Կալիում

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
19 ԱրգոնԿալիումԿալցիում
Ջրածին Հելիում Լիթիում Բերիլիում Բորр Ածխածին Ազոտ Թթվածին Ֆտոր Նեոն Նատրիում Մագնեզիում Ալյումին Սիլիցիում Ֆոսֆոր Ծծումբ Քլոր Արգոն Կալիում Կալցիում Սկանդիում Տիտան Վանադիում Քրոմ Մանգան Երկաթ Կոբալտ Նիկել Պղինձ Ցինկ Գալիում Գերմանիում Արսեն Սելեն Բրոմ Կրիպտոն Ռուբիդիում Ստրոնցիում Իտրիում Ցիրկոնիում Նիոբիում Մոլիբդեն Տեխնեցիում Ռութենիում Ռոդիում Պալադիում Արծաթ Կադմիում Ինդիում Անագ Ծարիր Թելուր Յոդ Քսենոն Ցեզիում Բարիում Լանթան Ցերիում Պրազեոդիում Նեոդիում Պրոմեթիում Սամարիում Եվրոպիում Գադոլինիում Տերբիում Դիսպրոզիում Հոլմիում Էրբիում Թուլիում Իտերբիում Լյուտեցիում Հաֆնիում Տանտալ Վոլֆրամ Ռենիում Օսմիում Իրիդիում Պլատին Ոսի Սնդիկ Թալիում Կապար Բիսմունտ Պոլոնիում Աստատ Ռադոն Ֆրանցիում Ռադիում Ակտինիում Թորիում Պրոտակտիում Ուրան Նեպտունիում Պլուտոնիում Ամերիցիում Կյուրիում Բերկլիում Կալիֆորնիում Էյնշտեյնիում Ֆերմիում Մենդելեևիում Նոբելիում Լոուրենցիում Ռեզերֆորդիում Դուբնիում Սիբորգիում Բորիում Հասիում Մեյտներիում Դարմշտադտիում Ռենտգենիում Կոպերնիցիում Ունունտրիում Ֆլերովիում Ունունպենտիում Լիվերմորիում Ունունսեպտիում ՈւնունօկտիումՔիմիական տարրերի պարբերական համակարգ
19K
Cubic-body-centered.svg
Electron shell 019 Potassium.svg
Պարզ նյութի արտաքին տեսք
Potassium.JPG
Արծաթափայլ սպիտակ, փափուկ մետաղ
Potassium Spectrum.jpg
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ Կալիում /Kalium (K), 19
Ատոմային զանգված
(մոլային զանգված)
39,0983(1)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա [Ar] 4s1
Ատոմի շառավիղ 235 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտային շառավիղ 203 պմ
Իոնի շառավիղ 133 պմ
Էլեկտրաբացասականություն 0,82 (Պոլինգի սանդղակ)
Օքսիդացման աստիճաններ 0; +1
Իոնիզացման էներգիա
(առաջին էլեկտրոն)
 418,5 (4,34) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Խտություն (ս. պ.-ում) 0,856 գ/սմ³
Հալման ջերմաստիճան 63,51°С; 336,8
Եռման ջերմաստիճան 1047
Մոլյար ջերմունակություն 29,6[2] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ 45,3 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղացանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք Խորանարդ
Բյուրեղացանցի տվյալներ 5,332
Դեբայի ջերմաստիճան 100 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն (300 Կ) 79,0 Վտ/(մ·Կ)
19
Կալիում
K
39,098
[Ar]4s1


Կալիում լատ.՝ Kalium , քիմիական տարր է, որի նշանն է K, պարբերական համակարգի 4-րդ պարբերության 1-ին խմբի քիմիական տարր։ Ալկաւիական մետաղ է, կարգահամարը՝ 19, ատոմական զանգվածը՝ 39,098, ատոմի արտաքին թաղանթի էլեկտրոնային կառուցվածքը՝ 4s1։ Ունի երկու կայուն՝ 39K (93,08 %), 41K (6,91 %), և մեկ թույլ ռադիոակտիվ իզոտոպ՝ 40K (0,01 %), կիսաքայքայման պարբերությունը՝ T½= 1,32• 109 տարի։

Կալիումի մի քանի միացություններ (օրինակ, պոտաշը, որն ստացվում էր փայտանյութի մոխրից) հայտնի էին դեռևս հնում։ Սակայն դրանց չէին տարբերում նատրիումի միացություններից։

Կալիումի քիմիական հատկությունները շատ նման են նատրիումի հատկություններին, այնուամենայնիվ, դրանց դերը օրգանիզմում տարբեր է։

Պատմություն և անվան ծագում[խմբագրել]

