Электронный справочник : химические и физические свойства : калий

Для получения чистого калия смешивают хромат калия с порошком металлического циркония (в массовом отношении 1:4). Смесь спрессовывают в виде палочек и нагревают в условиях высокого вакуума в кварцевой трубке (или другом подходящем приборе).

Реакция начинается спокойно при 725°С (700—800°С); далее температура повышается до 1000?С. Получающийся щелочной металл осаждается на холодных частях трубочки, образуя красивый зеркальный налет. Выход калия — 80%.

Синтез под вакуумом. Если располагают установкой, не позволяющей работать при таких высоких температурах, которые требуются при восстановлении хроматов щелочных металлов, тогда в качестве исходных соединений используют дихроматы.

Готовят смесь дихромата калия и металлического циркония в отношении 1 : 10. Восстановление начинается уже при ~380°С (370—380°С) и протекает спокойно. Получают калий, не содержащие оксидов.

Очень чистые щелочные металлы без примеси газов можно получить путем тщательно проведенного в высоком вакууме разложения азидов. Установка, в которой проводят разложение азидов, должна быть изготовленной из аппаратного (G20) или дюранового стекла, чтобы не происходило разъедания частей установки под действием образующихся щелочных металлов.

Для получения «физически чистого» щелочного металла все части установки спаивают; краны высоковакуумной части установки не следует смазывать. В других случаях, когда требования к чистоте получаемого металла не столь высоки, можно использовать в установке шлифовые соединения и краны; однако надо исключить контакт жидкого или газообразного щелочного металла со шлифами и с кранами.

Исходный азид прежде всего надо растереть в агатовой ступке в тонкий порошок, который затем помещают в реторту (примерно 10—12 г азида калия). Азид, занимающий четверть объема реторты, распределяют по ней равномерно. Затем реторту припаивают к другим частям установки; для обезгаживания установку откачивают с помощью форвакуумного насоса (например, стеклянного ртутного пароструйного насоса) при одновременном нагревании. Охлаждаемые ловушки до конца работы должны быть опущены в жидкий воздух. Реторту задвигают в электрическую печь и, непрерывно поддерживая в установке вакуум, выдерживают в течение 12 ч при 200°С. Присоединенная к установке разрядная трубка должна регистрировать хороший вакуум (отсутствие свечения). Затем печь нагревают до более высокой температуры, ртутный клапан закрывают, чтобы выделяющийся при разложении азида азот не захватил азид и не загрязнил им конденсирующийся в приемнике щелочной металл.

Азид плавится и разлагается соответственно при 343?С и 355?С. После начала разложения температуру регулируют таким образом, чтобы давление в установке не превышало 0,1 мм рт. ст. В случае внезапного повышения давления следует открыть кран на буферную емкость (~8-литровая колба), которая еще до начала разложения должна быть хорошо откачана (форвакуумный насос). По этой же причине следует обращать особое внимание на то, чтобы все трубки имели внутренний диаметр 12—16 мм. По достижении температуры разложения, само разложение может не начаться тотчас, а только через 3—4 ч. Поэтому нельзя допускать перегревания азида, так как это может повлечь за собой взрывоподобное разложение и вследствие этого — разрушение всей установки.

Конец разложения детектируется с помощью разрядной трубки (свободный газовый разряд отсутствует). При продолжающемся откачивании установки давление азота в ней уменьшается и щелочной металл перегоняется из реторты в приемник. Затем реторту и трубку, соединяющую приемник с форвакуумным насосом, отпаивают. Приводят в действие высоковакуумный насос (например, стеклянный ртутный диффузионный насос) и открывают ртутный клапан. Благодаря тому что высоковакуумный насос подключают к установке, предварительно откачанной форвакуумным насосом, а также используют хорошо вакуумированную буферную емкость, удается достичь остаточного давления менее 0,000 000 1 мм.рт.ст. При этом щелочной металл уже при слабом подогревании электрической печью перегоняется из приемника в приемник. Металл в приемнике расплавляют так, чтобы он стекал в ампулу, которую запаивают.

В наиболее благоприятных случаях получение щелочного металла по описанной методике продолжается 3—4 сут, в неблагоприятных (если давление в установке во время разложения азида не поднимается выше 0,1 мм.рт. ст.) — 6—8 сут. В последнем случае, однако, полученный щелочной металл совершенно не содержит газов и при нагревании такого металла в высоком вакууме не наблюдается повышения давления.

Остаток имеет светло-коричневый цвет и состоит в основном из нитрида с примесью силиката и неразложившегося азида.

Выход калия 80%.

Соли калия окрашивают пламя в фиолетовый цвет (на фото).

С натрием образует эвтектический сплав (76% натрия и 24% натрия) с температурой плавления = -12,6 С, который применяется как жидкий теплоноситель в ядерных реакторах и как реагент в органических синтезах.

Источники информации:
1. "Неорганические синтезы" сб.1 М.: ИИЛ, 1951 стр. 10
2. "Энциклопедия для детей" т.17: Химия, М.:Аванта+, 2004 стр. 186
3. Гурвич Я.А. "Справочник молодого аппаратчика-химика" М.:Химия, 1991 стр. 50
4. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. "Общая и неорганическая химия" М.:Химия 1981 стр. 307
5. Коровин Н.В., Масленникова Г.Н., Мингулина Э.И., Филиппов Э.Л. "Курс общей химии" М.: Высшая школа, 1990 стр. 260
6. Рабинович В.А., Хавин З.Я. "Краткий химический справочник" Л.: Химия, 1977 стр. 67