Атомный вес калия. Калий в природе (2,4% в Земной коре). Симптомы дефицита калия в организме
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:
Калий (Kalium, от араб, qili - поташ) К - элемент I группы 4-го периода периодической системы Д. И. Менделеева, п. н. 19, атомная масса 39,102. Физические и химические свойства Металлический калий мягок, он легко режется ножом и поддается прессованию и прокатке. Обладает кубической объемно центрированной кубической решеткой, параметр а = 0,5344 нм. Плотность калия меньше плотности воды и равна 0,8629 г/см 3 . Как и все щелочные металлы, калий легко плавится (температура плавления 63,51°C) и начинает испаряться уже при сравнительно невысоком нагревании (температура кипения калия 761°C). Калий, как и другие щелочные металлы, химически очень активен. Легко взаимодействует с кислородом воздуха с образованием смеси, преимущественно состоящей из пероксида К 2 О 2 и супероксида KO 2 (К 2 О 4): 2K + O 2 = K 22 , K + O 2 = KO 2 . При нагревании на воздухе калий сгорает фиолетово-красным пламенем. С водой и разбавленными кислотами калий взаимодействует с взрывом (воспламеняется образующийся водород (H)): 2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 8К + 4Н 2 SO 4 = K 2 S + 3K 2 SO 4 + 4H 2 O. При нагревании до 200-300°C калий реагирует с водородом (H) с образованием солеподобного гидрида КН: С галогенами калий взаимодействует с взрывом. Интересно отметить, что с азотом (N) калий не взаимодействует. Как и другие щелочные металлы, калий легко растворяется в жидком аммиаке с образованием голубых растворов. В таком состоянии калий используют для проведения некоторых реакций. При хранении калий медленно реагирует с аммиаком с образованием амида KNH 2: 2K + 2NH 3 жидк. = 2KNH 2 + H 2 Важнейшие соединения калия: оксид К 2 О, пероксид К 2 О 2 , супероксид К 2 О 4 , гидроксид КОН, иодид KI, карбонат K 2 CO 3 и хлорид KCl. Оксид калия К 2 О, как правило, получают косвенным путем за счет реакции пероксида и металлического калия: 2K + K 2 O 2 = 2K 2 O Этот оксид проявляет ярко выраженные основные свойства, легко реагирует с водой с образованием гидроксида калия КОН: K 2 O + H 2 O = 2KOH Гидроксид калия, или едкое кали, хорошо растворим в воде (до 49,10% массе при 20°C). Образующийся раствор - очень сильное основание, относящееся к щелочам. КОН реагирует с кислотными и амфотерными оксидами: SO 2 + 2KOH = K 2 SO 3 + H 2 O, Al 2 O 3 + 2KOH + 3H 2 O = 2K (так реакция протекает в растворе) и Al 2 O 3 + 2KOH = 2KAlO 2 + H 2 O (так реакция протекает при сплавлении реагентов). В промышленности гидроксид калия KOH получают электролизом водных растворов KCl или K 2 CO 3 с применением ионообменных мембран и диафрагм: 2KCl + 2H 2 O = 2KOH + Cl 2 + H 2 , или за счет обменных реакций растворов K 2 CO 3 или K 2 SO 4 с Ca(OH) 2 или Ba(OH) 2: K 2 CO 3 + Ba(OH) 2 = 2KOH + BaCO 3 Попадание твердого гидроксида калия или капель его растворов на кожу и в глаза вызывает тяжелые ожоги кожи и слизистых оболочек, поэтому работать с этими едкими веществами следует только в защитных очках и перчатках. Водные растворы гидроксида калия при хранении разрушают стекло, расплавы - фарфор. Карбонат калия K 2 CO 3 (обиходное название поташ) получают при нейтрализации раствора гидроксида калия углекислым газом: 2KOH + CO 2 = K 2 CO 3 + Н 2 О. В значительных количествах поташ содержится в золе некоторых растений. Название: от арабского "аль-кали поташ" (давно известное соединение калия, добывающееся из древесной золы). История открытия калия
Нахождение в природе калия В земной коре калий - один из наиболее распространенных петрогенных элементов. В гораздо меньших концентрациях он находится в океанической воде, содержащей его только 0.029%, хотя реки и подземные воды ежегодно выносят в океаны 8.4·107 растворенного калия. В приповерхностных породах земной коры выделяются две основные группы калиесодержащих минералов: алюмосиликатных, галогенных и сульфатных. Алюмосиликатная группа весьма распространенная, но ее минералы трудно- или нерастворимые. Группа же галогенных и сульфатных калиесодержащих минералов отличается хорошей растворимостью и образует основную сырьевую базу для производства калийных удобрений. Основные минералы, содержащие калий: сильвин KСl (52,44% К), сильвинит (Na,K)Cl (этот минерал представляет собой плотно спрессованную механическую смесь кристалликов хлорида калия KCl и хлорида натрия (Na) NaCl), карналлит KCl·MgCl 2 ·6H 2 O (35,8% К), различные алюмосиликаты, содержащие калий, каинит KCl·MgSO 4 ·3H 2 O, полигалит K 2 SO 4 ·MgSO 4 ·2CaSO 4 ·2H 2 O, алунит KAl 3 (SO 4) 2 (OH) 6 . В морской воде содержится около 0,04% калия (см. также Калийные соли). Получение калия Хлорид натрия содержится также вморской воде и соляных источниках.