Калий и его соединения

В этой реакции феррицианид калия вступает в реакцию с двухвалентным железом в кислом растворе с образованием нерастворимого синего пигмента, и как пятно, так и пигмент обычно называют синевой Тернбулла. Для обнаружения трехвалентного железа (Fe3+) вместо него используется ферроцианид калия; получаемое окрашивание и пигмент широко известны как берлинская лазурь.Феррицианид калия обладает очень низкой токсичностью, его основная опасность заключается в том, что он вызывает легкое раздражение глаз и кожи. Однако в очень сильно кислых условиях выделяется высокотоксичный газообразный цианистый водород, согласно уравнению:6 H+ +[Fe(CN)6]3−→6HCN+ Fe3+Реакция с соляной кислотой протекает следующим образом:6HCl+ K3[Fe(CN)6] →6HCN+FeCl3+3KClЗаключениеКалий — один из важнейших биогенных элементов, постоянно присутствующий во всех клетках всех организмов. Ионы калия К+ участвуют в работе ионных каналов и регуляции проницаемости биологических мембран, в генерации и проведении нервного импульса, в регуляции деятельности сердца и других мышц, в различных процессах обмена веществ. Содержание калия в тканях животных и человека регулируется стероидными гормонами надпочечников. В среднем организм человека (масса тела 70 кг) содержит около 140 г калия. Поэтому для нормальной жизнедеятельности с пищей в организм должно поступать 2-3 г калия в сутки. Богаты калием такие продукты, как изюм, курага, горох и другие.Особенности обращения с металлическим калием: металлический калий может вызвать очень сильные ожоги кожи, при попадании мельчайших частичек калия в глаза возникают тяжелые поражения с потерей зрения, поэтому работать с металлическим калием можно только в защитных перчатках и очках. Загоревшийся калий заливают минеральным маслом или засыпают смесью талька и NaCl. Хранят калий в герметично закрытых железных контейнерах под слоем обезвоженного керосина или минерального масла.Список использованной литературы1. Калий, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 2, М., 2005.2. https://www.vedantu.com/chemistry/potassium3. Amberger, A.: Einflufi von K und N auf Ferment- und Kohlenhydrathaushalt von Grflnlandpflanzen. Z. Pflanzenernihr., Ding., Bodenkd. 66, 211-222 (2004).4. Bussler, W.: VergleichendeUntersuchungen an Kali-Mangelpflanzen. VerlagChemie, Weinheirn/Bergstra~e, 2012. 5. Hecht-Buchholz, Ch., and Marschner, H.: EinfluB Yon Tetraphenylborat ant die Feinstruktur von Zellen der Maiswurzelspitze. Z. Naturforsoh. 25 b, 1477-1479 (2020). 6. https://chem.ru/kalij.html7. Hecht-Bucholz, Ch., and Marschner, H.: Verinderungen der Feinstruktur von Zellen der MaiswurzelspitzebeiEntzug von Kalium. Z. Pflanzenphysiol. 63, 416-427 (2010). 8. Hecht-Buchhoz, Ch..PIfiger R., and Marschner H.: EinfluB von Natriumehorid auf Mitochondrienzahl und Atmung von Maiswurzelspitzen. Z. Pflanzenphysiol, 65,410-417(2011).9. Kursanov, A.L., and Vyskrebentzeva, E..: Stoffwechsel der Pflanzeunter den Bedingungen von Kaliummangel. Agrochimija (Moskau) 11, 65-77 (1967).10. Вишняков С.И., Обмен макроэлементов у сельскохозяйственных животных, М., 2017;11. Сатклифф Дж.-Ф., Поглощение минеральных солей растениями, пер. с англ., М., 2014.12. Larkum. A. W.D.: Ionic relations of chloroplasts in vivo. Nature 218, 447-449 (2018).13. Lubin, M., and Ennis, H.L.: On the role of intraceilular potassium in protein synthesis. Biochim. Biophys. Acta 82, 614-631 (2014). 