Draslík | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
← Argon | Vápník → | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
Vzhled jednoduché látky | |||||||||||||||||||||
Elementární draslík | |||||||||||||||||||||
Vlastnosti atomu | |||||||||||||||||||||
Jméno, symbol, číslo | Draslík / Kalium (K), 19 | ||||||||||||||||||||
Skupina , období , blok |
1 (zastaralé 1), 4, s-prvek |
||||||||||||||||||||
atomová hmotnost ( molární hmotnost ) |
39.0983(1) [1] a. e. m. ( g / mol ) | ||||||||||||||||||||
Elektronická konfigurace |
[Ar] 4s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 |
||||||||||||||||||||
Poloměr atomu | 235 hodin | ||||||||||||||||||||
Chemické vlastnosti | |||||||||||||||||||||
kovalentní poloměr | 203 hodin | ||||||||||||||||||||
Poloměr iontů | 133 hodin | ||||||||||||||||||||
Elektronegativita | 0,82 (Paulingova stupnice) | ||||||||||||||||||||
Elektrodový potenciál | -2,92 V | ||||||||||||||||||||
Oxidační stavy | 0, +1 | ||||||||||||||||||||
Ionizační energie (první elektron) |
418,5 (4,34) kJ / mol ( eV ) | ||||||||||||||||||||
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky | |||||||||||||||||||||
Hustota (v n.a. ) | 0,856 g/cm³ | ||||||||||||||||||||
Teplota tání | 336,8 K; +63,65 °C | ||||||||||||||||||||
Teplota varu | 1047 K; 773,85 °C | ||||||||||||||||||||
Oud. teplo tání | 2,33 kJ/mol | ||||||||||||||||||||
Oud. výparné teplo | 76,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||
Molární tepelná kapacita | 29,6 [2] J/(K mol) | ||||||||||||||||||||
Molární objem | 45,3 cm³ / mol | ||||||||||||||||||||
Krystalová mřížka jednoduché látky | |||||||||||||||||||||
Příhradová konstrukce | Cubic Body Centered | ||||||||||||||||||||
Parametry mřížky | 5,332 Á | ||||||||||||||||||||
Debyeho teplota | 100 tisíc _ | ||||||||||||||||||||
Další vlastnosti | |||||||||||||||||||||
Tepelná vodivost | (300 K) 79,0 W/(m K) | ||||||||||||||||||||
Číslo CAS | 7440-09-7 | ||||||||||||||||||||
Emisní spektrum | |||||||||||||||||||||
nejdéle žijící izotopy | |||||||||||||||||||||
|
19 | Draslík |
K39,0983 | |
[Ar]4s 1 |
Draslík ( chemická značka - K, z lat. Kalium ) je chemický prvek 1. skupiny ( podle zastaralé klasifikace - hlavní podskupina první skupiny, IA), čtvrté periody periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 19.
Jednoduchá látka draslík je měkký , stříbřitě bílý alkalický kov . V přírodě se draslík vyskytuje pouze ve sloučeninách s jinými prvky , například v mořské vodě , a také v mnoha minerálech .
Na vzduchu velmi rychle oxiduje a velmi snadno reaguje, zejména s vodou , za vzniku alkálie .
V mnoha vlastnostech je draslík velmi blízký sodíku , ale z hlediska biologické funkce a využití buňkami živých organismů jsou antagonistické .
Sloučeniny draslíku se používaly od starověku. Výroba potaše (která se používala jako prací prostředek) tedy existovala již v 11. století . Popel vzniklý při spalování slámy nebo dřeva byl upraven vodou a vzniklý roztok ( louh ) byl po filtraci odpařen. Suchý zbytek kromě uhličitanu draselného K2C03 obsahoval síran draselný K2S04 , sodu a chlorid draselný KCl .
