Κάλιο (Κ)

Αγγλικά

Γαλλικά

Γερμανικά

Ιταλικά

Ισπανικά

potassium

potassium

Kalium

potassio

potasio

 

Σημείο τήξης (oC)

Σημείο βρασμού (oC)

Ειδικό βάρος  (g/cm3)

Aφθονία στο φλοιό της Γης (ppm)

Αφθονία στη θάλασσα (ppm)

63,6

774

0,862

2,1x104  (ή 2,1%)

392

 

Γενικά για το Κ

Το μεταλλικό κάλιο αντιδρά σχεδόν εκρηκτικά με το νερό και το παραγόμενο υδρογόνο αναφλέγεται

• Αργυρόλευκο, ελαφρύ (επιπλέει στο νερό) και μαλακό μέταλλο (κόβεται με λεπίδα αλλά είναι σκληρότερο από το νάτριο). Χημικά δραστικότατο μέταλλο, αντιδρά βίαια με το νερό με έκλυση υδρογόνου το οποίο αναφλέγεται εκρηκτικά μαζί με το μέταλλο λόγω της εκλυόμενης θερμότητας. Στον αέρα οξειδώνεται ταχύτατα και είναι πιθανή και η αυτανάφλεξή του και για τον λόγο αυτό φυλάσσεται κάτω από παραφίνη ή σε υάλινες αμπούλες. Παρασκευάστηκε από τον Sir Humphry Davy (Αγγλία, 1807) με ηλεκτρολυτική μέθοδο. O συμβολισμός του καθώς και η γερμανική και ελληνική ονομασία του προέρχονται από την λατινική ονομασία του kalium (alkali), ενώ η άλλη ονομασία του (potassium) προέρχεται από την ποτάσσα (potash), K2CO3, σύνθεση των λέξεων pot (δοχείο) και ash (στάχτη), που αποτελεί το κύριο συστατικό της τέφρας φυτικών οργανισμών.

• Η τοξικότητα των ενώσεών του θεωρείται μηδενική (εκτός αν είναι τοξικό το ανιόν των αλάτων) και αποτελεί στοιχείο απαραίτητο για την ανάπτυξη όλων των οργανισμών. Ωστόσο, η λήψη του σε σχετικά μεγάλες ποσότητες (1-2 g) μπορεί να διαταράξει την ισορροπία των ηλεκτρολυτών του οργανισμού και είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη σε περιπτώσεις καρδιοπαθειών και νεφρικής ανεπάρκειας.

• Υπάρχει σε αφθονία στη φύση. Κυριότερα ορυκτά του είναι τα υδατοδιαλυτά συλβίνης, KCl [F01] και καρναλλίτης, KCl·MgCl2·6H2O [F02], επίσης βρίσκεται σε πλήθος αργιλοπυριτικών και άλλων ορυκτών. Μεγάλα αποθέματα των υδατοδιαλυτών ορυκτών του βρίσκονται σε υπόγεια σπήλαια - αλατωρυχεία στη Γερμανία, Ισπανία, Καναδά, ΗΠΑ και Ιταλία. Το νίτρο (niter, saltpeter, ΚΝΟ3) [F03] είναι ένα από τα πολύ λίγα φυσικά νιτρικά άλατα και μεγάλα αποθέματά του βρίσκονται στην έρημο Atacama της Χιλής. Γνωστό από την αρχαιότητα και κύριο συστατικό της παραδοσιακής "μαύρης" πυρίτιδας (70-75% KNO3, 10-15% C, 10-15% S).  

• Παγκοσμίως παράγονται περίπου 200 τόννοι μετάλλου (αναγωγή KCl με Na) και 50 εκατομ. τόννοι ενώσεών του.

• Εφαρμογές: ως μέταλλο έχει πολύ περιορισμένες χρήσεις, ως υγρό κράμα με νάτριο (κράμα 78% Κ - 22% Νa έχει σ.τ. -12,6oC) έχει χρησιμοποιηθεί ως ανταλλάκτης θερμότητας στους πυρηνικούς αντιδραστήρες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Οι ενώσεις του χρησιμοποιούνται για την παρασκευή λιπασμάτων, στη βιομηχανία υάλου και την παραγωγή πλήθους χημικών ουσιών.

