Человечество знакомо с калием больше полутора веков. В лекции, прочитанной в Лондоне 20 ноября 1807 г., Хэмфри Дэви сообщил, что при электролизе едкого кали он получил «маленькие шарики с сильным металлическим блеском... Некоторые из них сейчас же после своего образования сгорали со взрывом». Это и был калий.
Калий – замечательный металл. Замечателен он не только потому, что режется ножом, плавает в воде, вспыхивает на ней со взрывом и горит, окрашивая пламя в фиолетовый цвет. И не только потому, что этот элемент – один из самых активных химически. Все это можно считать естественным, потому что соответствует положению щелочного металла калия в таблице Менделеева. Калий замечателен своей незаменимостью для всего живого и примечателен как всесторонне «нечетный» металл.
Обратите внимание: его атомный номер 19, атомная масса 39, во внешнем электронном слое – один электрон, валентность 1+. Как считают химики, именно этим объясняется исключительная подвижность калия в природе. Он входит в состав нескольких сотен минералов. Он находится в почве, в растениях, в организмах людей и животных. Он – как классический Фигаро: здесь – там – повсюду.
Калий и почва
Вряд ли можно объяснить случайностью или прихотью лингвистов тот факт, что в русском языке одним словом обозначаются и сама наша планета, и ее верхний слой – почва. «Земля-матушка», «земля-кормилица» – это, скорее, о почве, чем о планете в целом...
Но что такое почва?
Самостоятельное и весьма своеобразное природное тело. Оно образуется из поверхностных слоев разнообразных горных пород под действием воздуха, воды, температурных перепадов, жизнедеятельности всевозможных обитателей Земли. Ниже, под почвой, скрыты так называемые материнские горные породы, сложенные из различных минералов. Они постепенно разрушаются и пополняют «запасы» почвы.
А в почве, помимо чисто механического, постоянно происходит и другое разрушение. Его называют химическим выветриванием. Вода и углекислый газ (в меньшей мере другие вещества) постепенно разрушают минералы.
Почти 18% веса земной коры приходится на долю калийсодержащего минерала – ортоклаза. Это двойная соль кремневой кислоты K 2 Al 2 Si 6 O 16 или K 2 O · Al 2 O 3 · 6SiO 2 . Вот что происходит с ортоклазом в результате химического выветривания:
К 2 О · Аl 2 O 3 · 6SiO 2 + 2Н 2 О + CO 2 → K 2 CO 3 + Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2Н 2 O + 4SiO 2 .
Ортоклаз превращается в каолин (разновидность глины), песок и поташ. Песок и глина идут на построение минерального костяка почвы, а калий, перешедший из ортоклаза в поташ, «раскрепощается», становится доступным для растений. Но не весь сразу.
В почвенных водах молекулы К 2 CO 3 диссоциируют: К 2 CO 3 ↔ K + + KCO – 3 ↔ 2K + + CO 2– 3 . Часть ионов калия остается в почвенном растворе, который для растений служит источником питания. Но большая часть ионов калия поглощается коллоидными частицами почвы, откуда корням растений извлечь их довольно трудно. Вот и получается, что, хотя калия в земле много, часто растениям его не хватает.
Из-за того, что комочки почвы «запирают» большую часть калия, содержание этого элемента в морской воде почти в 50 раз меньше, чем натрия. Подсчитано, что из тысячи атомов калия, освобождающихся при химическом выветривании, только два достигают морских бассейнов, а 998 остаются в почве. «Почва поглощает калий, и в этом ее чудодейственная сила», – писал академик А.Е. Ферсман.
Калий и растение
Калий содержится во всех растениях. Отсутствие калия приводит растение к гибели. Почти весь калий находится в растениях в ионной форме – К + . Часть ионов находится в клеточном соке, другая часть поглощена структурными элементами клетки.
Ионы калия участвуют во многих биохимических процессах, происходящих в растении. Установлено, что в клетках растений эти ионы находятся главным образом в протоплазме. В клеточном ядре они не обнаружены. Следовательно, в процессах размножения и в передаче наследственных признаков калий не участвует. Но и без этого роль калия в жизни растения велика и многообразна.
Калий входит и в плоды, и в корни, и в стебли, и в листья, причем в вегетативных органах его, как правило, больше, чем в плодах. Еще одна характерная особенность: в молодых растениях больше калия, чем в старых. Замечено также, что по мере старения отдельных органов растений ионы калия перемещаются в точки наиболее интенсивного роста.
При недостатке калия растения медленнее растут, их листья, особенно старые, желтеют и буреют по краям, стебель становится тонким и непрочным, а семена теряют всхожесть.