Обычно верхние слои залежей содержаткалийные соли. Они имеются в морской воде, однако в значительно меньшихколичествах, чем соли натрия. Самые большие в мире запасы калийных солейнаходятся на Урале в районе Соликамска (минералы сильвинит NaCl * KCl *MgCl * 6H2O). Разведаны и эксплуатируются крупные залежи калийных солей вБелоруси (г.Солигорск). В настоящее время калий получают при взаимодействии с жидким натрием (Na) расплавленных KOH (при 380-450°C) или KCl (при 760-890°C): Na + KOH = NaOH + K Калий также получают электролизом расплава KCl в смеси с K 2 CO 3 при температурах, близких к 700°C: 2KCl = 2K + Cl 2 От примесей калий очищают вакуумной дистилляцией. Калий также можно получить электролизом расплавленных KCl и KOH.Однако этот способ получения калия не нашел распространения из-затехнических трудностей (низкий выход по току, трудность обеспечения техникибезопасности). Современное промышленное получение калия основано наследующих реакциях: KCl + Na (NaCl + K (а) KOH + Na (NaOH + K (б) В способе (а) через расплавленный хлорид калия пропускают пары натрияпри 8000С, а выделяющиеся пары калия конденсируют. В способе (б)взаимодействие между расплавленным гидроксидом калия и жидким натриемосуществляется противотоком при 4400С в реакционной колонне из никеля(. Этими же способами получают сплав калия с натрием, которыйприменяется как жидкий металлический теплоноситель в атомных реакторах. Сплав калия с натрием используется также в качестве восстановителя впроизводстве титана. Применение калия Металлический калий - материал для электродов в химических источниках тока. Сплав калия с другим щелочным металлом - натрием (Na) находит применение в качестве теплоносителя в ядерных реакторах. В гораздо больших масштабах, чем металлический калий, находят применение его соединения. Калий - важный компонент минерального питания растений (на это уходит около 90% добываемых солей калия), он необходим им в значительных количествах для нормального развития, поэтому широкое применение находят калийные удобрения: хлорид калия КСl, нитрат калия, или калийная селитра, KNO 3 , поташ K 2 CO 3 и другие соли калия. Поташ используют также при производстве специальных оптических стекол, как поглотитель сероводорода при очистке газов, как обезвоживающий агент и при дублении кож. В качестве лекарственного средства находит применение иодид калия KI. Иодид калия используют также в фотографии и в качестве микроудобрения. Раствор перманганата калия КMnO 4 («марганцовку») используют как антисептическое средство. Биологическая роль калия Калий - один из важнейших биогенных элементов, постоянно присутствующий во всех клетках всех организмов. Ионы калия К + участвуют в работе ионных каналов и регуляции проницаемости биологических мембран, в генерации и проведении нервного импульса, в регуляции деятельности сердца и других мышц, в различных процессах обмена веществ. Содержание калия в тканях животных и человека регулируется стероидными гормонами надпочечников. В среднем организм человека (масса тела 70 кг) содержит около 140 г калия. Поэтому для нормальной жизнедеятельности с пищей в организм должно поступать 2-3 г калия в сутки. Богаты калием такие продукты, как изюм, курага, горох и другие. Особенности обращения с металлическим калием металлический калий может вызвать очень сильные ожоги кожи, при попадании мельчайших частичек калия в глаза возникают тяжелые поражения с потерей зрения, поэтому работать с металлическим калием можно только в защитных перчатках и очках. Загоревшийся калий заливают минеральным маслом или засыпают смесью талька и NaCl. Хранят калий в герметично