14. Marini, F., Arnow, P., and Lampen, J.O.: The effect of monovalent cations on the inhibition of yeast metabolism by nystatin. J. gen. Microbiol.24, 51-62(2011). 15. https://mineraly-kamni.ru/kaliy/16. https://znaesh-kak.com/k/m/калиевые-квасцы17. Марфунин А.С., Полевые шпаты – фазовые взаимоотношения, оптические свойства, геологическое распределение, М., 2012.18. MolIA.: Der Einflu der N-P-K-Dbingung und der Bodenfeuchtigkeit auf den Zuckergehalt von Kartuffel. knollen. Z. Pflanzenernghr. u. Bodenkunde 118, 35-43 (2017).19.Nitsos. R.E., and Evans. H.J.: Effects of univalent cations on the activity of particulate starch synthetase. Plant Physiol. 44, 1260-1266 (2019).20. Sinclair, C.: Relation between mineral deficiency and amine synthesis in barley. Nature 213, 214-215 (2017). 21. Spyrides, G.L.: The effect of univalent cations on the binding of sRNA to the template-ribosome complex. Proc. Nat. Acad. Sci. 51, 1220-1226 (2014). 22. Thomson, W.W., and Weler. T.E.: The fine structure of chloroplasts from mineral deficient leaves of Phaseolus vulgaris. Amer. J. Hot 49. 1047-1055 (2022).23. Vesk, M., Possingham, V.. Mercer, F. V.: The effect of mineral nutrient deficiencies on the structure of the leaf cells of tomato, spinach and maize. Aust. J. ofBot. 14, 1-18 (2016).24. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ: Учебное пособие для вузов. – М.: Химия, 1996 (1-е изд.), 2017 (2-е изд.), 480 с25. Коренев Ю.М., Морозова Н.И. Общая и неорганическая химия. Часть V. Окислительно-восстановительные реакции. – М: МАКС Пресс, 2011, 76 с.26. https://ru.wikipedia.org/wiki/Йодид_калия_(лекарственное_средство)27. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганической химии. – М: Мир, 2019, 679 с.28. Бозорт Р. Ферромагнетизм. – М.: Иностранная литература, 2016, с. 784.29. Васильев В.П. Термодинамические свойства растворов электролитов: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 2012, 321 с. 30. Капорский Л.Н. Оптическая плотность. Физическая энциклопедия. / Ред. Прохоров А.М. . – М.: Большая Российская энциклопедия, 2012. Т. 3. Магнитоплазменный компрессор – Пойнтинга теорема. 672 с. 31.https://ru.wikipedia.org/wiki/Сульфат_калия32.Соколов Р. С. Химическая технология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений: в 2 т. - М.:Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2010. - Т. 1: Химическое производство антропогенной деятельности. Основные вопросы химической технологии. Производство неорганических веществ. - 368 с.33. Печковский В.В., Александрович Х.М., Пинаев Г.Ф. Технология калийных удобрений Минск: Вышэйш. школа, 2018. 264 с.34. Позин М. Е., Зинюк Р. Ю. Физико- химические основы неорганической технологии: Учеб. пособие для вузов. - Л.: Химия, 1985. - 384 Методическая разработкаТема урока «Калий и его соединения»Цель урока:Образовательная: создать условия для формирования знаний о натрии и калии и их важнейших соединениях, строение атома, физические и химические свойства, а также биологическую роль и области применения этих металлов.Воспитательная: Создать условия для воспитания навыков сотрудничества, умения слушать и работать в группах.Развивающая: Формировать умения сравнивать, обобщать материал и находить главное. Устанавливать причинно-следственные связи состава, свойства, применения.Тип урока: изучение новых знаний.Формы работы: фронтальная, индивидуальная.