Установлено, что ионы калия активизируют синтез органических веществ в растительных клетках. Особенно сильно влияют они на процессы образования углеводов. Если калия не хватает, растение хуже усваивает углекислый газ, и для синтеза новых молекул углеводов ему недостает углеродного «сырья». Одновременно усиливаются процессы дыхания, и сахара, содержащиеся в клеточном соке, окисляются. Таким образом, запасы углеводов в растениях, оказавшихся на голодном пайке (по калию), не пополняются, а расходуются. Плоды такого растения – это особенно заметно на фруктах – будут менее сладкими, чем у растений, получивших нормальную дозу калия. Крахмал – тоже углевод, поэтому и на его содержание в плодах сильно влияет калий.
Но и это не все. Растения, получившие достаточно калия, легче переносят засуху и морозные зимы. Это объясняется тем, что калий влияет на способность коллоидных веществ растительных клеток поглощать воду и набухать. Не хватает калия – клетки хуже усваивают и удерживают влагу, сжимаются, отмирают.
Ионы калия влияют и на азотный обмен веществ. При недостатке калия в клетках накапливается избыток аммиака. Это может привести к отравлению и гибели растения.
Уже упоминалось, что калий влияет и на дыхание растений, а усиление дыхания сказывается не только на содержании углеводов. Чем интенсивнее дыхание, тем активнее идут все окислительные процессы, и многие органические вещества превращаются в органические кислоты. Избыток кислот может вызвать распад белков. Продукты этого распада – весьма благоприятная среда для грибков и бактерий. Вот почему при калийном голодании растения намного чаще поражаются болезнями и вредителями. Фрукты и овощи, содержащие продукты распада белков, плохо переносят транспортировку, их нельзя долго хранить.
Одним словом, хочешь получать вкусные и хорошо сохраняющиеся плоды – корми растение калием вволю. А для зерновых калий важен еще по одной причине: он увеличивает прочность соломы и тем самым предупреждает полегание хлебов...
Калийные удобрения
Растения ежегодно извлекают из почвы большое количество калия.
Самое дешевое (фактически даровое) и в то же время прекрасное по качеству калийное удобрение – печная зола. В ней калий находится в виде поташа К 2 CO 3 . Состав золы различных растений далеко не одинаков. Больше всего калия в золе подсолнечника – 36,3% К 2 О (содержание калия в калийных удобрениях принято пересчитывать на K 2 O). В золе дров окиси калия значительно меньше – от 3,2% (еловые дрова) до 13,8% (березовые дрова). Еще меньше калия в золе торфа.
Конечно, одной золой калийный голод растений не утолить. Самым важным калийным удобрением стали природные калийные соли, в первую очередь сильвинит и каинит. Сильвинит – очень распространенный минерал. Его состав обозначают формулой m KCl · n NaCl. Кроме хлоридов натрия и калия, в нем есть примеси солей кальция, магния и других элементов. Обычно в сильвините 14...18% К 2 O. В каините KCl · MgSO 4 · 3H 2 O окиси калия меньше – 10...12%.
Значительную часть природных калийных солей перерабатывают в технический продукт – хлористый калий (содержание калия в пересчете на K 2 O 50...62%).
Из сильвинита хлористый калий получают методами галургии или флотации. Первый основан на различной растворимости KCl и NaCl в воде при повышенных температурах. Второй – на разной смачиваемости этих веществ.
Первый метод используется шире. При нормальной температуре растворимость хлоридов калия и натрия почти одинакова. С повышением температуры растворимость NaCl почти не меняется, а растворимость KCl сильно возрастает. На холоде готовят насыщенный раствор обеих солей, затем его нагревают и обрабатывают им сильвинит. При этом раствор дополнительно насыщается хлористым калием, а часть поваренной соли вытесняется из раствора, выпадает в осадок и отделяется фильтрованием. Раствор охлаждают, и из него выкристаллизовывается избыточный хлористый калий. Кристаллы отделяют на центрифугах и сушат, а маточный раствор идет на обработку новой порции сильвинита.
Технический хлористый калий применяют и самостоятельно и в смеси с природными калийными солями.
В качестве удобрения используется также более дорогой, но не гигроскопичный и не слеживающийся сульфат калия K 2 SО 4 . Это удобрение можно применять на любых почвах. А ионы хлора, вносимые хлористым калием, для некоторых почв явно нежелательны. Противопоказаны они и некоторым растениям. Избыток ионов Сl – снижает содержание крахмала в клубнях картофеля, ухудшает качество льняных волокон, а персики, виноград и цитрусовые делает более кислыми.
