Самым активным металлом 4-го периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева является калий ( ). Ниже приведены подробные пояснения, почему именно этот элемент обладает наивысшей химической активностью в данном периоде. Положение в периодической таблице Калий открывает 4-й период и находится в I группе, главной подгруппе (щелочные металлы). Согласно периодическому закону, металлические свойства элементов внутри одного периода усиливаются справа налево. Это связано с тем, что при движении влево по периоду уменьшается заряд ядра и увеличивается радиус атома, что облегчает отдачу валентных электронов. Электронное строение и энергия ионизации Атом калия имеет электронную конфигурацию .
- На внешнем энергетическом уровне у него находится всего один электрон.
- Этот электрон значительно удален от ядра (так как заполняется уже четвертый слой), а внутренние электронные слои эффективно экранируют притяжение положительного ядра.
- Следовательно, калий обладает наименьшей энергией ионизации в 4-м периоде. Ему требуется минимум энергии, чтобы отдать этот электрон и перейти в устойчивое состояние катиона .
Химические свойства и реакции Высокая активность калия проявляется в его способности бурно вступать в химические реакции:
- Взаимодействие с водой: Калий реагирует с водой мгновенно и с выделением огромного количества энергии. Реакция сопровождается воспламенением выделяющегося водорода и характерным фиолетовым пламенем (цвет ионов калия):
Взаимодействие с кислородом: На воздухе калий окисляется практически мгновенно, поэтому его хранят под слоем керосина или в герметичных ампулах. При горении он образует преимущественно надпероксид ( ), а не просто оксид. Реакция с галогенами: Калий самопроизвольно воспламеняется в атмосфере хлора или при контакте с бромом, образуя соответствующие соли.
Сравнение с соседями по периоду Для сравнения, следующий за ним элемент — кальций ( ) — также является активным металлом, но у него на внешнем слое два электрона, и радиус его атома меньше, чем у калия. Из-за этого притяжение электронов к ядру сильнее, и кальций отдает их труднее, чем калий. Все последующие металлы в 4-м периоде (скандий, титан, железо, медь и т.д.) значительно уступают калию в химической активности. Я могу составить для вас сравнительную таблицу физических свойств щелочных металлов или подробно разобрать способы получения чистого калия в промышленности. Хотите, чтобы я подготовил такой материал?