У неорганічній хімії існує три основні класи сполук. Це кислоти, лужі та оксиди. Кислота складається з катіону водню та аніону кислотного залишку. Щілина - з катіону металу і гідроксильної групи. Про оксиди ми поговоримо детальніше далі.
Що таке оксид?
Це сполука, що складається з двох різних хімічних елементів, одним з яких є кисень. Другим же може бути метал або неметал. Кількість атомів кисню залежить від валентності другого хімічного елемента, що входить до складу сполуки. Так, наприклад, валентність калію дорівнює одному, тому оксид калію буде містити один атом кисню і два атома калію. Валентність кальцію дорівнює двом, тому його оксид складатиметься з одного атома кисню та одного атома кальцію. Валентність фосфору дорівнює п 'яти, тому його оксид складається з двох атомів фосфору і п' яти атомів кисню.
У цій статті ми докладніше поговоримо про оксид калію. А саме - про його фізичні та хімічні властивості, про його застосування в різних областях промисловості.
Оксид калію: формула
Оскільки валентність цього металу дорівнює одному, а валентність кисню - двом, то ця хімічна сполука складатиметься з двох атомів металу і одного атома Оксігена. Отже, оксид калію: формула - К2О.
Фізичні властивості
Розглянутий оксид володіє блідо-жовтим забарвленням. Іноді він може бути безбарвним. При кімнатній температурі він володіє твердим агрегатним станом.
Температура плавлення цієї речовини дорівнює 740 градусам Цельсія.
Щільність становить 2,32 г/см3.
При термічному розкладанні даного оксиду утворюється пероксид цього ж металу і чистий калій.
Розчинімо в органічних розчинниках.
У воді не розчиняється, а вступає в реакцію з нею.
Володіє високою гігроскопічністю.
Хімічні властивості К2О
Ця речовина має типові для всіх основних оксидів хімічні властивості. Розгляньмо хімічні реакції цього оксиду з різними речовинами по порядку.
Реакція з водою
В першу чергу воно здатне реагувати з водою з утворенням в результаті гідроксиду даного металу.
Рівняння такої реакції виглядає наступним чином:
- К2О + Н2О = 2КОН
Знаючи молярну масу кожної з речовин, з рівняння можна зробити наступний висновок: з 94 грамів розглянутого оксиду і 18 грамів води можна отримати 112 грамів калій гідроксиду.
З іншими оксидами
Крім того, розглянутий оксид здатний реагувати з діоксидом карбону (вуглекислим газом). При цьому утворюється сіль - карбонат калію.
Рівняння реакції оксиду калію та оксиду карбону можна записати таким чином:
- К2О + СО2 = К2СО3
Так, можна зробити висновок, що з 94 грамів розглянутого оксиду і 44 грамів вуглекислого газу виходить 138 грамів калій карбонату.
Також розглянутий оксид може вступати в реакцію з оксидом сульфуру. При цьому утворюється інша сіль - калій сульфат.
Взаємодія оксиду калію з оксидом сульфура можна виразити наступним рівнянням:
- К2О + SO3 = K2SO4
З нього видно, що, взявши 94 грами розглянутого оксиду і 80 грамів оксиду сульфуру, можна отримати 174 грами сульфату калію.
Таким же чином К2О може реагувати і з іншими оксидами.
Інший тип взаємодії - реакції не з кислотними, а з амфотерними оксидами. У такому випадку утворюється не кислота, а сіль. Прикладом такого хімічного процесу може служити взаємодія розглянутого оксиду з оксидом цинку.
Цю реакцію можна висловити наступним рівнянням:
- К2О + ZnO = K2ZnO2
З нього видно, що при взаємодії розглянутого оксиду та оксиду цинку утворюється сіль під назвою калій цинкат. Якщо знати молярну масу всіх речовин, то можна підрахувати, що з 94 грамів К2О і 81 грама оксиду цинку можна отримати 175 грамів калій цинкату.