Таким образом, удобряя землю хлористым калием, мы одновременно делаем все, чтобы улучшить и... ухудшить качество будущих плодов. Последнего можно избежать, если применять наиболее рациональные, химически обоснованные способы внесения калийных солей.
Ионы хлора в отличие от ионов калия почвой не поглощаются: они легко вымываются грунтовыми водами и уносятся в нижние горизонты. Поэтому, чтобы сохранить в почве калий, но убрать из нее хлор, нужно хлорсодержащие калийные удобрения вносить в почву осенью. Пока семена прорастут и корневая система начнет усваивать ионы из почвы, осенние дожди и талые воды успеют унести ионы хлора вглубь.
Кстати, любое калийное удобрение нужно не просто разбрасывать равномерно по полю, а заделывать его плугом на глубину пахоты – так намного эффективнее.
В сельскохозяйственной практике принято вносить от 30 до 90 кг K 2 O на гектар посева. Но эти дозы весьма условны, поскольку потребность в калийных удобрениях определяется не только составом почвы, но и тем, какая культура на этом поле посеяна. Свекле, картофелю, бобовым культурам, подсолнечнику, гречихе нужно больше калия, нежели пшенице, ржи, ячменю.
Агрономы считают, что при благоприятных условиях один килограмм К 2 О в среднем дает такие прибавки урожая: зерна – от 3 до 8 кг, картофеля – 35 кг, сахарной свеклы – 40 кг.
В нашей стране находятся самые богатые в мире месторождения калийных солей (район Соликамска – Березняков). В 1975 г. сельское хозяйство страны получило более 12 млн т калийных удобрений. Это в 12 раз больше, чем в 1950 г., и в 2,6 раза больше, чем в 1965 г.
Калий – человеку
Собственно, все, о чем рассказано выше, – тоже на тему «калий – человеку». А здесь коротко – о биологической роли элемента №19 в жизни наиболее сложного из живых организмов Земли.
Установлено, что соли калия не могут быть заменены в организме человека никакими другими солями. В основном калий содержится в крови и протоплазме клеток. Богаты калием печень и селезенка. Значительна роль этого элемента в регулировании деятельности ферментов.
Нельзя забывать еще об одной роли калия в пашей жизни. Природный калий состоит из трех изотопов: двух стабильных – 39 К и 41 К и одного радиоактивного – 40 К с периодом полураспада около 1,3 млрд лет. Этот изотоп содержится в живых организмах и своим излучением вносит значительный вклад в общую сумму естественного (фонового) облучения...
Организм ребенка, как и молодое растение, требует больше калия, чем организм взрослого человека. Суточная потребность в калии у ребенка составляет 12...13 мг на 1 кг веса, а у взрослого – 2...3 мг, т.е. в 4...6 раз меньше.
Большую часть необходимого ему калия человек получает из пищи растительного происхождения. Недостаток калия оказывается на разных системах и органах, а также на обмене веществ.
Видимо, не очень преувеличивал Александр Евгеньевич Ферсман, написавший в одной из своих книг: «калий – основа жизни».
Встреча с калием?
Если на складе или на товарной станции вы увидите стальные ящики с надписями: «Огнеопасно!», «От воды взрывается», то весьма вероятно, что вы встретились с калием.
Много предосторожностей предпринимают при перевозке этого металла. Поэтому, вскрыв стальной ящик, вы не увидите калия, а увидите тщательно запаянные стальные банки. В них – калий и инертный газ – единственная безопасная для калия среда. Большие партии калия перевозят в герметических контейнерах под давлением инертного газа, равным 1,5 атм.
Зачем нужен металлический калий?
Металлический калий используют как катализатор в производстве некоторых видов синтетического каучука, а также в лабораторной практике. В последнее время основным применением этого металла стало производство перекиси калия К 2 О 2 , используемой для регенерации кислорода. Сплав калия с натрием служит теплоносителем в атомных реакторах, а в производстве титана – восстановителем.
Из соли и щелочи
Получают калий чаще всего в обменной реакции расплавленных едкого кали и металлического натрия: KOH + Na → NaOH + К. Процесс идет в ректификационной колонне из никеля при температуре 380...440°C. Подобным образом получают элемент №19 и из хлористого калия, только в этом случае температура процесса выше – 760...800°C. При такой температуре и натрий, и калий превращаются в пар, а хлористый калий (с добавками) плавится. Пары натрия пропускают через расплавленную соль и конденсируют полученные пары калия. Этим же способом получают и сплавы натрия с калием. Состав сплава в большой мере зависит от условий процесса.
Как быть если...
Вы впервые имеете дело с металлическим калием.