Սենյակային ջերմաստիճանում կալիումը արծաթա-սպիտակավուն մետաղ է կապտավուն երանգով։

Միայն 18-րդ դարին պարզվեց «բուսական ալկալու» (պոտաշի՝ K2CO3) և «հանքային ալկալու» (սոդայի՝ Na2CO3) տարբերությունը։ 1807 թվականին Հ. Դևին կծու կալիումի և նատրիումի (KOH և NaOH) էլեկտրոլիզից անջատեց կալիումը և նատրիում ու անվանեց դրանք պոտասիում և սոդիում։ 1809 թվականին Լ. Վ. Հիլբերտը առաջարկեց անվանել «կալիում» (արաբ․՝ ‎‎ ալ-կալի-պոտաշ) և «նատրոնիում» (արաբ․՝ ‎‎ նատրուն-բնական սոդա)։ Վերջինս Ի. Յա. Բերցելիուսը վերանվանեց (1811) «նատրիում»։

«Պոտասիում» և «սոդիում» անվանումները պահպանվել են Մեծ Բրիտանիայում, ԱՄՆ-ում, Ֆրանսիայում և մի քանի այլ երկրներում։

Բնության մեջ[խմբագրել]

Կալիումը տարածված տարրերից է, պարունակությունը երկրակեղևում՝ 2,50 % (ըստ զանգվածի)։ Կալիումը մտնում է դաշտային սպաթների և փայլարների բաղադրության մեջ։

Ստացում[խմբագրել]

Արտադրության մեջ ստացվում է KOH-ի կամ KCl-ի և Na-ի փոխազդեցությամբ՝

\mathsf{Na + KOH \xrightarrow[N_2]{380-450^oC} NaOH + K}

վերականգնվելով հալված կալիումի քլորիդով, կալցիումի կարբիտով, ալյումինով կամ սիլիցիումով[3][4]։

Ֆիզիկական հատկություններ[խմբագրել]

Սենյակային ջերմաստիճանում կալիումը արծաթա-սպիտակավուն մետաղ է կապտավուն երանգով[5]։ Այն լավ էլեկտրահաղորդիչ է։ Կալիումը փափուկ է և հեշտությամբ կտրվում է դանակով։ Կալիումը տարածված տարրերից է, պարունակությունը երկրակեղևում՝ 2,50% (ըստ զանգվածի)։ Կալիումը մտնում է դաշտային սպաթների և փայլարների բաղադրության մեջ։ Խտությունը՝ 862 կգ/մ3 (20 °C-ում), հալման ջերմաստիճանը՝ 63,55 °C, եռմանը՝ 760 °C։ Քիմիապես ավելի ակտիվ է, քան լիթիումը և նատրիումը։ Միացություններում միարժեք է։ Օդում (հատկապես խոնավության առկայությամբ) կալիումը արագ օքսիդանում է, այդ պատճառով այն պահում են նավթի, բենզինի կամ հանքային յուղի տակ։

Քիմիական հատկություններ[խմբագրել]

KaliumunterTetrahydrofuran.JPG
К

Իր միացությունների մեջ կալիումը միշտ միավալենտ է։

Կալիումը, ինչպես և նատրիումը, փոխազդում են թթվածնի հետ։ Կալիումը փոխազդում է նաև ջրի հետ, առաջացնելով կալիումի հիդրօքսիդ և ջրածին՝

\mathsf{2K + 2H_2O \longrightarrow 2KOH + H_2 \uparrow}

Այս ռեակցիան ընթանում է այնքան եռանդուն, որ անջատվող ջրածինը բոցավառվում է։

Կալիումը օդում շատ արագ օքսիդանում է։ Դրա համար էլ այն հաճախ պահում են կերոսինի մեջ։

Արտաքինից, սովորաբար, կալիումը ծածկված է լինում անթափանց մուգ կեղևով, որը կազմված է լինում կալիումի միացություններից։

Կալիումը մեծ եռանդով ռեակցայի մեջ է մտնում աղաթթվի հետ։

\mathsf{2K + 2HCl \longrightarrow 2KCl + H_2 \uparrow}

Սենյակային ջերմաստիճանում կալիումը փոխազդում է հալոգենների հետ՝ առաջացնելով հալոգենիդներ։ Թույլ տաքացնելիս միանում է ծծմբին, ավելի բարձր տաքացնելիս՝ սելենին և տելուրին։

\mathsf{6KO_3 + 5S \longrightarrow K_2SO_4 + 2K_2S_2O_7}

Ջրածնի մթնոլորտում 200 °C-ից բարձր տաքացնելիս կալիումը առաջացնում է հիդրիդ՝ KH, որը ինքնաբոցավառվում է օդում։