Також К2О здатний взаємодіяти з оксидом азоту. При цьому утворюється суміш з двох солей: нітрату і нітриту калію. Рівняння цієї реакції виглядає таким чином:
- К2О + 2NO2 = KNO3 + KNO2
Якщо знати молярні маси речовин, можна сказати, що з 94 грамів розглянутого оксиду і 92 грамів оксиду нітрогену можна отримати 101 грам нітрату і 85 грамів нітриту.
Взаємодія з кислотами
Найпоширеніший випадок - оксид калію + сірчана кислота = сульфат калію + вода. Рівняння реакції виглядає таким чином:
- К2О + H2SO4 = K2SO4 + Н2О
З рівняння можна зробити висновок, що для отримання 174 грамів сульфату калію і 18 грамів води необхідно взяти 94 грами розглянутого оксиду і 98 грамів сірчаної кислоти.
Подібним чином відбувається хімічна взаємодія між розглянутим оксидом і азотною кислотою. При цьому утворюється нітрат калію і вода. Рівняння цієї реакції можна записати наступним чином:
- 2К2О + 4HNO3 = 4KNO3 + 2Н2О
Таким чином, з 188 грамів розглянутого оксиду і 252 грамів азотної кислоти можна отримати 404 грами нітрату калію і 36 грамів води.
За таким же принципом розглянутий оксид може реагувати і з іншими кислотами. У процесі цього будуть утворюватися інші солі і вода. Так, наприклад, при реакції цього оксиду з фосфорною кислотою виходить фосфат і вода, з хлоридною кислотою - хлорид і вода і так далі.
К2О і галогени
Хімічна сполука, що розглядається, здатна реагувати і з речовинами цієї групи. До галогенів належать прості сполуки, що складаються з декількох атомів одного і того ж хімічного елемента. Це, наприклад, хлор, бром, іод і деякі інші.
Отже, хлор і оксид калію: рівняння:
- К2О + СІ2 = КСІ + КСИО
В результаті такої взаємодії утворюється дві солі: хлорид і гіпохлорит калію. З 94 грамів розглянутого оксиду і 70 грамів хлору виходить 74 грами хлориду калію і 90 грамів гіпохлориту калію.
Взаємодія з аміаком
К2О здатний реагувати з цією речовиною. У результаті такої хімічної взаємодії утворюється гідроксид і амід калію. Рівняння даної реакції виглядає наступним чином:
- К2О + NH3 = КОН + KNH2
Знаючи молярні маси всіх речовин, можна вирахувати пропорції реагентів і продуктів реакції. З 94 грамів розглянутого оксиду і 17 грамів аміаку можна отримати 56 грамів гідроксиду калію і 55 грамів аміду калію.
Взаємодія з органічними речовинами
З органічних хімічних речовин оксид калію взаємодіє з ефірами і спиртами. Однак ці реакції йдуть повільно і вимагають спеціальних умов.
Отримання К2О
Цю хімічну речовину можна отримувати несолькими способами. Ось найпоширеніші з них:
- З нітрату калію і металевого калію. Ці два реагенти нагрівають, в результаті чого утворюється К2О і азот. Рівняння реакції виглядає наступним чином: 2KNO3 + 10К = N2 + 6К2О.
- Другий спосіб відбувається в два етапи. Спочатку відбувається реакція між калієм і киснем, в результаті чого утворюється пероксид калію. Рівняння реакції виглядає так: 2К + О2 = К2О2. Далі пероксид збагачують калієм, в результаті чого і отримують оксид калію. Рівняння реакції можна записати таким чином: К2О2 + 2К = 2К2О.
Використання К2О у промисловості
Найбільш часто розглянута речовина використовується в сільськогосподарській промисловості. Цей оксид є одним з компонентів мінеральних добрив. Калій дуже важливий для рослин, оскільки підвищує їх стійкість до різних захворювань. Також розглянута речовина застосовується в будівництві, оскільки може бути присутньою у складі деяких видів цементу. Крім того, воно застосовується в хімічній промисловості для отримання інших сполук калію.