19. listopadu 1807 v Bakerově přednášce anglický chemik Davy oznámil uvolnění draslíku elektrolýzou roztaveného potaše (KOH) [3] (v rukopisu přednášky Davy uvedl, že draslík objevil 6. října , 1807 [4] ). Davy mu říkal „draslík“ ( lat. potasium [3] :32 ); toto jméno (ačkoli se dvěma s v některých jazycích ) je ještě běžně používané v angličtině, francouzštině, španělštině, portugalštině a polštině. Při elektrolýze mokrého louhu potaše KOH na rtuťové katodě získal amalgám draslíku a po destilaci rtuti čistý kov. Davy určil jeho hustotu, studoval jeho chemické vlastnosti, včetně rozkladu vody a absorpce vodíku.
V roce 1808 francouzští chemici Gay-Lussac a L. Tenard izolovali draslík chemicky kalcinací KOH s uhlím.
V roce 1809 navrhl německý fyzik L. V. Gilbert název „draslík“ ( lat. kalium , z arabštiny al-kali – potaš ). Tento název vstoupil do německého jazyka , odtud do většiny jazyků severní a východní Evropy (včetně ruštiny) a „vyhrál“ při výběru symbolu pro tento prvek - K.
Čistota draslíku v zemské kůře je 2,4 % (5. nejrozšířenější kov, 7. nejrozšířenější prvek v zemské kůře). Průměrná koncentrace v mořské vodě je 380 mg/l [5] .
Díky vysoké chemické aktivitě se draslík ve volném stavu v přírodě nenachází. Horninotvorný prvek, je součástí slíd , živců atd. Draslík je také součástí minerálů sylvin KCl, sylvinit KCl NaCl, karnallit KCl MgCl 2 6H 2 O, kainit KCl MgSO 4 6H 2 O a také přítomen v popelech některých rostlin jako uhličitan K 2 CO 3 ( potaš ). Draslík je součástí všech buněk (viz část „ Biologická role “ níže).
Největší ložiska draslíku se nacházejí v Kanadě (výrobce PotashCorp ), Rusku (PJSC Uralkali , Berezniki , Solikamsk , území Perm , Verkhnekamskoye ložisko potašové rudy [6] ), Bělorusku (PO Belaruskali , Soligorsk , Starobinskoe ložisko potašových rud [7] ) .
Draslík, stejně jako ostatní alkalické kovy, se získává elektrolýzou roztavených chloridů nebo alkálií . Protože chloridy mají vyšší bod tání (600-650 °C ), elektrolýza roztavených alkálií se častěji provádí s přídavkem sody nebo potaše (až 12 %). Při elektrolýze roztavených chloridů se na katodě uvolňuje roztavený draslík a na anodě se uvolňuje chlór :
Během elektrolýzy hydroxidu draselného se na katodě uvolňuje také roztavený draslík a na anodě kyslík :
Voda z taveniny se rychle odpařuje. Aby se zabránilo interakci draslíku s chlórem nebo kyslíkem, je katoda vyrobena z mědi a nad ní je umístěn měděný válec. Vzniklý draslík v roztavené formě se shromažďuje ve válci. Anoda je také vyrobena ve formě válce z niklu (při elektrolýze alkálií) nebo grafitu (při elektrolýze chloridů).
Velký průmyslový význam mají také způsoby termochemického získávání:
a regenerace z taveniny chloridu draselného s karbidem vápníku , hliníkem nebo křemíkem [8] [9] .
Draslík je stříbřitý kov s charakteristickým leskem na čerstvě vytvořeném povrchu. Velmi lehký a lehký. Poměrně dobře rozpustný ve rtuti , tvořící amalgámy . Po zavedení do plamene hořáku draslík (stejně jako jeho sloučeniny) zbarví plamen do charakteristické růžovofialové barvy [10] .
Draslík tvoří kubické krystaly , prostorová grupa I m 3 m , parametry buňky a = 0,5247 nm , Z = 2 .
Elementární draslík, stejně jako ostatní alkalické kovy , vykazuje typické kovové vlastnosti a je velmi reaktivní a je silným redukčním činidlem. Čerstvý řez na vzduchu rychle zmatní v důsledku tvorby filmů sloučenin (oxidů a uhličitanů). Při delším kontaktu s atmosférou může zcela zkolabovat. S vodou reaguje výbušně. Musí být skladován pod vrstvou benzínu , petroleje nebo silikonu , aby se zabránilo kontaktu vzduchu a vody s jeho povrchem. S Na , Tl , Sn , Pb , Bi tvoří draslík intermetalické sloučeniny .