F01. Συλβίνης, ΚCl

F02. Καρναλλίτης, KCl·MgCl2·6H2O

F03. Νίτρο KΝΟ3


 

Γενικές χημικές ιδιότητες των ενώσεων του Κ

 

Οξειδωτικές καταστάσεις

• Η μόνη σταθερή οξειδωτική κατάσταση του K είναι η K(I).

 

Διαλυτοποίηση του μετάλλου

• Στην πράξη ποτέ δεν απαιτείται η διαλυτοποίηση του μετάλλου με τη βοήθεια οξέος. Tο K, όπως και τα υπόλοιπα μέταλλα της ομάδας των αλκαλίων είναι τόσο δραστικά, που διαλύονται ευκολότατα στο νερό και η αντίδραση συχνά είναι εκρηκτική.  'Ετσι, το Κ αντιδρά ταχύτατα με ψυχρό ύδωρ, ακόμη και με τον πάγο, σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες με έκλυση H2. H αντίδραση είναι περισσότερο βίαιη από την αντίστοιχη αντίδραση του Na και τόσο το Κ όσο και το παραγόμενο Η2 αναφλέγονται με εκρηκτικό τρόπο:

2K + 2H2Ο    2K+ + 2 OH- + H2

 

Σταθερότητα των διαλυμάτων του

• Τα ιόντα K+ είναι σταθερά, τα διαλύματα των αλάτων του δεν υδρολύονται και έτσι δεν απαιτείται οξίνισή τους. Τα διαλύματα των αλάτων του είναι άχρωμα, εκτός αν φορέας του χρώματος είναι το ανιόν του άλατος.

 

Σχηματισμός συμπλόκων ιόντων

• Τα ιόντα K+ δεν έχουν τάση σχηματισμού συμπλόκων με κανένα από τα συνηθισμένα συμπλεκτικά αντιδραστήρια.

 

Ειδικά χαρακτηριστικά

• 'Ολα τα άλατα του K είναι ευδιάλυτα. Λίγα άλατα του K έχουν σχετικά περιορισμένη διαλυτότητα, έτσι τα ιόντα Κ+ καθιζάνουν με:

α) Κοβαλτιεξανιτρώδη ιόντα (με πυκνό διάλυμα Na3[Co(NO2)6]

2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3-    K2Na[Co(NO2)6] [βλ. V01]

To K2Na[Co(NO2)6] είναι κίτρινο ίζημα και η σύνθεσή του εξαρτάται από τη θερμοκρασία και τις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων. Ανάλογο ίζημα παρέχεται και από τα ιόντα NH4+, Rb+ και Cs+.

β) 'Οξινα τρυγικά ιόντα (με κορεσμένο διάλυμα NaHC4H4O6)

Κ+ + HC4H4O6-    KHC4H4O6

Η καθίζηση κρυσταλλικού KHC4H4O6 επιταχύνεται με τριβή των τοιχωμάτων του δοκιμαστικού σωλήνα με υάλινη ράβδο. Τα ιόντα NH4+ παρέχουν αντίστοιχο ίζημα και πρέπει να απομακρυνθούν πριν από την αντίδραση.

γ) Υπερχλωρικά ιόντα (με πυκνό διάλυμα NaClO4)

Κ+ + ClO4-    KClO4

Η διαλυτότητα του KClO4 είναι σχετικά μεγάλη (7,1 g/L στους 20οC) και για τον λόγο αυτό απαιτείται περίσσεια ClO4- και συχνά η παρουσία περίσσειας αιθυλικής αλκοόλης για την ποσοτικότερη καθίζηση των ιόντων Κ+. ΠΡΟΣΟΧΗ: διαλύματα υπερχλωρικών αλάτων που περιέχουν οργανικό διαλύτη, όπως είναι η αιθυλική αλκόλη, ποτέ δεν πρέπει να θερμαίνονται διότι μπορούν να εκραγούν.