закрытых железных контейнерах под слоем обезвоженного керосина или минерального масла. Запасы и добыча калия в мире Основным сырьем для производства хлористого калия являются природные калийные руды (сильвинит и карналлит – соли с содержанием чистого вещества на уровне 12-15% с примесями солей натрия и магния). Мировые запасы калийной руды характеризуются высоким уровнем концентрации – только 3 страны обладают около 85% запасов. Чуть более 38% находится в Канаде, далее идет Россия с запасами, равными примерно 33%. На третьем месте находится Белоруссия – 9% от уровня всех мировых запасов калийной руды. Содержание калия в месторождениях, находящихся в России, выше, чем в других странах. Ежегодно производители калийных удобрений извлекают 8,6 млрд. тонн карналлито-сильвинитовой руды (оценка World Geological Survey), однако даже при такой интенсивной добыче запасов руды хватит более чем на сто лет. Запасы калия в России Производство калийных удобрений в России организовано на Урале на базе Верхне-Камского месторождения, на долю которого приходится 84% разведанных запасов калийных солей в России. Максимальный объем производства был достигнут в 1988 г. и составил 5.26 млн.т K2O. Добычу и переработку калийных руд осуществляют два крупнейших предприятия – Уралкалий и Сильвинит, разрабатывающие Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей с объемом запасов около 3,8 млрд. тонн руды. Содержание калия на лицензируемых участках Уралкалия и Сильвинита составляет 30% и 25% соответственно – это лучшие показателей в мировой отрасли. Для производства одной тонны калийных удобрений требуется добыть как минимум четыре тонны руды, в 2008 году стоимость хлористого калия на российских биржах превышает 4,5 тысячи рублей за тонну. В 2008 году соликамский "Сильвинит" приступил к строительству нового горно-обогатительного комплекса на Половодовском участке Верхнекамского месторождения в Пермском крае. По своим масштабам это строительство нисколько не уступит ударным стройкам прошлого. За 8-10 лет "Сильвинит" планирует вложить в строительство шахты и обогатительной фабрики на новом участке более 1,5 миллиарда долларов. Добыча калия тесно переплетается с развитием транспортной инфраструктуры Верхнекамья и судьбой титаномагниевой промышленности. В 2008 году начнется масштабное строительство 53-километрового участка железной дороги до Соликамска в обход Березников. А металлурги ВСМПО-АВИСМы получат гарантии поставок жизненно важного для них карналлита, проблемы с которым начались после затопления уже второго рудника березниковского "Уралкалия". При сегодняшних темпах разработки запасов Половодовского участка "Сильвиниту" хватит как минимум на 150 лет. В 2007 году на "Сильвините" выпустили 100 миллионов тонн калийных удобрений с начала деятельности предприятия. Возрастание экспорта в Китай, Японию, Индию настоятельно требует освоения Непского месторождения в Сибири. При этом экономия за счет уменьшения расходов на транспорт позволит вдвое увеличить прибыль от ввода в строй этого месторождения. Особенно перспективным представляется использование при его разработке геотехнологических методов, обеспечивающих наработку рассолов с получением ценных и дефицитных безхлоридных удобрений. Следует отметить, что геотехнологический способ позволяет повысить производительность добычи в 4 раза при снижении удельных капиталовложений в 7 раз. Кроме увеличения добычи на Верхнекамском месторождении и освоения Непского, весьма перспективным является также освоение в Волгоградской области Гремяченского месторождения, запасы сильвинитов которого по категории С2 составляют 250 млн.т K2O при среднем содержании полезного компонента 21-26%, а также Эльтонского месторождения. На наиболее изученном Улаганском участке последнего суммарные запасы сильвинитов, карналлитов и кизерит-карналит-сильвинитовых руд по категории С1+С2 составляют 430 млн.т K2O. На двух других участках запасы категории С2 и прогнозные ресурсы оцениваются в 580 млн.т K2O. Освоение этих месторождений привлекательно их близостью к основным потребителям калийных удобрений - Поволжскому, Центральному, Центрально-Черноземному и Северо-Кавказскому экономическим районам. Применение калия Калийные соли и их соединения имеют достаточно широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Вместе с фосфором и азотом калий входит в триаду элементов, наиболее необходимых растениям и являющихся основой минеральных удобрений. Кроме туковой промышленности калийные руды используются для получения моющих средств и различных химикатов - калиевая селитра, каустический калий, поташ, бертолетова соль, цианистый калий, бромистый калий и др. Получаемый при переработке карналлита хлористый магний является исходным продуктом для получения окиси магния и металлического магния. План:
