хим. блок / техника безопасности / источники опасности при работе с калием

Источники опасности при работе c калием.

Калий (плотность 0,87 г/см3, температура плавления 63,7 °С).
По химическим свойствам калий сходен с натрием, а по активности превосходит его.

Во всех отношениях калий представляет гораздо более серьезную опасность, чем натрий.

С абсолютно сухим кислородом калий не взаимодействует даже при нагревании до температуры кипения. Оставленный на воздухе калий быстро покрывается оксидной пленкой:

2K + 1/2O2 = K2O оксид
2K + O2 = K2O2 пероксид
K + O2 = KO2 надпероксид

Во влажном воздухе окисление идет настолько быстро, что металл расплавляется и может воспламениться, особенно при локальном применении давления и обнажении свежей поверхности, например при выдавливании проволоки.

При длительном контакте с воздухом куски калия покрываются плотной коркой надпероксида калия с промежуточной прослойкой из оксида. Надпероксид калия — очень энергичный окислитель. Реакция его с водой протекает чрезвычайно бурно:

2KO2 + 2H2O = 2KOH + H2O2 + O2

Взаимодействие надпероксида калия со способными окисляться органическими или неорганическими веществами настолько активно, что может сопровождаться взрывом. Взрыв возможен уже при простом соприкосновении органических веществ с сильно окислившимися кусками калия.

При срезании корки оксидов с кусков калия нередко происходит воспламенение или даже взрыв. Хотя контакт свежеочищенной поверхности калия с чистым надпероксидом калия приводит только к воспламенению после некоторого индукционного периода, присутствие следов воды, примесей углеводородных растворителей или минерального масла значительно увеличивает вероятность взрыва.

Старые, сильно окислившиеся куски калия, у которых корка оксидов окрашена в желтый или желто-оранжевый цвет, использовать нельзя. Они должны быть уничтожены добавлением небольших порций трет-бутилового спирта в фарфоровом стакане под слоем ксилола.

Взаимодействие калия даже с холодной водой протекает настолько бурно, что выделяющийся водород немедленно воспламеняется. При контакте крупных кусков калия с водой происходит взрыв, мелкие брызги горящего расплавленного металла разлетаются (иногда в радиусе нескольких метров), вызывая вторичные очаги загорания, а при попадании на кожу - очень опасные ожоги. Взрываются и мелкие кусочки калия в случае их контакта с ограниченным количеством воды, например при попадании на влажные поверхности.

Со спиртами калий реагирует гораздо энергичнее, чем натрий. Попытки получения алкоголятов путем добавления калия к спиртам (включая октанол, бензиловый спирт, циклогексанол) приводят к взрыву, если воздух из реакционного сосуда не был предварительно вытеснен азотом или аргоном. Вносить калий в спирты рекомендуется очень небольшими порциями при перемешивании, обязательно контролируя температуру массы. Добавлять очередную порцию калия следует только после охлаждения раствора. Необходимо полностью исключить возможность попадания кусочков калия в охлаждающую баню: при контакте калия со снегом или льдом происходит взрыв.

С диоксидом углерода калий реагирует аналогично натрию.

С оксидом углерода СО, в отличие от натрия, калий легко реагирует с образованием взрывоопасного карбонила. Реакция идет уже при — 50 °С, продуктом ее является дикарбонил калия КС2О2. При контакте с воздухом или водой, а также при нагревании до 100 °С последний взрывается.

Калий легко реагирует с различными, формами углерода — сажей, графитовым порошком, активным углем. При повышенных температурах реакция протекает весьма бурно. Если углерод находится в мелкодисперсном состоянии, взаимодействие его с калием в присутствии воздуха может происходить со взрывом. Главную роль при этом играет, очевидно, реакция образующегося надпероксида калия с углеродом. Взрывы могут происходить также при попытках погасить горящий калий графитовым порошком, который нередко рекомендуют в качестве оглегасительного средства, что неправильно.

С галогенпроизводными углеводородов калий образует взрывоопасные смеси, которые еше более чувствительны к удару и нагреваний, чем смеси с натрием. Взрывоопасность повышается с увеличением числа атомов галогена в молекуле. Так, смесь калия с четыреххлористым углеродом в 150— 200 раз чувствительнее к удару по сравнению с гремучей ртутью, а смесь калия с бромоформом взрывается От ничтожного сотрясения. Смеси с тетра- и пентахлорэтаном склонны взрываться самопроизвольно. Взаимодействие калия с галогенпроизводными углеводородов в инертных растворителях поддается контролю при точном соблюдении условий реакции, в частности температурного режима, однако следует строго следить за тем, чтобы поверхность металла была свежеочищенной — наличие даже следов оксидов приводит к непредсказуемому течению реакции.

С галогенидами многих металлов калий реагирует аналогично натрию, но более энергично.

Многие органические и неорганические соединения, содержащие нитрогруппу, например нитрат аммония, пикриновая кислота, нитробензол, будучи нечувствительны к удару сами по себе, становятся чрезвычайно взрывоопасными в присутствии даже следов калия или калий-натриевого сплава.

 

вернуться к началу раздела "Техника
безопасности в химической лаборатории"