δ) Χλωριολευκοχρυσικά ιόντα (διάλυμα H2[PtCl6] 0,5 M)

2K+ + [PtCl6]2-    K2[PtCl6]

Το κίτρινο ίζημα K2[PtCl6] σχηματίζεται αργά και η καθίζησή του επιταχύνεται με τριβή των τοιχωμάτων του δοκιμαστικού σωλήνα με υάλινη ράβδο. Τα ιόντα NH4+ παρέχουν αντίστοιχο ίζημα και πρέπει να απομακρυνθούν πριν από την αντίδραση. Η αντίδραση σπάνια χρησιμοποιείται για την ποιοτική ανίχνευση των ιόντων K+ λόγω του μεγάλου κόστους του αντιδραστηρίου.

ε) Τετραφαινυλοβορικά ιόντα (διάλυμα Na[B(C6H5)4] -γνωστό ως Kalignost- 0,1 M)

K+ + [B(C6H5)4]-    Κ[B(C6H5)4]

Το λευκό ίζημα Κ[B(C6H5)4] είναι η καταλληλότερη μορφή για τον σταθμικό ποσοτικό προσδιορισμό των ιόντων K+. Ανάλογο ίζημα παρέχεται και από τα ιόντα NH4+, Rb+ και Cs+.

 



Τυπικές αντιδράσεις Κ+

 

 V01. Αντίδραση K+ με κοβαλτιεξανιτρώδη ιόντα

1. Κοβαλτιεξανιτρώδη ιόντα

2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3-    K2Na[Co(NO2)6]  /  Με διάλυμα κοβαλτιεξανιτρώδους νατρίου τα ιόντα Κ+ παρέχουν κίτρινο δυσδιάλυτο μικτό άλας.

2K+ + Ag+ + [Co(NO2)6]3-    K2Ag[Co(NO2)6]  /  Η ίδια αντίδραση καθίσταται περισσότερο ευαίσθητη παρουσία ιόντων Ag+ λόγω σχηματισμού του ακόμη δυσδιαλυτότερου μικτού άλατος K2Ag[Co(NO2)6]. Στην περίπτωση αυτή δεν πρέπει να υπάρχουν ανιόντα που σχηματίζουν δυσδιάλυτα άλατα με τα ιόντα Ag+. [V01]

 

 

 

 

 

 

 

 V02. Αντίδραση Κ+ με υπερχλωρικά ιόντα

2. Υπερχλωρικά ιόντα

Κ+ + ClO4-    KClO4  /  Με πυκνό διάλυμα NaClO4 τα ιόντα K+ παρέχουν λευκό κρυσταλλικό ίζημα KClO4. Η διαλυτότητα του KClO4 μειώνεται παρουσία αιθυλικής αλκοόλης. ΠΡΟΣΟΧΗ: διαλύματα υπερχλωρικών αλάτων που περιέχουν οργανικό διαλύτη, όπως αιθυλική αλκοόλη, ποτέ δεν πρέπει να θερμαίνονται διότι μπορούν να εκραγούν. [V02]

 

 

 

 

 

 

 

 

 V03. Αντίδραση K+ με τετραφαινυλοβορικά ιόντα

3. Τετραφαινυλοβορικά ιόντα

K+ + [B(C6H5)4]-    Κ[B(C6H5)4]  /  Με διάλυμα τετραφαινυλοβορικού νατρίου (Kalignost) τα ιόντα Κ+ παρέχουν λευκό ίζημα τετραφαινυλοβορικού καλίου. [V03]
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 V04. Πυροχημική ανίχνευση K+

4. Πυροχημική

Τα άλατα του Κ και σε ελάχιστες ποσότητες ακόμη χρωματίζουν τη φλόγα του λύχνου Bunsen ιώδη. [V04]

 

 

 

 

 


 

 

 

 


Επιστροφή στον πίνακα επιλογών