),
- kalijeva klorida (KCl; silvin),
- dvosoli s magnezijem: karnalit (KCl x MgCl2 x 6 H2O), šenit (K2Mg(SO4)2 x 6 H2O), kainit (KMgCl(SO4),
- dvosoli s kalcijem: polihalit (K2Ca2Mg(SO4)4 x 2 H2O), itd.
Kalijevi spojevi nalaze se i u morskoj vodi (npr. u Mrtvome moru) i drugim slanim vodama, ali u količinama 30 puta manjima od natrijevih, jer ih većinom apsorbiraju biljke iz tla.
Izotop 40K (količinski udio u prirodnom kaliju 0,011%) je
Konačni produkti niza (40Ca, 40Ar) služe za određivanje starosti raznovrsnih stijena (datiranjem).
Osobine i svojstva[uredi | uredi kôd]
Elementarni kalij mekan je alkalijski metal, može se rezati nožem, a na svježem prerezu srebrnobijele boje i sjaja. Uz litij metal najmanje gustoće, reaktivniji od natrija. Reaktivniji je od natrija, no zbog sličnosti, a više cijene, u većini slučajeva ga može zamijeniti jeftiniji natrij. Zbog reaktivnosti i sklonosti samozapaljenju u uvjetima vlage, čuva se pod mineralnim uljem (petrolejem), gdje se, ako je nazočan kisik, lako presvlači vrlo opasnim slojem organskih peroksida koji su kontaktni eksplozivi.
Tamni na zraku, reagira burno s kisikom, s vodom čak na -100 °C, a s nekim halogenima eksplozivno. S vodikom, ugljikom, sumporom i kiselinama redukcijsko je sredstvo pri dobivanju metala iz njihovih spojeva.
Kalij u prisutnosti vlage lako oksidira i daje kalijevu lužinu, te vodik koji se zbog egzotermnosti reakcije zapali i gori ljubičastim plamenom zbog kalijevih iona u nazočnom aerosolu lužine. Zagrijavanjem uz dovoljne količine zraka izgara u superoksid (KO2), a uz nedovoljne količine zraka daje peroksid (K2O2).
Kalij kao esencijalni element[uredi | uredi kôd]
Kalij je esencijalni makroelement, prijeko potreban svim životinjskim i biljnim organizmima. Pretežno se nalazi u unutarstaničnoj tekućini, gdje s natrijem aktivira enzim ATP-azu, koji regulira prijenos kalijevih i natrijevih iona kroz staničnu membranu i održava njihov omjer u organizmu stalnim.
Kalij bitno utječe na rad srčanog mišića i na podražljivost cijeloga mišičnog i živčanoga sustava. Njegova je razina u krvi stalna, a regulira ju kora nadbubrežne žlijezde.
Čovjek unosi kalij u organizam uglavnom biljnom hranom. U voću ga najviše ima u banani. Kuhinjska sol sadrži kalij u obliku klorida.
Dobivanje[uredi | uredi kôd]
Kalij je otkrio 1807.g. britanski kemičar Sir Humphry Davy elektrolizom rastaljenog kalijevog hidroksida, pri čemu je dobio nekoliko grumenčića metala.
Elementarni kalij proizvodi se u vrlo malim količinama redukcijom taline kalijeva klorida s pomoću natrija, jer elektroliza nije ekonomična.
Kalijeve slitine[uredi | uredi kôd]
Kalij tvori niskotaljive slitine s drugim alkalijskim metalima; slitina kalija, natrija i cezija ima najniže talište od svih poznatih slitina.
Kapljevita slitina s natrijem (NaK), tališta -10 °C, rabi se kao rashladno sredstvo za vatrostalne peći i nuklearne reaktore te kao organski katalizator.
Spojevi[uredi | uredi kôd]
Elementarni kalij je ograničene je uporabe, a najviše služi za proizvodnju kalijeva superoksida i kao sastavni dio NaK legure. Kalij je u spojevima jednovalentan.
- Kalijev superoksid (KO2) nastaje reakcijom s vodom i ugljikovim dioksidom. Oslobađa kisik pa služi kao izvor kisika i kao sredstvo za uklanjanje dioksida i vode u uređajima za disanje, podmornicama, rudnicima i svemirskim brodovima. Primjena se temelji na reakciji kalijeva superoksida s produktima disanja:
- 4 KO2(s) + 4 CO2(g) + 2 H2O(g) --> 4 KHCO3(s) + 3 O2(g)
- Kalijev hidroksid (KOH; tzv. "lužni kamen" ili komercijalno nazvan "kalijev sapun") je blijedožućkasta tvrda masa ili granule, jako privlači vlagu iz zraka, snažno nagriza tkivo, a vodena mu je otopina jaka lužina. Rabi se kao sredtvo za sušenje i vezivanje ugljikova dioksida, u proizvodnji detergenata i mekanih kalijevih sapuna, u tekstilnoj industriji, elektroplatiniranju i litografiji, u analitičkoj kemiji, kao elektrolit u alkalnim gorivim ćelijama raketoplana.