Интеграция с другими предметами:Биология (влияние избытка и недостатка калия на организм человека)География (месторождение калия)Оборудование и реактивы: интерактивная доска, компьютер, презентация; водяная баня, пинцет, скальпель, калий, вода, индикатор (фенолфталеин)Техника безопасности. Соблюдать правила работы со щелочными металлами. Кусочки металлов, используемых в опыте, не должны быть больше рисового зерна.Дидактическое обеспечение урока: листы с заданиями для выполнения, учебник, периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева Этапы урока:Организационный момент. Обозначение проблемы, формулирование темы и цели урокаАктуализация знаний и работа с периодической системой химических элементов Д.И.Менделеева.Работа с дополнительными источниками информации; заполнение таблицы – сравнения, запись уравнений химических реакций; обсуждение полученной информации.Формулирование выводов о реакционной способности химического элемента и его соединений.Этап первичного закрепления знаний.Рефлексия, самооценка деятельности на уроке, выставление оценок учителем, домашнее задание.Ход урока1. Организационный этап.Приветствие. Проверка подготовленности учащихся к уроку.2. Диалоговая часть:1. К какому семейству химических элементов относится калий?2. Почему щелочные металлы Д.И. Менделеев объединил в одну группу и подгруппу?3. Чем различаются атомы щелочных металлов, а в чем их сходство?4. В чем же необычность щелочных металлов?5. Зная строение атома калия и его положение в ПСХЭ, может ли он встречаться в природе в свободном виде?3. Этап изучения нового материалаКалий - химический элемент с символом K. Оно происходит от словосочетания "щелочь", которое является древним обозначением элемента.Калий, как и другие элементы в первой колонке, является членом щелочной группы, наряду с цезием и натрием.Это был первый металл, подвергнутый электролизу и выделениюАтомная масса калия составляет 39,098 единиц атомной массы. Атомный радиус калия 0,227 нм, радиус иона K+ 0,133 нм. Энергии последовательной ионизации атома калия 4,34 и 31,8 эВ. Электроотрицательность калия по Полингу 0,82, что говорит о его ярко выраженных металлических свойствахКалий впервые был выделен из едкого поташа KOH (расплавленного) электролизом в 1807 году. Это было сделано сэром Хамфри Дэви. Калий, собранный на катоде. Этот элемент использовался в течение сотен лет.Это щелочной металл, подобный литию, рубидию, натрию, цезию и францию.Это чрезвычайно активный металл, который никогда не встречается в природе в одиночку; вместо этого он образует соединения с другими элементами. Элементарный калий - это мягкий серебристо - белый щелочной металл, который быстро окисляется на воздухе и очень реакционноспособен с водой, выделяя достаточно тепла для воспламенения выделяющегося водорода.Калий в природе встречается только в виде ионной соли. Как таковой, он содержится растворенным в морской воде и в составе многих минералов. Ион калия необходим для функционирования всех живых клеток и, таким образом, присутствует во всех тканях растений и животных. В особенно высоких концентрациях он содержится в растительных клетках, а при смешанном питании наиболее высокая концентрация его содержится во фруктах. Калий обычно делится на три изотопа: калий-39, 40 и 41. Калий-40 - это радиоактивный изотоп, который можно найти в горных породах, растениях и животных. Он используется для определения возраста чего-либо. Этот изотоп распадается на изотоп аргона.