Необходимо помнить о высочайшей реакционной способности этого металла, о том, что калий воспламеняется от малейших следов воды. Работать с калием обязательно в резиновых перчатках и защитных очках, а лучше – в маске, закрывающей все лицо. С большими количествами калия работают в специальных камерах, заполненных азотом или аргоном. (Разумеется, в специальных скафандрах.)
А если калий все-таки воспламенился, его тушат не водой, а содой или поваренной солью.
Есть ли в растворе ионы калия?
Выяснить это несложно. Проволочное колечко опустите в раствор, а затем внесите в пламя газовой горелки. Если калий есть, пламя окрасится в фиолетовый цвет, правда, не в такой яркий, как желтый цвет, придаваемый пламени соединениями натрия.
Сложнее определить, сколько калия в растворе. Нерастворимых в воде соединений у этого металла немного. Обычно калий осаждают в виде перхлората – соли очень сильной хлорной кислоты HClО 4 . Кстати, перхлорат калия – очень сильный окислитель и в этом качестве применяется в производстве некоторых взрывчатых веществ и ракетных топлив.
Для чего нужен цианистый калий?
Для извлечения золота и серебра из руд. Для гальванического золочения и серебрения неблагородных металлов. Для получения многих органических веществ. Для азотирования стали – это придает ее поверхности большую прочность.
К сожалению, это очень нужное вещество чрезвычайно ядовито. А выглядит KCN вполне безобидно: мелкие кристаллы белого цвета с коричневатым или серым оттенком.
Что такое хромпик?
Точнее – хромпик калиевый. Это оранжевые кристаллы состава К 2 Сr 2 О 7 . Хромпик используют в производстве красителей, а его растворы – для «хромового» дубления кож, а также в качестве протравы при окраске и печатании тканей. Раствор хромпика в серной кислоте – хромовая смесь, которую во всех лабораториях применяют для мытья стеклянной посуды.
Зачем нужно едкое кали?
В самом деле, зачем? Ведь свойства этой щелочи и более дешевого едкого натра практически одинаковы. Разницу между этими веществами химики обнаружили лишь в XVIII в. Самое заметное различие между NaOH и KOH в том, что едкое кали в воде растворяется еще лучше, чем едкий натр. KOH получают электролизом растворов хлористого калия. Чтобы примесь хлоридов была минимальной, используют ртутные катоды. А нужно это вещество прежде всего как исходный продукт для получения различных солей калия. Кроме того, без едкого кали не обойтись в производстве жидких мыл, некоторых красителей и органических соединении. Раствор едкого кали используется в качестве электролита в щелочных аккумуляторах.
Селитра или селитры?
Правильнее – селитры. Это общее название азотнокислых солей щелочных и щелочноземельных металлов. Если же говорят просто «селитра» (не «натриевая» или «кальциевая» или «аммиачная», а просто – «селитра»), то имеют в виду нитрат калия. Этим веществом человечество пользуется уже больше тысячи лет – для получения черного пороха. Кроме того, селитра – первое двойное удобрение: из трех важнейших для растений элементов в ней есть два – азот и калий. Вот как описал селитру Д.И. Менделеев в «Основах химии»:
«Селитра представляет бесцветную соль, имеющую особый прохладительный вкус. Она легко кристаллизуется длинными, по бокам бороздчатыми, ромбическими, шестигранными призмами, оканчивающимися такими же пирамидами. Ее кристаллы (уд. вес 1,93) не содержат воды. При слабом накаливании (339°) селитра плавится в совершенно бесцветную жидкость. При обыкновенной температуре в твердом виде КNO 3 малодеятельная и неизменна, но при возвышенной температуре она действует как весьма сильное окисляющее средство, потому что может отдать смешанным с нею веществам значительное количество кислорода. Брошенная на раскаленный уголь селитра производит быстрое его горение, а механическая смесь ее с измельченным углем загорается от прикосновения с накаленным телом и продолжает сама собою гореть. При этом выделяется азот, а кислород селитры идет на окисление угля, вследствие чего и получаются углекалиевая соль (Имеется в виду поташ.) и углекислый газ...
В химической практике и технике селитра употребляется во многих случаях как окислительное средство, действующее при высокой температуре. На этом же основано применение ее для обыкновенного пороха, который есть механическая смесь мелко измельченных: серы, селитры и угля».
Где и для чего применяются прочие соли калия?
Бромистый калий KBr – в фотографии, чтобы предохранить негатив или отпечаток от вуали.
Йодистый калий KI – в медицине и как химический реактив. Фтористый калий KF – в составе металлургических флюсов и для введения фтора в органические соединения.