\mathsf{2K + H_2 \longrightarrow 2 KH}

Կալիումը և ազոտը չեն փոխազդում միմյանց հետ նույնիսկ տաքացնելիս։ Սակայն էլեկտրական լիցքի առկայությամբ առաջացնում են կալիումի ազիդը՝ KN3, և նիտրիդը՝ K3

Տաքացնելիս գրաֆիտի հետ առաջացնում է կարբիդներ՝ KC8 (300 °C-ում) և KC16 (360 °C-ում)։ Չոր օդում (կամ թթվածնում) կալիումը առաջացնում է դեղնասպիտակավուն օքսիդ՝ K2, և նարնջագույն գերօքսիդ՝ KO2 (հայտնի են նաև K2O2 և K2O3 գերօքսիդները)։

\mathsf{K + O_2 \longrightarrow KO_2}

Կալիումը շատ եռանդուն (երբեմն պայթյունով) փոխազդում է ջրի հետ՝ անջատելով ջրածին, ինչպես նաև թթուների հետ՝ առաջացնելով աղեր։ Ամոնիակի հետ փոխազդելիս առաջացնում է ամիդ, սպիրտների հետ՝ ալկոհոլատներ, ալկիլ և արիլհալոգենների հետ՝ կալիումալկիլներ և կալիումարիլներ։ Արտադրության մեջ ստացվում է KOH-ի կամ KCl-ի և Na-ի փոխազդեցությամբ՝

\mathsf{4KO_2 + 2H_2O \longrightarrow 4KOH + 3O_2 \uparrow}
\mathsf{KOH + Na \longrightarrow NaOH + K}
\mathsf{ KCl + Na \longrightarrow NaCl + K \uparrow}

Կալիումի և նրա միացությունների ճանաչում[խմբագրել]

Կալիումի և նրա միացությունների ճանաչումը բոցի գույնի միջոցով

Կալիումը և նրա միացությունները շիկացրած երկաթի ծայրով բոցի մեջ մտցնելիս դրանք գունավորվում են մանուշակագույն։ Եթե կալիումի աղերը պարունակում են նատրիումի աղերի խառնուրդ, ապա բոցի մանուշակագույնը քողարկվում է դեղինով։ Սակայն մանուշակագույնը կարելի է նկատել, եթե բոցի վրա նայենք կապույտ ապակու միջոցով։

Նշանակություն[խմբագրել]

Կալիումը պատկանում է այն տարրերի թվին, որոնց կարիքն առանձնապես ունեն բույսերն՝ իրենց աճման համար։ Նա բույսին է անցնում արմատների միջով բուսահողի խոնավության մեջ լուծված աղերի ձևով։ Բայց բուսահողի մեջ կալիումի լուծելի աղեր քիչ կան։ Այդ պատճառով էլ, առանց պարարտանյութի, բազմապատիկ ցանքից հետո բուսահողը աղքատանում է կալիումի աղերից, և բերքը ընկնում է։

Ահա թե ինչու կալիումի քլորիդը, կալիումի սուլֆատն ու կալիումի նիտրատը օգտագործվում են որպես հանքային պարարտանյութեր։ Կալիումը հիմնականում կիրառվում է գերօքսիդ ստանալու համար, որը թթվածնի վերականգնիչ է, օրինակ, սուզանավերում։ Նատրիումի հետ առաջացրած համաձուլվածքները (40—90% K) կիրառվում են միջուկային ռեակտորներում որպես ջերմակիրներ, տիտանի արտադրության մեջ՝ վերականգնիչներ, ինչպես նաև թթվածին կլանողներ, աղերը՝ գյուղատնտեսության մեջ որպես կափումական պարարտանյութեր։

Մարդու օրգանիզմում[խմբագրել]

Մարդու օրգանիզմում կալիումը հիմնականում գտնվում է բջիջներում (40 անգամ ավելի շատ, քան միջբջջային տարածքներում)։

Կալիումի հանձնարարելի քանակը 600-1700 միլիգրամ է երեխաների համար, իսկ մեծահասակների համար՝ 1800-5000 միլիգրամ։ Կալիումի անհրաժեշտ քանակը կախված է մարմնի քաշից, ֆիզիկական ակտիվությունից, ֆիզիոլոգիական վիճակից և բնակավայրի կլիմայից։

Փսխումը, երկարատև փորլուծությունը, առատ քրտնարտադրությունը, միզաբերներ օգտագործելը մեծացնում է օրգանիզմի կալիումի պահանջը։

Կալիումի իոնները մասնակցում են նյարդերում և մկաններում կենսաէլեկտրական պոտենցիալների ծագման ու հաղորդման, սրտի և այլ մկանների կծկման կարգավորմանը, պահպանում բջիջներում օսմոտիկ ճնշումը և կոլոիդների հիդրատացումը, ակտիվացնում որոշ ֆերմենտներ։

