Kali

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Kali (tên Latinh: Kalium) là nguyên tố hoá học ký hiệu K, số thứ tự 19 trong bảng tuần hoàn. Nó là một kim loại kiềm. Nó còn gọi là bồ tạt (mặc dù bồ tạt để chỉ tới cacbonat kali K₂CO₃ thì chính xác hơn) hay pô tát (potassium).

19	← Kali → Canxi
Na ↑ K ↓ Rb
	Bảng đầy đủ

Tổng quát

Tên, Ký hiệu, Số

Kali, K, 19

Phân loại

kim loại kiềm

Nhóm, Chu kỳ, Khối

1, 4, s

Khối lượng riêng, Độ cứng

856 kg/m³, 0,4

Bề ngoài

màu trắng bạc

Tính chất nguyên tử

Khối lượng nguyên tử

39,0983 đ.v.

Bán kính nguyên tử (calc.)

220 (243) pm

Bán kính cộng hoá trị

196 pm

Bán kính van der Waals

275 pm

Cấu hình electron

[Ar]4s¹

e^- trên mức năng lượng

2, 8, 8, 1

Trạng thái ôxi hóa (Ôxít)

1 (bazơ mạnh)

Cấu trúc tinh thể

hình lập phương

Tính chất vật lý

Trạng thái vật chất

rắn

Điểm nóng chảy

336,53 K (146,08 °F)

Điểm sôi

1.032 K (1.398 °F)

Thứ tự hiện tượng từ

thuận từ

Thể tích phân tử

45,94 ×10^-6 m³/mol

Nhiệt bay hơi

79,87 kJ/mol

Nhiệt nóng chảy

2,334 kJ/mol

Áp suất hơi

1,06 Pa tại 1.032 K

Vận tốc âm thanh

2.000 m/s tại 293,15 K

Linh tinh

0,82 (thang Pauling)

757 J/(kg·K)

1,389x10⁷ /Ω·m

102,4 W/(m·K)

418,8 kJ/mol
3.052 kJ/mol
4.420 kJ/mol
5.877 kJ/mol
7.975 kJ/mol
9.590 kJ/mol
11.343 kJ/mol
14.944 kJ/mol
16.963,7 kJ/mol
48.610 kJ/mol
54.490 kJ/mol
60.730 kJ/mol
68.950 kJ/mol
75.900 kJ/mol
83.080 kJ/mol
93.400 kJ/mol
99.710 kJ/mol
444.880 kJ/mol
476.063 kJ/mol

Chất đồng vị ổn định nhất

iso	TN	t_½	DM	DE MeV	DP
³⁹K	93,26%	Ổn định có 20 neutron
⁴⁰K	0,012%	1,277 E⁹ năm	β⁻ ε	1,311 1,505	⁴⁰Ca ⁴⁰Ar
⁴¹K	6,73%	Ổn định có 22 neutron

Đơn vị SI và STP được dùng trừ khi có ghi chú.

[sửa] Thuộc tính

Với khối lượng riêng nhỏ hơn của nước, kali là kim loại nhẹ thứ hai sau liti. Nó là một chất rắn rất mềm, dễ dàng cắt bằng dao và có màu trắng bạc khi bề mặt sạch. Nó bị ôxi hóa rất nhanh trong không khí và phải được bảo quản trong dầu mỏ hay dầu lửa.

Giống như các kim loại kiềm khác, kali phản ứng cực kỳ mãnh liệt với nước tạo ra hiđrô, ion K⁺ có hóa trị một và gốc hiđrôxít. Khi ở trong nước, nó có thể bắt cháy tự động. Các muối của nó phát ra ánh sáng màu tím khi đưa vào trong ngọn lửa. Nó có phản ứng với rất nhiều nguyên tố như các halôgen hay nhóm ôxy để tạo ra muối.

[sửa] Lịch sử

Kali được phát hiện bởi Sir Humphry Davy năm 1807, ông tách nó ra từ bồ tạt ăn da (KOH). Kim loại kiềm này là kim loại đầu tiên được điều chế bằng điện phân.

[sửa] Ứng dụng

Ôxít kali, được biết đến như là bồ tạt, đầu tiên được sử dụng làm phân bón.
Nitrat kali được sử dụng trong thuốc súng.
Cacbonat kali được sử dụng trong sản xuất thủy tinh.
Thủy tinh được xử lý bằng kali lỏng là có độ bền cao hơn so với thủy tinh thường.
NaK là hợp kim của kali với natri được sử dụng như là chất truyền nhiệt trung gian.
Nguyên tố này là thành phần rất cần thiết cho sự phát triển của cây cối và được tìm thấy trong nhiều loại đất.
Trong tế bào động vật các ion kali là cần thiết để giữ cho các tế bào sống (xem bơm Na-K).
Clorua kali được sử dụng để thay thế cho muối ăn và cũng được sử dụng để ngừng tim trong các phẫu thuật tim và trong án tử hình bằng cách tiêm liều gây chết.