Физико-химические свойства.Калий - второй по плотности металл; только литий менее плотный.Это шелковистый, блестящий металл с температурой плавления 63 ° С и температурой кипения 770 °С.Металлический калий может плавать в воде.Он агрессивно реагирует с водой, выделяя водород, который может загореться и взорваться.Свежесрезанный калий имеет серебристый вид, но на воздухе он сразу же начинает тускнеть и становиться серым.При испытании пламенем калий и его соединения выделяют бледно-фиолетовый цвет, который может быть замаскирован сильным желтым выделением натрия, если он также присутствует.Как и другие щелочные металлы, калий бурно реагирует с водой, образуя водород. Реакция заметно более бурная, чем реакция лития или натрия с водой, и является достаточно экзотермической, чтобы выделившийся газообразный водород воспламенился.2K+ 2H2O →‎H2 + 2KOHГидроксид калия вступает в сильную реакцию с углекислым газом с образованием карбоната калия и используется для удаления следов CO2 из воздуха.2KOH + CO2→K2CO3 + H2OПри нагревании до 200-300°C калий реагирует с водородом (H) с образованием солеподобного гидрида КН:2K + H2→2KHС галогенами калий взаимодействует с взрывом. Интересно отметить, что с азотом (N) калий не взаимодействует.  Как и другие щелочные металлы, калий легко растворяется в жидком аммиаке с образованием голубых растворов.2K + F2→ 2KF ( фторид калия)2K + Cl2 → 2KCl (s) (хлорид калия)2K + Br2 → 2KBr (бромид калия)2K + I2 (g) → 2KI(йодид калия)Методы отделения калия путем осаждения, иногда используемые для гравиметрического анализа, включают использование тетрафенилбората натрия, гексахлорплатиновой кислоты и кобальтинитрита натрия.Калий глубоко восстанавливает разбавленные серную и азотную кислоты:8K + 6H2SO4 ⟶ 4K2SO4 + SO2↑ + S↓ + 6H2O21K + 26HNO3 ⟶ 21KNO3 + NO↑ + N2O↑ + N2↑ + 13H2OПри умеренном нагревании реагирует с газообразным аммиаком с образованием амида (+65…+105 °C):2K + 2NH3 ⟶ 2KNH2 + H2Металлический калий реагирует со спиртами с образованием алкоголятов:2K + 2C2H5OH ⟶ 2C2H5OK + H2↑Алкоголяты щелочных металлов (в данном случае — этилат калия) широко используются в органическом синтезе.ПолучениеКалий, как и другие щелочные металлы, получают электролизом расплавленных хлоридов или щелочей. Так как хлориды имеют более высокую температуру плавления (600—650 °C), то чаще проводят электролиз расплавленных щелочей с добавкой к ним соды или поташа (до 12 %). При электролизе расплавленных хлоридов на катоде выделяется расплавленный калий, а на аноде — хлор:K+ + e− → K2Cl− → Cl2При электролизе гидроксида калия на катоде также выделяется расплавленный калий, а на аноде — кислород:4OH− → 2H2O + O2Вода из расплава быстро испаряется. Чтобы калий не взаимодействовал с хлором или кислородом, катод изготовляют из меди и над ним помещают медный цилиндр. Образовавшийся калий в расплавленном виде собирается в цилиндре. Анод изготовляют также в виде цилиндра из никеля (при электролизе щелочей) либо из графита (при электролизе хлоридов).Важное промышленное значение имеют и методы термохимического восстановления:Na + KOH →N2,380−450oC NaOH + Kи восстановление из расплава хлорида калия карбидом кальция, алюминием или кремнием.