Углекислый калий (поташ) К 2 CO 3 – в стекольном и мыловаренном производствах, а так же кик удобрение.
Фосфаты калия, в частности К 4 Р 2 О 7 и К 5 Р 3 О 10 , – как компоненты моющих средств.
Хлорат калия (бертолетова соль) КClO 3 – в спичечном производстве и пиротехнике.
Кремнефтористый калий K 2 SiF 6 – как добавка к шихте при извлечении редкоземельных элементов из минералов.
Железистосинеродистый калий (желтая кровяная соль) K 4 Fe(CN) 6 · 3Н 2 О – как протрава при крашении тканей и в фотографии.
Почему калий назвали калием?
Слово это арабского происхождения. По-арабски, «аль-кали» – зола растений. Впервые калии получен из едкого кали, а едкое кали – из поташа, выделенного из золы растений... Впрочем, в английском и других европейских языках сохранилось название potassium, данное калию его первооткрывателем X. Дэви. Как нетрудно догадаться, эта слово берет начало от слова «поташ».
В русскую химическую номенклатуру название «калий» введено в 1831 г. Г.И. Гессом.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Калий - девятнадцатый элемент Периодической таблицы. Обозначение - K от латинского «kalium». Расположен в четвертом периоде, IА группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 19.
Калий не встречается в природе в свободном состоянии. Наиболее важными минералами калия являются: сильвин KCl, сильвинит NaCl×KCl, карналлит KCl×MgCl 2 ×6H 2 O, каинит KCl×MgSO 4 ×3H 2 O.
В виде простого вещества калий представляет собой блестящий серебристо-серый металл (рис. 1) с объемно-центрированной кристаллической решеткой. Исключительно реакционноспособный металл: на воздухе быстро окисляется, образуя рыхлые продукты взаимодействия.
Рис. 1. Калий. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса калия
Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Поскольку в свободном состоянии калий существует в виде одноатомных молекул K, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 39,0983.
Изотопы калия
Известно, что в природе калий может находиться в виде двух стабильных изотопов 39 Kи 41 K. Их массовые числа равны 39 и 41 соответственно. Ядро атома изотопа калия 39 K содержит девятнадцать протонов и двадцать нейтронов, а изотопа 41 K - такое же количество протонов идвадцать два нейтрона.
Существуют искусственные изотопы калия с массовыми числами от 32-х до 55-ти, среди которых наиболее стабильным является 40 K с периодом полураспада равным 1,248×10 9 лет.
Ионы калия
На внешнем энергетическом уровне атома калия имеется один электрон, который является валентным:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 .
В результате химического взаимодействия калий отдает свой единственный валентный электрон, т.е. является его донором, и превращается в положительно заряженный ион:
К 0 -1e → Л + .
Молекула и атом калия
В свободном состоянии калий существует в виде одноатомных молекул Л. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу калия:
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
ПРИМЕР 2
| Задание | Вычислите массу гидроксида калия, который требуется для приготовления раствора щелочи объемом 20 мл (массовая доля KOH 20%, плотность 1,22 г/мл). |
| Решение | Найдем массу раствора гидроксида калия:
В природе калий встречается только в соединениях с другими элементами , например, в морской воде , а также во многих минералах . Очень быстро окисляется на воздухе и очень легко вступает в химические реакции, особенно с водой , образуя щёлочь . Во многих свойствах калий очень близок натрию , но с точки зрения биологической функции и использования клетками живых организмов они антагонистичны . История и происхождение названияСоединения калия используются с древнейших времён. Так, производство поташа (который применялся как моющее средство) существовало уже в XI веке . Золу, образующуюся при сжигании соломы или древесины, обрабатывали водой, а полученный раствор (щёлок) после фильтрования выпаривали. Сухой остаток, помимо карбоната калия, содержал сульфат калия K 2 SO 4 , соду и хлорид калия KCl. МесторожденияКрупнейшие месторождения калия находятся на территории Канады (производитель PotashCorp), России (ПАО «Уралкалий », г. Березники , г. Соликамск , Пермский край , Верхнекамское месторождение калийных руд ), Белоруссии (ПО «Беларуськалий », г. Солигорск , Старобинское