Литература ВведениеКа́лий - элемент главной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 19. Обозначается символом K (лат. Kalium ). Простое вещество калий (CAS-номер: 7440-09-7) - мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета. 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 отношениях химические свойства калия очень близки к натрию, но с точки зрения биологической функции и использования их клетками живых организмов они всё же отличаются. 1. История и происхождение названияКалий (точнее, его соединения) использовался с давних 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. В 1807 году английский химик Дэви электролизом расплава едкого кали (KOH) выделил калий и назвал его «потассий» (лат. potassium ; это название до сих пор употребительно в английском, французском, испанском, португальском и польском языках). В 1809 году Л. В. Гильберт предложил название «калий» (лат. kalium , от араб. аль-кали - поташ). Это название вошло в немецкий язык, оттуда в большинство языков Северной и Восточной Европы (в том числе русский) и «победило» при выборе символа для этого элемента - K . 2. Нахождение в природеВ свободном состоянии не встречается. Калий входит в состав сильвина KCl, сильвинита KCl·NaCl, карналлита KCl·MgCl 2 ·6H 2 O, каинита KCl·MgSO 4 ·6H 2 O, а также присутствует в золе некоторых растений в виде карбоната K 2 CO 3 (поташ). Калий входит в состав всех клеток (см. ниже раздел Биологическая роль ). Кларк калия в земной коре составляет 2,4 % (5-й по распространённости металл, 7-й по содержанию в коре элемент). Концентрация в морской воде 380 мг/л . 2.1. МесторожденияКрупнейшие месторождения калия находятся на территории Канады (производитель PotashCorp), России (ОАО «Уралкалий», г. Березники, ОАО «Сильвинит», г. Соликамск, Пермский край, Верхнекамское месторождение калийных руд ), Белоруссии (ПО «Беларуськалий», г. Солигорск, Старобинское месторождение калийных руд ). 3. 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 расправленных щелочей с добавкой к ним соды или поташа (до 12 %). При электролизе расплавленных хлоридов на катоде выделяется расплавленный калий, а на аноде - хлор: При электролизе щелочей на катоде также выделяется расплавленный калий, а на аноде - кислород: 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). 4. Физические свойстваКалий под слоем ТГФ Калий - серебристое вещество с характерным блеском на свежеобразованной поверхности. Очень лёгок и легкоплавок. Относительно хорошо растворяется в ртути, образуя амальгамы. Будучи внесённым в пламя горелки калий (а также его соединения) окрашивает пламя в характерный розово-фиолетовый цвет . Калий активно взаимодействует с водой. Выделяющийся водород воспламеняется, а ионы калия придают пламени фиолетовый цвет. Раствор фенолфталеина в воде становится малиновым, демонстрируя щелочную реакцию образующегося KOH. 5. Химические свойстваЭлементарный калий, как и другие щелочные металлы, проявляет типичные металлические свойства и очень химически активен, является сильным восстановителем. На воздухе свежий срез быстро тускнеет из-за образования плёнок соединений (оксиды и карбонат). При длительном контакте с атмосферой способен полностью разрушиться. С водой реагирует со взрывом. Хранить его необходимо под слоем бензина, керосина или силикона, дабы исключить контакт воздуха и воды с его поверхностью. С Na, Tl, Sn, Pb, Bi калий образует интерметаллиды. 5.1. 