Փոխանակություն[խմբագրել]

Կալիումի փոխանակությունը (մետաբոլիզմը) կապված է ածխաջրերի նյութափոխանակության հետ։ Կալիումի իոններն ազդում են սպիտակուցների սինթեզի վրա։ Կալիումն օրգանիզմից հեռանում է գլխավորապես մեզի հետ։

Կալիումի պարունակությունը ողնաշարավորների արյան և հյուսվածքների մեջ կանոնավորվում է մակերիկամների հորմոններով՝ կորտիկոստերոիդներով։

Բույսերում[խմբագրել]

Բույսերի մեջ կալիումն բաշխվում է անհավասարաչափ. վեգետատիվ օրգաններում այն ավելի շատ է, քան արմատներում և սերմերում։ Շատ կալիում կա ընդավորների, ճակնդեղի, կարտոֆիլի մեջ, ծխախոտի տերևներում և հացահատիկային կերաբույսերում (20-30 գ/կգ չոր նյութում)։

Հողում կալիումի պակասության դեպքում դանդաղում է բույսերի աճը, ավելանում հիվանդացությունը։ Օրգանիզմի բնական ռադիոակտիվությունը (գամմա-ճառագայթում) գրեթե 90 %-ով պայմանավորված է հյուսվածքներում բնական 40K ռադիոիզոտոպի առկայությամբ։

Բժշկության մեջ[խմբագրել]

Բժշկության մեջ կիրառում են կալիումի քացախատը (CH3COOK)՝ որպես միզամուղ, կալիումի քլորիդը (KCl)՝ օրգանիզմում կալիումի անբավարարության դեպքում, գերքլորատը (KClO4)՝ թիրեոտոքսիկոզի ժամանակ, կալիումի պերմանգանատը (KMnO4)՝ հականեխիչ միջոց։

Կալիումի նկատմամբ չափահաս մարդու օրական պահանջը (2-3 գ) լրացվում է մսի և բուսական մթերքների, ծծկեր երեխաներինը (30 մգ/կգ)՝ կրծքի կաթի հաշվին։ Բույսերը կալիումը ստանում են հողից։ Կենդանիների օրգանիզմում կալիումի քանակը ~2,4 գ/կգ է։

Կալիումի հիմնական սննդային աղբյուրներն են չորացրած ծիրանը, դդումը, լոբազգիները, կիվին, կարտոֆիլը, ավոկադոն, բանանը, լյարդը, կաթը, պնդուկի յուղը, ցիտրուսայինները և խաղողը։ Բավականաչափ կալիում կա ձկներում և կաթնային մթերքներում։

Կալիումի ներծծումը կատարվում է բարակ աղիքում։ Կալիումի յուրացմանը նպաստում է B6 վիտամինը, իսկ խանգարում է՝ ալկոհոլը։

Տես նաև[խմբագրել]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (en) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. Химическая энциклопедия: в 5 т / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 284. — 671 с. — 100 000 экз.
  3. А. Ф. Алабышев, К. Д Грачев, С. А. Зарецкий, М. Ф. Лантратов, Натрий и калий (получение, свойства, применение), Л: Гос. н-т. изд-во хим. лит., 1959, С. 321.
  4. Хим.энциклопедия, т.2, М.: Сов. энциклопедия, 1990, С.562.
  5. «Элементы: проба на окрашивание пламени»։ Արխիվացված օրիգինալից 2011-08-22-ին։ http://www.webcitation.org/617uz3nan։ Վերցված է 2010 թ․ հունվարի 26։ 

Աղբյուրներ[խմբագրել]

  • Յու․ Վ․ Խոդակով, Լ․ Ա․ Ցվետկով և ուրիշներ։ «Քիմիա», Երևան, 1961։
  • Վիկտոր Համբարձումյան «Հայկական Սովետական Հանրագիտարան», Երևան, 1979։
  • Пилипенко А. Т. Натрий и калий // Справочник по элементарной химии. — 2-е изд. — Киев: Наукова думка, 1978. — С. 316—319.
  • Дроздов А. Яростные металлы // Энциклопедия для детей. Химия. — М.: Аванта +, 2002. — С. 184—187. — ISBN 5-8483-0027-5
  • Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001.
  • Некрасов Б. В. Основы общей химии. — М.: Химия, 1974.
  • Спицын В. И., Мартыненко Л. И. Неорганическая химия. — М.: МГУ, 1991, 1994.
  • Лидин Р. А. и др. Элементы IA-группы. Калий // Химические свойства неорганических веществ: Уч. пособие для вузов. — 4-е изд. — М.: КолосС, 2003. — С. 29—40. — ISBN 5-9532-0095-1

Արտաքին հղումներ[խմբագրել]