- •Контролируемая самостоятельная работа студента
- •Содержание
- •Введение
- •История открытия
- •Нахождение в природе
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Взаимодействие калия с неметаллическими элементами Взаимодействие с галогенами
- •Взаимодействие с кислородом
- •Взаимодействие с серой
- •Взаимодействие с азотом
- •Взаимодействие с фосфором
- •Взаимодействие с углеродом
- •Взаимодействие с кремнием
- •Взаимодействие с бором
- •Взаимодействие калия с неорганическими соединениями
- •Взаимодействие с водой
- •Взаимодействие с соляной кислотой
- •Система калий – ртуть
- •Система калий – рубидий
- •Области применения
- •Список литературы
Взаимодействие с серой
Уже при слабом нагревании начинается реакция между калием и серой, причем выделяется большое количество тепла и образуется наиболее прочное соединение K2S. Теплота образования его из элементов составляет −87,3 ккал/моль или −120 ккал/моль. Так же как и для натрия, для калия известно несколько полусульфидных соединений, менее устойчивых, чем моносульфид. Существуют следующие химические соединения: K2S (840 оС), K2S2 (470 оС), K2S3 (252 оС), K2S4 (145 оС), K2S5 (206 оС) и K2S6 (183 оС). В области составов от 73 до 99 вес % S при температуре 188 оС наблюдается разрыв растворимости и образование двух жидких фаз.
2 K + S → K2S
Взаимодействие с азотом
Калий и азот не взаимодействуют друг с другом даже под давлением и при нагревании до высоких температур. Поэтому азот в этих условиях может использоваться в качестве защитной атмосферы. При действии на калий азота, активированного в электрическом разряде, могут образоваться два соединения: нитрид калия K3N и азид калия KN3. Нитрид калия получается при этом в значительно меньших количествах. Соединение это очень неустойчиво и в чистом виде не выделено.
Азид калия может быть получен химическим путем. При действии калия на раствор NH4N3 в жидком аммиаке протекает реакция
K + NH4N3 → KN3 + NH3 + ½ H2
Азид калия образуется также при действии KNO3 на жидкий аммиак
KNO3 + 2 NH3 → KN3 + 3 H2O
Почти с количественным выходом образуется азид калия в случае пропускания закиси азота N2O при 270 − 280 оС над амидом калия KNH2
2 KNH2 + N2O → KN3 + NH3 + KOH
Реакция протекает аналогично, если закись азота пропускать над расплавленным амидом натрия.
2 K + 3N2 = 2 KN3
6 K + N2 = 2 K3N
Взаимодействие с фосфором
При нагревании калия и фосфора в атмосфере азота или водорода образуется фосфиды калия: K3P, K2P5 и KP5.
Наиболее прочным является соединение K2P5. Оно может быть получено в чистом виде путем отгонки избытка металла (в вакууме при 400− 500 оС) из продуктов реакции калия и фосфора, имеет плотность около 2,0 г/см3 и не изменяется на воздухе, но разлагается водой.
Фосфид калия K3P может быть получен разложением KH2P при нагревании
3 KH2P → K3P + 2 PH3
KH2P получается, в свою очередь при пропускании фосфористого водорода PH3 через раствор калия в жидком аммиаке. Получающееся в этих условиях оранжево-красное вещество KP5 ∙ 3NH3 переходит при нагревании до 180 оС в красно-коричневый КР5, который легко разлагается влажным воздухом с выделением фосфористого водорода.
12 K + P4 → 4 K3P
8 K + 5 P4 → 4 K2P5
Взаимодействие с углеродом
Установлено, что калий при температурах выше 200 оС поглощается графитом в количестве до 40 % от веса последнего. Состав продуктов, полученных при 300оС, соответствует приблизительно формуле КС8, а состав продуктов, полученных при 360 оС, - формуле КС16. Соединения эти на воздухе раскаляются, очень чувствительны к действию кислорода и влаги.
При избытке калия вероятно образование соединения КС4. Отмечено также образование продуктов, отвечающих составу КС18 и КС9. Однако последние не представляют собой определенных химических соединений, а являются продуктами адсорбции.
При действии паров калия на углерод образуется твердый раствор калия в углероде.
Известны два карбида калия К2С и КНС2, которые однако не могут быть получены непосредственным взаимодействием калия и углерода.
Карбид калия К2С2 образуется при термической диссоциации КНС2 в вакууме.
Карбид К2С2 можно получить путем разложения КОСН3 при 300оС
6 KOCH3 → K2C2 + 2 K2CO3 + 2 C + 9 H2
Причем он частично распадается на калий и углерод.
Карбид КНС2 может быть получен при взаимодействии ацетилена и калия при низких температурах (0 − 25 оС). Он может образоваться также при пропускании ацетилена через раствор калия в жидком аммиаке при − 40 оС или при взаимодействии КН с С2Н2. В последнем случае КНС2 будет сильно загрязнен углеродом, так как в процессе реакции поднимается температура и происходит термическая диссоциация карбидов.
4K + C → K4C