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): с халькогенами (100-200 °C, E = S, Se, Te): При сгорании калия на воздухе образуется надпероксид калия KO 2 (с примесью K 2 O 2): В реакции с фосфором в инертной атмосфере образуется фосфид зелёного цвета (200 °C): 5.2. Взаимодействие со сложными веществамиКалий при комнатной температуре активно реагирует с водой, кислотами, растворяется в жидком аммиаке (−50 °C) с образованием тёмно-синего раствора. Калий глубоко восстанавливает разбавленные серную и азотную кислоты: При сплавлении металлического калия со щелочами он восстанавливает водород гидроксогруппы: При умеренном нагревании реагирует с газообразным аммиаком с образованием амида (65-105 °C): Металлический калий реагирует со спиртами с образованием алкоголятов: Алкоголяты щелочных металлов (в данном случае, этаноат калия) являются очень сильными основаниями и широко используются в органическом синтезе. 5.3. Соединения с кислородомПри взаимодействии калия с кислородом воздуха образуется не оксид, а пероксид и супероксид: 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: Оксиды калия обладают ярко выраженными основными 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: Советский изолирующий противогаз ИП-5 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: Озонид калия является очень сильным окислителем, например, окисляет элементарную серу до сульфата и дисульфата уже при 50 °C: 5.4. 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. 6. Применение
6.1. Важные соединения
Кристаллы перманганата калия
7. 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. 7.1. Калий в организме человекаКалий содержится большей частью в клетках, до 40 раз больше чем в межклеточном пространстве. В процессе функционирования клеток избыточный калий покидает цитоплазму, поэтому для сохранения концентрации он должен нагнетаться обратно при помощи натрий-калиевого насоса. Калий и натрий между собой функционально связаны и выполняют следующие функции:
Рекомендуемая суточная доля калия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграммов, для взрослых от 1800 до 5000 миллиграммов. Потребность в калии зависит от общего веса тела, физической активности, физиологического состояния, и климата места проживания. Рвота, продолжительные поносы, обильное потение, использование мочегонных повышают потребность организма в калии. Основными пищевыми источниками являются сушёные абрикосы, дыня, бобы, киви, картофель, авокадо, бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое масло, цитрусовые, виноград. Калия достаточно много в рыбе и молочных продуктах. Практически все сорта рыбы содержат более 200 мг калия в 100 г. Количество калия в разных видах рыбы различается. Овощи, грибы и травы также содержат много калия, однако в консервированных продуктах его уровень может быть гораздо меньше. Много калия содержится в сладостях, особенно в шоколаде. Всасывание происходит в тонком кишечнике. Усвоение калия облегчает витамин B6, затрудняет - алкоголь. При недостатке калия развивается гипокалиемия. Возникают нарушения работы сердечной и скелетной мускулатуры. Продолжительный дефицит калия может быть причиной острой невралгии. Калий КА́ЛИЙ -я; м. [араб. kali] Химический элемент (K), металл серебристо-белого цвета, добываемый из углекалиевой соли (поташа). ◁ Ка́лиевый, -ая, -ое. К-ые месторождения. К-ые соли. Кали́йный, -ая, -ое. К-ая промышленность. К-ые удобрения. ка́лий(лат. Kalium), химический элемент I группы периодической системы, относится к щелочным металлам. Название от арабского аль-кали - поташ (давно известное соединение калия, добываемое из древесной золы). Серебристо-белый металл, мягкий, легкоплавкий; плотность 0,8629 г/см 3 , t пл 63,51ºC. Быстро окисляется на воздухе, с водой реагирует со взрывом. По распространённости в земной коре занимает 7-е место (минералы: сильвин, каинит, карналлит и др.; см. Калийные соли). Входит в состав тканей растительных и животных организмов. Около 90% добываемых солей используется как удобрения. Металлический калий используют в химических источниках тока, как геттер в электронных лампах, для получения суперпероксида KO 2 ; сплавы K с Na - теплоносители в ядерных реакторах. КАЛИЙКА́ЛИЙ (лат. Kalium), K (читается «калий»), химический элемент с атомным номером 19, атомная масса 39,0983.