месторождение калийных руд ). ПолучениеКалий, как и другие щелочные металлы, получают электролизом расплавленных хлоридов или щелочей . Так как хлориды имеют более высокую температуру плавления (600-650 °C), то чаще проводят электролиз расплавленных щелочей с добавкой к ним соды или поташа (до 12 %). При электролизе расплавленных хлоридов на катоде выделяется расплавленный калий, а на аноде - хлор : K + + e − → K {\displaystyle {\mathsf {K^{+}+e^{-}\rightarrow K}}} 2 C l − → C l 2 {\displaystyle {\mathsf {2Cl^{-}\rightarrow Cl_{2}}}}При электролизе щелочей на катоде также выделяется расплавленный калий, а на аноде - кислород : 4 O H − → 2 H 2 O + O 2 {\displaystyle {\mathsf {4OH^{-}\rightarrow 2H_{2}O+O_{2}}}}Вода из расплава быстро испаряется. Чтобы калий не взаимодействовал с хлором или кислородом, катод изготовляют из меди и над ним помещают медный цилиндр. Образовавшийся калий в расплавленном виде собирается в цилиндре. Анод изготовляют также в виде цилиндра из никеля (при электролизе щелочей) либо из графита (при электролизе хлоридов). Важное промышленное значение имеют и методы термохимического восстановления: N a + K O H → N 2 380 − 450 o C N a O H + K {\displaystyle {\mathsf {Na+KOH{\xrightarrow[{N_{2}}]{380-450^{o}C}}NaOH+K}}}и восстановление из расплава хлорида калия карбидом кальция , алюминием или кремнием . Физические свойстваКалий - серебристый металл с характерным блеском на свежеобразованной поверхности. Очень лёгок и легкоплавок. Относительно хорошо растворяется в , образуя амальгамы . Будучи внесённым в пламя горелки, калий (а также его соединения) окрашивает пламя в характерный розово-фиолетовый цвет . Взаимодействие с простыми веществамиКалий при комнатной температуре реагирует с кислородом воздуха, галогенами; практически не реагирует с азотом (в отличие от лития и натрия). При умеренном нагревании реагирует с водородом с образованием гидрида (200-350 °C): 2 K + H 2 ⟶ 2 K H {\displaystyle {\mathsf {2K+H_{2}\longrightarrow 2KH}}} 2 K + 2 N H 3 ⟶ 2 K N H 2 + H 2 {\displaystyle {\mathsf {2K+2NH_{3}\longrightarrow 2KNH_{2}+H_{2}}}}Металлический калий реагирует со спиртами с образованием алкоголятов : 2 K + 2 C 2 H 5 O H ⟶ 2 C 2 H 5 O K + H 2 {\displaystyle {\mathsf {2K+2C_{2}H_{5}OH\longrightarrow 2C_{2}H_{5}OK+H_{2}\uparrow }}}Алкоголяты щелочных металлов (в данном случае - этанолат калия) являются очень сильными основаниями и широко используются в органическом синтезе. Соединения с кислородомK + O 2 ⟶ K O 2 {\displaystyle {\mathsf {K+O_{2}\longrightarrow KO_{2}}}}Оксид калия может быть получен при нагревании металла до температуры не выше 180 °C в среде, содержащей очень мало кислорода , или при нагревании смеси супероксида калия с металлическим калием: K O 2 + 3 K ⟶ 2 K 2 O {\displaystyle {\mathsf {KO_{2}+3K\longrightarrow 2K_{2}O}}}Оксиды калия обладают ярко выраженными осно́вными свойствами, бурно реагируют с водой, кислотами и кислотными оксидами. Практического значения они не имеют. Пероксиды представляют собой желтовато-белые порошки, которые, хорошо растворяясь в воде, образуют щёлочи и пероксид водорода : K 2 O 2 + 2 H 2 O ⟶ 2 K O H + H 2 O 2 {\displaystyle {\mathsf {K_{2}O_{2}+2H_{2}O\longrightarrow 2KOH+H_{2}O_{2}}}} 4 K O 2 + 2 H 2 O ⟶ 4 K O H + 3 O 2 {\displaystyle {\mathsf {4KO_{2}+2H_{2}O\longrightarrow 4KOH+3O_{2}\uparrow }}} 4 K O 2 + 2 C O 2 ⟶ 2 K 2 C O 3 + 3 O 2 {\displaystyle {\mathsf {4KO_{2}+2CO_{2}\longrightarrow 2K_{2}CO_{3}+3O_{2}\uparrow }}}Свойство обменивать углекислый газ на кислород используется в изолирующих противогазах и на подводных лодках. В качестве поглотителя используют эквимолярную смесь супероксида калия и пероксида натрия. Если смесь не эквимолярна, то в случае избытка пероксида натрия поглотится больше газа, чем выделится (при поглощении двух объёмов CO 2 выделяется один объём O 2), и давление в замкнутом пространстве упадёт, а в случае избытка супероксида калия (при поглощении двух объёмов CO 2 выделяется три объёма O 2) выделяется больше газа, чем поглотится, и давление повысится. В случае эквимолярной смеси (Na 2 O 2:K 2 O 4 = 1:1) объёмы поглощаемого и выделяемого газов будут равны (при поглощении четырёх объёмов CO 2 выделяется четыре объёма O 2). Пероксиды являются сильными окислителями, поэтому их применяют для отбеливания