Тепловые и термодинамические характеристики

Температура плавления t_пл. = 63,55 °C, температура кипения t_кип = 760 °C, характеристическая температура Θ_{D =} 90 К. Удельная теплота плавления ΔН_пл = 59,46 кДж/кг. Удельная теплота сублимации, отнесенная к 298 К, ΔН_субл = 2299 кДж/кг. Удельная теплота испарения при температуре плавления ΔН_исп = 2213 кДж/кг, при температуре кипения ΔНσ_сп = 2082 кДж/кг. При плавлении происходит увеличение объема на ΔV = 30∙10^-6 м³/кг, или на ΔV/V = 0,0254. Увеличение давления приводит к возрастанию температуры плавления калия, при 3 ГПа металл плавится при 516 К, а при 8 ГПа при 533 К. Начальное значение dT/dP близко к 160 К/ГПа, при увеличении давления dT/dP стремиться к 0. Удельная теплоемкость калия в интервале температур 298 - Т_пл с_р = 768 Дж/(кг∙К) Поверхностное натяжение жидкого калия при температуре плавления (336,66 К) σ = 114,1 мН/м Поверхностная энергия кристаллического калия для грани v = 91 мДж/м²

Механические свойства

Твердость калия по Бриннелю при комнатной температуре Н В 0,4 МПа. Давление истечения калия по Н. С. Курнакову и А. И. Никитинскому 0,9 МПа при диаметре матрицы 15,25 мм и выходном отверстии 2,86 мм (295,15 К). Модуль нормальной упругости Е при растяжении при 83 К равен 3,5 ГПа. Значения модуля Е, полученные на монокристаллических образцах, в большой степени зависят от их ориентировки. Так, при 80 К значение Е вдоль направления <111> составляет 6,5 ГПа и снижается до 1,30 ГПа вдоль направления (100).

Калий обладает большой сжимаемостью при приложении внешнего давления: к = 32,4∙10^-11.

Технологические свойства

Калий – очень мягкий и пластичный металл, легко поддающийся пластической деформации на холоде.

Химические свойства

Калий – щелочной металл, он является более активным элементом, чем натрий. По химическим свойствам калий более близок к рубидию и цезию, чем к натрию и литию.

Во всех химических соединениях, в том числе гидридах проявляет степень окисления +1

На воздухе калий очень быстро покрывается рыхлой плёнкой оксидов, поэтому его хранят в керосине или парафиновом масле. При незначительном нагреве на воздухе калий возгорается.

Калий – один из наиболее электроположительных элементов. Нормальный электродный потенциал реакции К – e = К⁺ φ₀ = 2,924 В. В ряду напряжений калий стоит далеко впереди водорода и вытесняет его из воды, образуя при этом сильное основание КОН.

При пропускании сухого водорода над слегка нагретым калием образуется гидроксид калия КН, теплота его образования ΔН_обр = 57,90 кДж/моль

При сгорании калия в токе образуется супероксид калия КО_2. теплота образования КО₂ ΔН_обр = 284 кДж/моль.

Соединение устойчиво при атмосферном давлении и нагреве до 400 ^оС, а затем начинает распадаться с образованием оксида калия К₂О. Этот оксид имеет кристаллическую решетку типа CaF₂ с периодом a = 0,644 нм, рентгеновская плотность 2,33 Мг/м³,плавящуюся при 360,34 ^оС. Водный раствор гидроксида калия носит название калиевого щелока. КОН хорошо растворяется в метиловом и этиловом спиртах, эти растворы называют спиртовым калиевым щелоком. Теплота образования КОН ΔН_обр = 102,3 кДж/моль, плотность соединения 2,1 Мг/м³, температура плавления 678 К (405 ^оС). КОН хорошо растворим в воде.

С хлором калий образует хлорид KCI, который начинает заметно улетучиваться при температурах более низких, чем температура его плавления (t_пл ≈ 708 ^оС). Кристаллическая решетка KCI – типа NaCI с периодом a = 0,6277 нм.

Карбид калия К₂С₂ получается при взаимодействии калия с ацетиленом при 50 ^оС, характеризуется исключительно высокой химической активностью, самовоспламеняется даже в атмосфере SO₂ и CO₂, при взаимодействии взрывается.

Калий взаимодействует с азотом, возбуждённом электрическим тлеющим разрядом, при этом в зависимости от условий образуется нитрид калия K₃N или азид KN₃, т.е соль азотисто-водородной кислоты HN₃. Азид калия легко растворим в воде. Нитрид калия при комнатной температуре устойчив в сухом воздухе, но легко разлагается водой или спиртом м образованием аммиака. Непосредственно с азотом калий не взаимодействует даже при высоком нагреве и давлении.

Калиевая соль азотной кислоты KNO₃ известна под названием калийной селитры. Это бесцветная соль, кристаллизующаяся в двух различных формах (ромбоэдрической и ромбической). Калийная селитра хорошо растворяется в воде: при 20 ^оС в 1 кг воды растворяется 0,315 кг селитры; при 100 ^оС растворимость возрастает до 2,46 кг.

Сульфид калия K₃S получают насыщением раствора гидроксида сероводородом. Он бесцветен, кристаллизуется из раствора в виде кристаллогидрата K₂S∙5H₂O, имеет кристаллическую решетку типа CaF₃ с периодом a = 0,739 нм.

Калий образует большое число химических соединений с электроотрицательными элементами, прежде всего с элементами III – VIB подгрупп, например галлием, таллием, оловом, висмутом, свинцом, теллуром. В этих соединениях, как правило, превалирует ионный или ионно-ковалентный тип связи. С натрием, одним из своих ближайших соседей по группе, калий образует фазу Лавеса KNa₂ типа MgCu₂ . Характерная черта этого соединения – металлическая природа связи между атомами натрия и калия. Непрерывных твердых растворов в системах с участием калия при обычных условиях не наблюдается.