Энциклопедический словарь . 2009 . Синонимы :Смотреть что такое "калий" в других словарях:Калий 40 … Википедия Новолатинск. kalium, от араб. kali, щелочь. Мягкий и легкий металл, составляющий основание кали. Открыт Деви в 1807 году. Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в русский язык, с означением их корней. Михельсон А.Д., 1865.… … Словарь иностранных слов русского языка - (Kalium), K, химический элемент I группы периодической системы, атомный номер 19, атомная масса 39,0983; относится к щелочным металлам; tпл 63,51шC. В живых организмах калий основной внутриклеточный катион, участвует в генерации биоэлектрических… … Современная энциклопедия КАЛИЙ - (Kalium, s. Potassium), хим. элемент, симв. К, порядковый номер 19, серебристо белый, блестящий металл, имеющий при обыкновенной ta плотность воска; открыт Деви в 1807 г. Уд. в. при 20° 0,8621, атомный вес 39,1, одновалентен; t° плавления … Большая медицинская энциклопедия Калий (Kalium), K , химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 19, атомная масса 39,098; серебряно-белый, очень легкий, мягкий и легкоплавкий металл. Элемент состоит из двух стабильных изотопов - 39 K (93,08%), 41 K (6,91%) и одного слабо радиоактивного 40 K (0,01%) с периодом полураспада 1,32·10 9 лет. Историческая справка. Некоторые соединения Калия (например, поташ, добывавшийся из древесной золы) были известны уже в древности; однако их не отличали от соединений натрия. Только в 18 веке было показано различие между "растительной щелочью" (поташем K 2 СО 3) и "минеральной щелочью" (содой Na 2 CO 3). В 1807 году Г. Дэви электролизом слегка увлажненных твердых едких кали и натра (KOH и NaOH) выделил Калий и натрий и назвал их потассием и содием. В 1809 году Л. В. Гильберт предложил название "калий" (от арабского аль-кали - поташ) и "натроний" (от арабского натрун - природная сода); последнее И. Я. Берцелиус в 1811 году изменил на "натрий". Название "потассий" и "содий" сохранились в Великобритании, США, Франции и некоторых других странах. В России эти названия в 1840-х годах были заменены на "калий" и "натрий", принятые в Германии, Австрии и Скандинавских странах. Распространение Калия в природе. Калий - распространенный элемент: содержание в литосфере 2,50% по массе. В магматических процессах Калий, как и натрий, накапливается в кислых магмах, из которых кристаллизуются граниты и других породы (среднее содержание Калия 3,34%). Калий входит в состав полевых шпатов и слюд. В основных и ультраосновных породах, богатых железом и магнием, Калия мало. На земной поверхности Калий, в отличие от натрия, мигрирует слабо. При выветривании горных пород Калий частично переходит в воды, но оттуда его быстро захватывают организмы и поглощают глины, поэтому воды рек бедны Калием и в океан его поступает много меньше, чем натрия. В океане Калий поглощается организмами и донными илами (например, входит в состав глауконита); поэтому океанические воды содержат лишь 0,038% Калия - в 25 раз меньше, чем натрия. В прошлые геологические эпохи, особенно в пермском периоде (около 200 млн. лет назад) на поздних стадиях испарения морской воды в лагунах, после осаждения NaCl, кристаллизовались соли Калия и магния - карналлит KCl·MgCl 2 ·6H 2 O и другие (Соликамское месторождение в России, Штасфуртское в Германии и т. д.). В большинстве почв растворимых соединений Калия мало, и культурные растения нуждаются в калийных удобрениях. Радиоактивный изотоп 40 K - важный источник глубинного тепла, особенно в прошлые эпохи, когда этого изотопа было больше. При распаде 40 K образуются 40 Ca и аргон 40 Ar, уходящий в атмосферу. Некоторые минералы Калия не теряют аргона, и по его содержанию можно определить абсолютный возраст горных пород (так называемый калий-аргоновый метод). Физические свойства Калия. Калий - серебряно-белый, очень легкий и мягкий металл (без труда режется ножом). Кристаллическая решетка Калия объемноцентрированная кубическая, а = 5,33 Å. Атомный радиус 2,36 Å, ионный радиус K + 1,33 Å. Плотность 0,862 г/см 3 (20 °C), t пл 63,55 °C, (кип 760 °C; коэффициент термического