- "Lisoform" i "Lisol" su komercijalne otopine kalijeva sapuna uz dodatak 2-3% formalina, koji se upotrebljavaju za dezinfekciju.
- Kalijev klorid (KCl; silvin) je najvažnija kalijeva sol. Elektrolizom KCl-a se dobiva čisti kalij, a iz njega ostale kalijeve soli. U prirodi se nalazi kao mineral silvin ili kao sastojak karnalita. Kalijev klorid je bjelkasto-bezbojan kristal izuzetno slana okusa. Lako je topljiv u vodi, a slabo u acetonu i etanolu (tj. alkoholu). Nije zapaljiv i blago je toksičan. Upotrebljava se: kao fertilizator, u proizvodnji fotografskih kemikalija, u spektroskopiji, pri proizvodnji farmaceutskih spojeva, nadomjestak kuhinjskoj soli, pri proizvodnji stakla (tzv. silvitno staklo), za dobivanje ostalih kalijevih spojeva. Najviše rabi za dobivanje umjetnih gnojiva (90% svoje proizvodnje).
- Kalijev hipoklorit (KOCl, latinskog naziva „Eau de Javelle“) upotrebljavao se u otopini kao dezinficijens i sredstvo za bijeljenje, ali je zamijenjen jeftinijom natrijevom soli (natrijev hipoklorit).
- Kalijev bromid (KBr) je sastojak fotografskih razvijača, sredstvo za bromiranje organskih spojeva, nekada sedativ („brom“), u većim količinama je štetan.
- Kalijev bromat (KBrO3) održava svježinu kruha i brašna, reagens u analitičkoj kemiji.
- Kalijev jodid (KI) služi za jodiranje kuhinjske soli i životinjske hrane, u medicini kao lijek, npr. pri trovanju živom i olovom.
- Kalijev nitrat (KNO3; salitra) primjenjuje se kao snažni, a jeftin oksidans u pirotehnici (npr. sastojak je sivoga baruta), kao konzervans, kao umjetno gnojivo, itd.
- Kalijev karbonat (K2CO3; potaša) služi za proizvodnju kalijevih soli, sapuna, umjetnih gnojiva, kalijeva stakla, porculana, optičkih leća, u proizvodnji televizora u boji, u tekstilnoj i kožarskoj industriji, u analitičkoj kemiji, itd.
- Kalijev sulfat (K2SO4) se rabi u proizvodnji umjetnih gnojiva, alauna, eksploziva, u stomatologiji, itd.
- Kalijev metabisulfit (K2S2O5, vinobran) primjenjuje se u vinarstvu kod vrenja mošta.
- Kalijev kromat (K2CrO4) za proizvodnju boja, reagens je u analitičkoj kemiji.
- Kalijev dikromat (K2Cr2O7) se rabi za štavljenje kože, proizvodnju kromnih boja, šibica, u fotografiji, pirotehnici, kao sredstvo za oksidaciju, u kemijskoj analizi, itd. Uporaba se izbjegava zbog toksičnosti.
- Kalijev permanganat (kalijev(VII) manganat, hipermangan, KMnO4) je anorganski kemijski spoj. Tvori tvrde kristale metalnoga sjaja, tamnocrvene boje, koja zbog površinske redukcije često prelazi u ljubičastu. Dobro se otapa u vodi (pa voda prima ljubičastu boju) i organskim otapalima (npr. piridin, octena kiselina, metanol i aceton), ali njih sporije oksidira. Ima široku primjenu.
- Kalijev cijanid (KCN; cijankalij) je vrlo otrovan spoj. Rabi se u galvanoplastici, fotografiji, za dobivanje zlata i srebra iz njihovih ruda, kao insekticid i sredstvo za zadimljavanje.
Izvori[uredi | uredi kôd]
- ↑ N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, str. 97. (njem.)
- Hrvatska enciklopedija (LZMK), Broj 5 (Hu-Km), str. 446. Za izdavača: Leksikografski zavod Miroslav Krleža, Zagreb 2003.g. ISBN 953-6036-35-5
H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||
Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | As | Br | Kr | ||||||||||||||||
Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Te | I | Xe | |||||||||||||||
Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Rn | ||
Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
Alkalijski metali | Zemnoalkalijski metali | Lantanoidi | Aktinoidi | Prijelazni metali | Slabi metali | Polumetali | Nemetali | Halogeni elementi | Plemeniti plinovi |