Rất nhiều muối kali là rất quan trọng, bao gồm: brômua, cacbonat, clorat, clorua, crômat, xyanua, đicrômat, iốtua, nitrat, sulfat kali.

[sửa] Sự phổ biến

Nguyên tố này chiếm khoảng 2,4% trọng lượng lớp vỏ Trái Đất và là nguyên tố phổ biến thứ bảy trong lớp này. Vì tính không hòa tan của nó, rất khó thu được kali từ các khoáng chất của nó.

Tuy nhiên, các khoáng chất khác như cacnalit, langbeinit, polyhalit, và sylvit được tìm thấy trong các hồ và nền biển cổ. Các khoáng chất này tạo ra các mỏ quặng khá lớn trong các môi trường này, làm cho việc cô lập kali và các muối của nó là kinh tế hơn. Nguồn chủ yếu của kali, bồ tạt, được khai thác ở California, Đức, New Mexico, Utah và nhiều nơi khác nữa trên thế giới. Ở độ sâu 3.000 ft (khoảng hơn 900 mét) dưới bề mặt của Saskatchewan có mỏ bồ tạt lớn có thể trở thành nguồn quan trọng để cung cấp nguyên tố này và các muối của nó trong tương lai.

Các đại dương cũng là nguồn của kali, nhưng mật độ của nó tính theo dung lượng nước biển là rất thấp so với natri.

Kali có thể cô lập bằng điện phân của hiđrôxít của nó trong một quy trình có một chút thay đổi kể từ thời của Davy. Các phương pháp nhiệt cũng được sử dụng trong sản xuất kali, sử dụng clorua kali. Kali là nguyên tố gần như không bao giờ tìm thấy ở dạng tự do trong thiên nhiên. Tuy nhiên, trong các cơ thể sống các ion K⁺ là quan trọng trong sinh lý học của các tế bào dễ kích thích.

[sửa] Đồng vị

Có 17 đồng vị của kali đã được biết. Dạng tự nhiên của nó có 3 đồng vị: K³⁹ (93,3%), K⁴⁰ (0,01%) và K⁴¹ (6,7%). Đồng vị tự nhiên K⁴⁰ phân rã thành Ar⁴⁰ (11,2%) bằng cách bắt điện tử và bằng bức xạ positron, cũng như phân rã thành đồng vị ổn định Ca⁴⁰ (88,8%) bằng bức xạ beta; K⁴⁰ có chu kỳ bán rã 1,250 × 10⁹ năm.

Sự phân rã của K⁴⁰ thành Ar⁴⁰ thông thường được sử dụng làm phương pháp đánh giá tuổi các loại đá. Phương pháp đánh giá tuổi bằng tỷ lệ K/Ar phụ thuộc vào giả thiết rằng các loại đá không chứa agon ở thời điểm tạo ra nó và mọi agon do phóng xạ sinh ra sau đó (Ar⁴⁰) về mặt lượng là được bảo toàn, tức là một hệ thống kín. Các khoáng chất được xác định tuổi bằng cách đo mật độ của kali cũng như lượng Ar⁴⁰ do phóng xạ sinh ra đã được tích lũy. Các khoáng chất phù hợp để xác định tuổi là biôtit, muscôvit, và plutonit/hocblen biến chất loại cao cấp, cũng như fenspat núi lửa; toàn bộ các mẫu đá từ nham thạch núi lửa có thể được xác định tuổi nấu chúng chưa bị thay đổi.

Ngoài ra, các đồng vị kali còn được sử dụng như là chất đánh dấu vết trong nghiên cứu thời tiết. Chúng cũng được sử dụng trong các nghiên cứu về chu trình vận chuyển các chất dinh dưỡng vì kali là chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết cho sự sống.

K⁴⁰ có trong kali tự nhiên (và vì thế có trong các sản phẩm muối thương mại) trong một lượng vừa đủ đến mức một túi lớn của các chất này có thể sử dụng như nguồn phóng xạ cho các chứng minh trong lớp học.

[sửa] Cảnh báo

Ka li nguyên chất phản ứng mãnh liệt với nước và hơi ẩm. Do vậy, nó cần được bảo quản trong dầu khoáng hay dầu lửa và cần phải hết sức thận trọng khi làm việc với nó.

[sửa] Kali trong dinh dưỡng

Kali là khoáng chất cần thiết trong khẩu phần dinh dưỡng; nó có mặt trong các cơ và là chất lỏng duy trì và cân bằng điện giảitrong các tế bào. Kali cũng là quan trọng trong việc gửi các xung thần kinh cũng như giải phóng năng lượng từ protein, chất béo và các cacbohiđrat trong quá trình trao đổi chất. Thiếu kali có thể sinh ra các khả năng nguy hiểm chết người tiềm ẩn như hypokalemia. Ăn các loại thức ăn khác nhau có chứa kali là phương pháp tốt nhất để duy trì một lượng vừa đủ của kali. Những người mạnh khỏe ăn uống cân bằng các chất thường ít khi cần thiết phải bổ sung kali. Rất nhiều loại hoa quả, rau và thịt có chứa kali.