расширения 8,33·10 -5 (0-50 °C); теплопроводность при 21°C 97,13 вт/(м-Калий) ; удельная теплоемкость (при 20 °C) 741,2 дж/(кг·К), то есть 0,177 кал/(г·°C), удельное электросопротивление (при 20 °C) 7,118·10 -8 ом·м; температурный коэффициент электросопротивления 5,8·10 -5 (20 °C). Твердость по Бринеллю 400 кн/м 2 (0,04 кгс/мм 2). Химические свойства Калия. Конфигурация внешней электронной оболочки атома Калия 4s 1 , в соответствии с чем его валентность в соединениях постоянно равна 1. Единственный валентный электрон атома Калия более удален от его ядра, чем валентные электроны лития и натрия, поэтому химическая активность Калия выше, чем этих двух металлов. На воздухе, особенно влажном, Калий быстро окисляется, вследствие чего его хранят в бензине, керосине или минеральном масле. При комнатной температуре Калий реагирует с галогенами; при слабом нагревании соединяется с серой, при более сильном - с селеном и теллуром. При нагревании выше 200 °С в атмосфере водорода Калий образует гидрид KH, самовоспламеняющийся на воздухе. Азот и Калий не взаимодействуют даже при нагревании под давлением, но под влиянием электрического разряда эти элементы образуют азид Калия KN 3 и нитрид Калия K 3 N. При нагревании Калия с графитом получаются карбиды KC 8 (при 300 °С) и KC 16 (при 360 °C). В сухом воздухе (или кислороде) Калий образует желтовато-белый оксид K 2 O и оранжевый пероксид KO 2 (известны также перекиси K 2 O 2 и K 2 O 3 , получаемые действием кислорода на раствор Калия в жидком аммиаке). Калий весьма энергично, иногда со взрывом реагирует с водой, выделяя водород (2К + 2Н 2 О = 2KOH + H 2), а также с водными растворами кислот, образуя соли. В аммиаке Калий медленно растворяется; полученный синий раствор - сильный восстановитель. При нагревании Калий отнимает кислород от оксидов и солей кислородных кислот с образованием K 2 O и свободных металлов (или их оксидов). Калий со спиртами дает алкоголяты, ускоряет полимеризацию олефинов и диолефинов, с галогеналкилами и галогенарилами образует калийалкилы и калийарилы. Присутствие Калия легко определить по фиолетовому окрашиванию пламени. Получение Калия. В промышленности Калий получают по обменным реакциям между металлическим натрием и KOH или же KCl, соответственно: KOH + Na = NaOH + К, KCl + Na = NaCl + К. В первом случае реакция идет между расплавленным гидрооксидом KOH и жидким Na - противотоком в тарельчатой реакционной колонке из никеля при 380-440 °С. Во втором - через расплавленную соль KCl пропускают пары Na при 760-800 °С; выделяющиеся пары Калия конденсируют. Возможно также получение Калия нагреванием выше 200 °C смесей хлорида Калия с алюминием (или кремнием) и известью. Получение Калия электролизом расплавленных KOH или KCl мало распространено вследствие низких выходов Калия по току и трудности обеспечения безопасности процесса. Применение Калия. Основное применение металлического Калия - приготовление пероксида Калия, служащего для регенерации кислорода (в подводных лодках и других). Сплавы натрия с 40-90% Калия, сохраняющие жидкое состояние при комнатной температуре, используются в ядерных реакторах как теплоносители, как восстановители в производстве титана и как поглотители кислорода. Сельское хозяйство - главный потребитель солей Калия. Калий в организме. Калий - один из биогенных элементов, постоянная составная часть растений и животных. Суточная потребность в Калии у взрослого человека (2-3 г) покрывается за счет мяса и растительных продуктов; у грудных детей потребность в Калии (30 мг/кг) полностью покрывается грудным молоком, в котором 60-70 мг% Калия. Многие морские организмы извлекают Калий из воды. Растения получают Калий из почвы. У животных содержание Калия составляет в среднем 2,4 г/кг. В отличие от натрия, Калий сосредоточен главным образом в клетках, во внеклеточной среде его много меньше. В клетке Калий распределен неравномерно. Ионы Калия участвуют в генерации и проведении биоэлектрических потенциалов в нервах и мышцах, в регуляции сокращений сердца и других мышц, поддерживают осмотическое давление и гидратацию коллоидов в