Draslík při pokojové teplotě reaguje se vzdušným kyslíkem, halogeny; prakticky nereaguje s dusíkem (na rozdíl od lithia a sodíku). Při mírném zahřívání reaguje s vodíkem za vzniku hydridu (200–350 °C):
s chalkogeny (100–200 °C, E = S, Se, Te):
Při spalování draslíku na vzduchu vzniká superoxid draselný KO 2 (s příměsí K 2 O 2 ):
Při reakci s fosforem v inertní atmosféře vzniká zelený fosfid draselný (200 °C):
Draslík při pokojové teplotě (+20 °C) aktivně reaguje s vodou, kyselinami, rozpouští se v kapalném čpavku (−50 °C) za vzniku tmavě modrého roztoku čpavku draselného .
Draslík hluboce obnovuje zředěné kyseliny sírové a dusičné :
Když je kovový draslík kondenzován s alkáliemi, redukuje vodík hydroxoskupiny:
Při mírném zahřívání reaguje s plynným amoniakem za vzniku amidu (+65…+105 °C):
Kovový draslík reaguje s alkoholy za vzniku alkoholátů :
Alkoholáty alkalických kovů (v tomto případě ethoxid draselný ) jsou široce používány v organické syntéze.
Když draslík interaguje se vzdušným kyslíkem , netvoří se oxid , ale peroxid a superoxid :
Oxid draselný lze získat zahřátím kovu na teplotu nepřesahující 180 °C v prostředí obsahujícím velmi málo kyslíku nebo zahřátím směsi superoxidu draselného s kovovým draslíkem:
Oxidy draslíku mají výrazné zásadité vlastnosti, prudce reagují s vodou, kyselinami a kyselými oxidy. Nemají žádnou praktickou hodnotu. Peroxidy jsou žlutobílé prášky, které, rozpustné ve vodě, tvoří alkálie a peroxid vodíku :
Schopnost výměny oxidu uhličitého za kyslík se využívá v izolačních plynových maskách a na ponorkách. Jako absorbér se používá ekvimolární směs superoxidu draselného a peroxidu sodného. Není-li směs ekvimolární, pak v případě přebytku peroxidu sodného bude více plynu absorbováno než uvolněno (při absorbování dvou objemů CO 2 se uvolní jeden objem O 2 ) a tlak v uzavřeném prostoru prostor klesne a v případě přebytku superoxidu draselného (když jsou absorbovány dva objemy CO 2 uvolní tři objemy O 2 ) se uvolní více plynu, než se absorbuje a tlak stoupá.
V případě ekvimolární směsi (Na 2 O 2 : K 2 O 4 = 1:1) budou objemy absorbovaných a emitovaných plynů stejné (při absorbování čtyř objemů CO 2 se uvolní čtyři objemy O 2 ).
Peroxidy jsou silná oxidační činidla, proto se používají k bělení tkanin v textilním průmyslu.
Peroxidy se získávají kalcinací kovů na vzduchu zbaveném oxidu uhličitého .
Známý je také ozonid draselný KO 3 oranžově červené barvy. Lze jej získat interakcí hydroxidu draselného s ozonem při teplotě nepřesahující +20 ° C:
Ozonid draselný je velmi silné oxidační činidlo, například již při +50 °C oxiduje elementární síru na síran a disulfát :
Hydroxid draselný (nebo kaustická potaš ) je tvrdý, bílý, neprůhledný, vysoce hygroskopický krystal, který taje při 360 °C. Hydroxid draselný je alkálie. Dobře se rozpouští ve vodě za uvolnění velkého množství tepla. Rozpustnost hydroxidu draselného při +20 °C ve 100 g vody je 112 g .
