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.