клетках, активируют некоторые ферменты. Метаболизм Калия тесно связан с углеводным обменом; ионы Калия влияют на синтез белков. K + в большинстве случаев нельзя заменить на Na + . Клетки избирательно концентрируют K + . Угнетение гликолиза, дыхания, фотосинтеза, нарушение проницаемости наружной клеточной мембраны приводят к выходу K + из клеток, часто в обмен на Na + . Выделяется Калий из организма главным образом с мочой. Содержание Калия в крови и тканях позвоночных регулируется гормонами надпочечников - кортикостероидами. В растениях Калий распределяется неравномерно: в вегетативных органах растения его больше, чем в корнях и семенах. Много Калия в бобовых, свекле, картофеле, листьях табака и кормовых злаковых травах (20- 30 г/кг сухого вещества). При недостатке Калия в почвах замедляется рост растений, повышается заболеваемость. Норма калийных удобрений зависит от типа сельскохозяйственной культуры и почвы. В биосфере микроэлементы Rb и Cs сопутствуют Калию. Ионы Li + и Na + - антагонисты K + , поэтому важны не только абсолютные концентрации K + и Na + , но и оптимальные соотношения K + /Na + в клетках и среде. Естественная радиоактивность организмов (гамма-излучение) почти на 90% обусловлена присутствием в тканях естественного радиоизотопа 40 K. Популярное
Новое на сайте
|
Калий (англ. Potassium, франц. Potassium, нем. Kalium) открыл в
1807 г. Дэви, производивший электролиз твердого, слегка увлажненного едкого кали. Дэви именовал новый металл потассием (Potassium), но это название не прижилось. Крестным отцом металла оказался Гильберт, известный издатель журнала "Annalen deг Physik", предложивший название "калий"; оно было принято в Германии и России. Оба названия произошли от терминов, применявшихся задолго до открытия металлического калия. Слово потассий образовано от слова поташ, появившегося, вероятно, в XVI в. Оно встречается у Ван Гельмонта и во второй половине XVII в. находит широкое применение в качестве названия товарного продукта - поташа - в России, Англии и Голландии. В переводе на русский язык слово potashe означает "горшечная зола или зола, вываренная в горшке"; в XVI - XVII вв. поташ получали в огромных количествах из древесной золы, которую вываривали в больших котлах. Из поташа приготавливали главным образом литрованную (очищенную) селитру, которая шла на изготовление пороха. Особенно много поташа производилось в России, в лесах вблизи Арзамаса и Ардатова на передвижных заводах (майданах), принадлежавших родственнику царя Алексея Михайловича, ближнему боярину Б.И.Морозову. Что касается слова калий, то оно происходит от арабского термина алкали (щелочные вещества). В средние века щелочи, или, как тогда говорили, щелочные соли, почти не отличали друг от друга и называли их именами, имевшими одинаковое значение: натрон, боракс, варек т. д. Слово кали (qila) встречается приблизительно в 850 г. у арабских писателей, затем начинает употребляться слово Qali (al-Qali), которое обозначало продукт, получаемый из золы некоторых растений, с этими словами связаны арабские qiljin или qaljan (зола) и qalaj (обжигать). В эпоху иатрохимии щелочи стали подразделять на "фиксиро- ванные" и "летучие". В XVII в. встречаются названия alkali fixum minerale (минеральная фиксированная щелочь или едкий натр), alkali fixum. vegetabile (растительная фиксированная щелочь или поташ и едкое кали), а также alkali volatile (летучая щелочь или NН3). Блэк установил различие между едкими (caustic) и мягкими, или углекислыми, щелочами. В "Таблице простых тел" щелочи не фигурируют, но в примечании к таблице Лавуазье указывает, что фиксированные щелочи (поташ и сода), вероятно, представляют собой сложные вещества, хотя природа их составных частей еще не изучена. В русской химической литературе первой четверти XIX в. калий назывался потассий (Соловьев, 1824), поташ (Страховй, 1825), поташий (Щеглов, 1830); в "Магазине Двигубского" уже в 1828 г. наряду с названием поташ (сернокислый поташ) встречается название кали (едкое кали, кали соляный и др.). Название калий стало общепринятым после выхода в свет учебника Гесса.