Биологическая роль калия в организме человекаКатионы калия играют важную роль в нейронах (головном мозге и нервах). функционируют и влияют на осмотический баланс между клетками и интерстициальной жидкостью, причем их распределение опосредуется у всех животных (но не у всех растений) так называемым Na+ / K+ - Атфазный насос Калий можно определить по вкусу, потому что он вызывает три из пяти типов вкусовых ощущений, в зависимости от концентрации. Разбавленные растворы ионов калия имеют сладкий вкус (при умеренных концентрациях в молоке и соках), в то время как при более высоких концентрациях они становятся все более горькими / щелочными и, наконец, также солеными на вкус. Сочетание горечи и солености с высоким содержанием калия превращает добавление высоких доз калия в жидкие напитки в проблему вкусовых качеств.Калий также важен для обеспечения сокращения мышц и передачи всех нервных импульсов у животных посредством потенциалов действия. По природе своих электростатических и химических свойств ионы K+ крупнее ионов Na+, а ионные каналы и насосы в клеточных мембранах могут различать два типа ионов, активно перекачивая или пассивно позволяя проходить одному из двух ионов, блокируя другой.Нехватка калия в жидкостях организма может вызвать потенциально смертельное состояние, известное как гипокалемия, обычно возникающее в результате диареи, повышенного диуреза и рвоты. Симптомы дефицита включают мышечную слабость, паралитическую непроходимость кишечника, нарушения ЭКГ, снижение рефлекторной реакции и в тяжелых случаях паралич дыхания, алкалоз и сердечную аритмию.Применение калияПоскольку калий образует множество соединений, это очень полезный элемент. Хлорид калия (KCl) можно назвать наиболее распространенным соединением калия. Он используется в удобрениях, а также в качестве заменителя соли. Его также можно использовать для производства других химических веществ. Гидроксид калия (KOH) используется в производстве мыла, моющих средств и средств для очистки сточных вод. Карбонат калия (KHCO3) используется для производства определенных видов стекла и мыла. Его получают как побочный продукт промышленного производства аммиака. KHCO3 также известен как жемчужная зола. Нитрат калия (KNO3) используется в производстве удобрений, спичечных головок, а также пиротехники.Экспериментальная часть.Извлечем кусочек калия из керосина, очистим его. С калием нужно обращаться очень осторожно. На воздухе он может самовозгораться. Поместим кусочек калия в водяную баню, наполненную водой. Калий энергично реагирует с водой с выделением водорода и образованием щелочи — гидроксида калия, выделяющийся в реакции водород загорается. В целях безопасности чашку Петри следует накрыть стеклянной пластинкой. 2 K + 2 H2O = 2 KOH   + H24. Этап закрепления новых знаний1. Калий входит в состав удобрений.(да)2. Калий не может выступать в роли окислителя.(да)3. В состав сильвинита входит калий (да)4. Гидроксид калия-соль (нет, основание-щелочь)5. Калий-сильный восстановитель (да)3.Работать с металлическим калием нужно в защитных очках.