Draslík je nejdůležitějším biogenním prvkem , zejména ve světě rostlin. Při nedostatku draslíku v půdě se rostliny velmi špatně vyvíjejí, klesá výnos, proto se asi 90 % vytěžených draselných solí používá jako hnojivo.
Draslík jako kationt je spolu s kationty sodíku základním prvkem tzv. sodno-draselné pumpy buněčné membrány, která hraje důležitou roli při vedení nervových vzruchů .
Draslík je obsažen převážně v buňkách , až 40x více než v mezibuněčném prostoru. V procesu fungování buněk přebytek draslíku opouští cytoplazmu , a proto, aby se udržela koncentrace, musí být čerpán zpět pomocí sodíkovo-draselné pumpy . Draslík a sodík spolu funkčně souvisí a plní následující funkce:
Doporučená denní dávka draslíku je 600 až 1 700 miligramů pro děti a 1 800 až 5 000 miligramů pro dospělé. Potřeba draslíku závisí na tělesné hmotnosti, fyzické aktivitě, fyziologickém stavu a klimatu místa bydliště. Zvracení , prodloužený průjem , hojné pocení , užívání diuretik zvyšují potřebu draslíku v těle.
Hlavními potravinovými zdroji draslíku jsou fazole (především bílé fazole ), špenát , zelí , datle , brambory , sladké brambory , sušené meruňky , meloun , kiwi , avokádo , pomelo , banány , brokolice , játra , mléko , ořechové máslo , citrusové plody , hrozny . Draslík je bohatý v rybách a mléčných výrobcích .
Téměř všechny druhy ryb obsahují více než 200 mg draslíku na 100 g . Množství draslíku v různých typech ryb se liší.
Zelenina , houby a bylinky mají také vysoký obsah draslíku, ale konzervované potraviny mohou mít mnohem nižší hladiny. Čokoláda obsahuje hodně draslíku .
K absorpci dochází v tenkém střevě . Vstřebávání draslíku usnadňuje vitamín B6 , těžký alkohol .
Při nedostatku draslíku se rozvíjí hypokalémie . Dochází k narušení činnosti srdečních a kosterních svalů . Dlouhodobý nedostatek draslíku může být příčinou akutní neuralgie .
S nadbytkem draslíku se rozvíjí hyperkalémie , jejímž hlavním příznakem je vřed tenkého střeva . Skutečná hyperkalémie může způsobit zástavu srdce.
Přírodní draslík se skládá ze tří izotopů . Dva z nich jsou stabilní: 39 K ( zastoupení izotopů 93,258 %) a 41 K (6,730 %). Třetí izotop 40 K (0,0117 %) je beta-aktivní s poločasem rozpadu 1,251 miliardy let. Relativně krátký poločas rozpadu a vysoké množství draslíku ve srovnání s uranem a thoriem znamená, že na Zemi před 2 miliardami let a dříve draslík-40 hlavní příspěvek k přirozenému radiačnímu pozadí. V každém gramu přírodního draslíku za sekundu se v průměru rozpadne 31,0 ± 0,3 40 K jader, díky čemuž například v lidském těle o hmotnosti 70 kg dochází každou sekundu ke 4000 radioaktivním rozpadům. Proto mohou být sloučeniny draslíku snadno dostupné v každodenním životě ( potaš , chlorid draselný , dusičnan draselný atd.) použity jako testovací radioaktivní zdroje pro testování dozimetrů pro domácnost . 40 K je spolu s uranem a thoriem považován za jeden z hlavních zdrojů geotermální energie uvolněné v nitru Země (celková rychlost uvolňování energie se odhaduje na 40–44 TW ). Minerály obsahující draslík postupně akumulují 40Ar , jeden z produktů rozpadu draslíku- 40 , což umožňuje měřit stáří hornin; metoda draslík-argon je jednou z hlavních metod jaderné geochronologie .
Jeden z umělých izotopů, 37 K, s poločasem rozpadu 1,23651 sekundy, se používá v experimentech ke studiu Standardního modelu slabé interakce [11] .
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Periodický systém chemických prvků D. I. Mendělejeva | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Řady elektrochemické aktivity kovů | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |
alkalických kovů | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|