тканей в текстильной промышленности. Получают пероксиды прокаливанием металлов на воздухе, освобождённом от углекислого газа . Также известен озонид калия KO 3 , оранжево-красного цвета. Получить его можно взаимодействием гидроксида калия с озоном при температуре не выше 20 °C: 4 K O H + 4 O 3 ⟶ 4 K O 3 + O 2 + 2 H 2 O {\displaystyle {\mathsf {4KOH+4O_{3}\longrightarrow 4KO_{3}+O_{2}+2H_{2}O}}}Озонид калия является очень сильным окислителем, например, окисляет элементарную серу до сульфата и дисульфата уже при 50 °C: 6 K O 3 + 5 S ⟶ K 2 S O 4 + 2 K 2 S 2 O 7 {\displaystyle {\mathsf {6KO_{3}+5S\longrightarrow K_{2}SO_{4}+2K_{2}S_{2}O_{7}}}}ГидроксидГидроксид калия (или едкое кали ) представляет собой твёрдые белые непрозрачные, очень гигроскопичные кристаллы, плавящиеся при температуре 360 °C. Гидроксид калия относится к щелочам. Он хорошо растворяется в воде с выделением большого количества тепла. Растворимость едкого кали при 20 °C в 100 г воды составляет 112 г . Применение
Важные соединения
Биологическая рольКалий - важнейший биогенный элемент , особенно в растительном мире. При недостатке калия в почве растения развиваются очень плохо, уменьшается урожай, поэтому около 90 % добываемых солей калия используют в качестве удобрений. Обозначается латинской буквой K (от латинского Kalium). Некоторые соединения калия (например, поташ, добывавшийся из древесной золы) были известны уже в древности; однако сам калий был открыт только в 1807 году английским химиком Гемфри Дэви, который назвал новый химический элемент «потассий» (по созвучию с уже известным поташом — карбонатом калия K 2 CO 3). В 1809 году немецкий учёный Людвиг Вильгельм Гильберт предложил название «калий» (от арабского аль-кали — поташ), которое успешно прижилось. Калий имеет огромное значение для здоровье человека, даже небольшие изменения содержания калия в организме могут повлиять на его нормальное функционирование. Давайте рассмотрим, для чего необходим калий в организме человека, чем опасен его дефицит и, наоборот, избыточная концентрация? Для всех утро наступило, а для тебя нет? На работе аврал, а у тебя усталость, нервы на пределе? Надо взбодриться, конечно, выручить может только кофе. Закончился рабочий день, а настроение так и не улучшилось? Думаешь можно прибегнуть к алкоголю, дабы избавиться от лихого настроения, а заесть его шоколадкой? Тогда вопрос – как себя чувствуешь? Беспокоят нервы и общая усталость? Да, кофеин бодрит. Только надолго ли? Проблема уже обозначена – организм подорван злоупотреблением сладким, физическими нагрузками и спиртными напитками. В результате теряется такой ценный микроэлемент, как калий, который поддерживает наши мышцы в тонусе, вселяет в нас бодрость и обеспечивает хорошее настроение. Происходит это не «вдруг». Кофе и все мочегонные напитки просто вымывают этот микроэлемент из организма, алкоголь и сахаросодержащие продукты замедляют его усвоение. Симптомы дефицита калия в организмеЕсли от незначительных прикосновений на теле появляется синяк, в мышцах стали проявляться, не известные до сих пор, болезненные ощущения – это тоже снижение присутствия калия в организме. На некоторое время избавиться от недуга можно благодаря питательному составу, в соотношении 1:1, меда и яблочного уксуса. Втирая этот раствор в больные мышцы, за счет хорошо впитываемого уксуса, ткани снабжаются калием. К дефициту калия можно отнести и такие симптомы как, беспричинные судороги и появление лопающихся мелких кровеносных сосудов. Хочешь чувствовать себя здоровым, узнай об этом микроэлементе как можно больше. При первых же симптомах заболевания многие бегут в аптеку. Но без рекомендации специалиста лучше не принимать никаких мер. Для лечения дефицита калия в организме необходимо иметь развернутый анализ крови, так как превышение калия в организме способствует более тяжелым заболеваниям, чем его недостаток. Гиперкалиемия опасна для здоровья. Может произойти обезвоживание организма, расстройство желудка, наступить сонливость, аритмия, потеря ориентации. Такое состояние возникает при приеме противоопухолевых и некоторых противовоспалительных препаратах. Только врач назначает лечение и дает рекомендации по употреблению необходимых продуктов питания. Хочешь не обременять близких тебе людей, своими проблемами со здоровьем, принимай