(да)5. Рефлексивно-оценочный этапПоделиться впечатлениями о уроке. Выставление оценок.6. Домашнее заданиеПодготовить интересные факты о соединиях калияПриложение Таблица содержания калия в продуктах питанияПродукты с высоким содержанием калия:(продукты богатые калием)Название продуктаСодержание калия в 100грПроцент суточной потребностиГрибы белые сушёные3937 мг157%Персик сушёный2043 мг82%Урюк1781 мг71%Курага1717 мг69%Соя (зерно)1607 мг64%Отруби пшеничные1260 мг50%Молоко сухое нежирное1224 мг49%Молоко сухое 25%1200 мг48%Фасоль (зерно)1100 мг44%Фисташки1025 мг41%Молоко сухое 15%1010 мг40%Маш1000 мг40%Морская капуста970 мг39%Нут968 мг39%Груша сушёная872 мг35%Чернослив864 мг35%Изюм830 мг33%Петрушка (зелень)800 мг32%Шпинат (зелень)774 мг31%Миндаль748 мг30%Горох (лущеный)731 мг29%Сливки сухие 42%726 мг29%Инжир сушёный710 мг28%Желуди сушёные709 мг28%Чечевица (зерно)672 мг27%Арахис658 мг26%Семена подсолнечника (семечки)647 мг26%Кресс-салат (зелень)606 мг24%Кедровый орех597 мг24%Яблоки сушёные580 мг23%Хрен (корень)579 мг23%Мука гречневая577 мг23%Картофель568 мг23%Отруби овсяные566 мг23%Кешью553 мг22%Грибы шампиньоны530 мг21%Пастернак (корень)529 мг21%Кинза (зелень)521 мг21%Щавель (зелень)500 мг20%Кунжут497 мг20%Авокадо485 мг19%Грецкий орех474 мг19%Грибы белые468 мг19%Шоколад молочный462 мг18%Ячмень (зерно)453 мг18%Грибы лисички450 мг18%Палтус450 мг18%Яичный порошок448 мг18%Фундук445 мг18%Содержание калия в орехах и семенах:Название продуктаСодержание калия в 100грПроцент суточной потребностиАрахис658 мг26%Грецкий орех474 мг19%Желуди сушёные709 мг28%Кедровый орех597 мг24%Кешью553 мг22%Кунжут497 мг20%Миндаль748 мг30%Семена подсолнечника (семечки)647 мг26%Фисташки1025 мг41%Фундук445 мг18%Содержание калия во фруктах, ягодах, сухофруктах:Название продуктаСодержание калия в 100грПроцент суточной потребностиАбрикос305 мг12%Авокадо485 мг19%Айва144 мг6%Алыча188 мг8%Ананас321 мг13%Апельсин197 мг8%Арбуз110 мг4%Банан348 мг14%Брусника90 мг4%Виноград225 мг9%Вишня256 мг10%Голубика51 мг2%Гранат150 мг6%Грейпфрут184 мг7%Груша155 мг6%Груша сушёная872 мг35%Дуриан436 мг17%Дыня118 мг5%Ежевика208 мг8%Земляника161 мг6%Изюм830 мг33%Инжир свежий190 мг8%Инжир сушёный710 мг28%Киви300 мг12%Клюква119 мг5%Крыжовник260 мг10%Курага1717 мг69%Лимон163 мг7%Малина224 мг9%Манго168 мг7%Мандарин155 мг6%Морошка180 мг7%Нектарин201 мг8%Облепиха193 мг8%Папайя182 мг7%Персик363 мг15%Персик сушёный2043 мг82%Помело216 мг9%Рябина красная230 мг9%Рябина черноплодная158 мг6%Слива214 мг9%Смородина белая270 мг11%Смородина красная275 мг11%Смородина чёрная350 мг14%Урюк1781 мг71%Фейхоа172 мг7%Финики370 мг15%Хурма200 мг8%Черешня233 мг9%Черника51 мг2%Чернослив864 мг35%Шиповник23 мг1%Яблоки278 мг11%Яблоки сушёные580 мг23%Содержание калия в овощах и зелени:Название продуктаСодержание калия в 100грПроцент суточной потребностиБазилик (зелень)295 мг12%Баклажаны238 мг10%Брюква238 мг10%Имбирь (корень)415 мг17%Кабачки238 мг10%Капуста белокочанная300 мг12%Капуста брокколи316 мг13%Капуста брюссельская375 мг15%Капуста кольраби370 мг15%Капуста краснокочанная302 мг12%Капуста пекинская238 мг10%Капуста савойская238 мг10%Капуста цветная210 мг8%Картофель568 мг23%Кинза (зелень)521 мг21%Кресс-салат (зелень)606 мг24%Листья одуванчика (зелень)397 мг16%Лук зелёный (перо)259 мг10%Лук порей225 мг9%Лук репчатый175 мг7%Морковь200 мг8%Морская капуста970 мг39%Огурец141 мг6%Папоротник370 мг15%Пастернак (корень)529 мг21%Перец сладкий (болгарский)163 мг7%Петрушка (зелень)800 мг32%Петрушка (корень)342 мг14%Помидор (томат)290 мг12%Ревень (зелень)325 мг13%Редис255 мг10%Редька чёрная357 мг14%Репа238 мг10%Салат листовой (зелень)220 мг9%Свекла288 мг12%Сельдерей (зелень)430 мг17%Сельдерей (корень)393 мг16%Спаржа (зелень)196 мг8%Топинамбур200 мг8%Тыква204 мг8%Укроп (зелень)335 мг13%Хрен (корень)579 мг23%Чеснок260 мг10%Шпинат (зелень)774 мг31%Щавель (зелень)500 мг20%