калий содержащие продукты. Калий в продуктах питанияЕсть чудесный рецепт, позволяющий увеличить содержание калия в организме, который был известен еще нашим бабушкам – по утрам натощак, выпивать чайную ложку меда разбавленную в стакане кипяченой воды. Сегодня он усовершенствован. Теперь рекомендуется пить столько же кипяченой воды, но с добавлением по одной чайной ложечке пчелиного меда и яблочного уксуса, так как калий именно в этих продуктах находится в наибольшем количестве. Принимать такой напиток рекомендуется в течении всего дня, перед каждым приемом пищи, небольшими глотками. Содержание калия в значительном количестве существует не только в яблочном уксусе и меде, но и в пшеничных отрубях, и в дрожжах. Зависящая от физической активности и массы тела, суточная доля калия для каждого человека сугубо индивидуальна. Поддерживать ее не трудно, если принимать в пищу соответствующие продукты. Калий находится как в мясных, так и в растительных продуктах, это составная часть всех растений и животных. Все морские организмы получают калий из воды. Фруктовые деревья, орехи, овощные и злаковые растения извлекают его из почвы. Как пополнить организм калием, научившись разбираться в продуктах, с этим бесценным минералом? Разбиваем их на группу растений и группу животный мир. Из растительного мира грецкие орехи и кешью проигрывают своим собратьям кураге, изюму и черносливу. В сухофруктах первенство занимают изюм, инжир и все тот же чернослив. Чтобы поддержать суточную долю калия в организме летом, достаточно включить в рацион овощи и зелень. Свежие ягоды, редис, томаты, огурцы, морковь, кабачки должны иметь предпочтение перед консервированными продуктами. Надо помнить, чтобы калий сохранялся длительное время в овощах и фруктах – мыть и чистить их желательно перед употреблением. Картофель – же, приготовленный на пару или печенный в духовке, будет полезней, чем отварной. Не оставляйте на долго резаные фрукты и овощи – в таком виде они быстро теряют калий. Для обогащения организма калием желательно использовать и фрукты: дыни, апельсины, бананы, арбузы, а разнообразить меню можно приготовив из них ягодно-фруктовые коктейли, фреши, и пюре. Зимой поддержать организм калием помогут продукты животного происхождения: творог, печень, рыба и все остальные мясомолочные продукты. Для нормализации кислотно-щелочного баланса, поддержания водного баланса и нормализации осмотической концентрации крови в организме человека, калий всегда функционально связан с натрием и магнием. Только так сердце будет работать без нарушений, мозг будет получать достаточно кислорода и исчезнет утомляемость и хроническая усталость. Одним словом, не ждите, когда прозвучит тревожный звоночек, предупреждающий о сбое в организме, позаботьтесь о себе заранее. (Kalium) K, химический элемент 1 (Ia) группы Периодической системы, относится к щелочным элементам. Атомный номер 19, атомная масса 39,0983. Состоит из двух стабильных изотопов 39 K (93,259%) и 41 K (6,729%), а также радиоактивного изотопа 40 K с периодом полураспада ~10 9 лет. Этот изотоп играет в природе особую роль. Его доля в смеси изотопов составляет всего 0,01%, однако именно он является источником практически всего содержащегося в земной атмосфере аргона 40 Ar, который образуется при радиоактивном распаде 40 K. Кроме того, 40 K присутствует во всех живых организмах, что, возможно, оказывает определенное влияние на их развитие. Изотоп 40 K служит для определения возраста горных пород калий-аргоновым методом. Искусственный изотоп 42 K с периодом полураспада 15,52 года используется в качестве радиоактивного индикатора в медицине и биологии. Степень окисления +1. Соединения калия известны с древних времен. Поташ карбонат калия K 2 CO 3 издавна выделяли из древесной золы. Металлический калий был получен электролизом расплавленного едкого кали (KOH) в 1807 английским химиком и физиком Гемфри Дэви. Название «potassium», выбранное Дэви, отражает происхождение этого элемента из поташа. Латинское название элемента образовано от арабского названия поташа «аль-кали». В русскую химическую номенклатуру слово «калий» введено в 1831 петербургским академиком Германом Гессом (18021850). Фигуровский Н.А. Открытие элементов и происхождение их названий
. М., Наука, 1970 Найти "КАЛИЙ " на |