Цвет калия

Во-первых, в поисках пропитания – необходимых микроэлементов и электронов – для обеспечения обмена веществ бактерии (а кроме них в архее никого пока не было) разлагали горные породы и минералы. Извлекать определенные элементы можно с помощью ферментов, которые, в отличие от химических катализаторов, способны ускорять реакции при обычных условиях, однако требуются в незначительных количествах даже при катализе большой массы вещества, и хелатных комплексов (от греч. ?ηλ? – раздвоенный; такие молекулы структурно похожи на клешни, которые прочно удерживают ионы металлов). Свидетельства бактериальной деятельности навсегда запечатлены в древних базальтах в виде субмиллиметровых в диаметре извилистых ходов, в которых сохранились глинистые минералы – следы переработки базальта, а иногда и органическое вещество (конечно, только в виде почти кристаллических сгустков органического углерода – керогенов). Подобные следы, чтобы быть уверенными в их принадлежности микробам, ученые отыскали и в свежем вулканическом стекле: поскольку, кроме кремнезема, в нем содержится большое количество редких в окружающей среде элементов (например, закисное железо, Fe2+), как только базальтовая лава начинает остывать, первые же попавшие на ее поверхность бактериальные споры прорастают, и начинается бурное пиршество.
аждый кубометр современного базальтового стекла – с содержанием до 17 % железа – может пропитать до 2,5 × 1016 анаэробных железобактерий.) Во-первых, бактерии ускоряют выветривание силикатных минералов (подобных вышеназванным пироксенам, оливинам, плагиоклазам) на порядок и проникают в них гораздо глубже, чем любые активные вещества под действием физических и химических сил. По прошествии всего нескольких лет горная порода превращается в насыщенное водой «нанорешето», разуплотняется, а такие продукты ее выветривания, как иллитовые и смектитовые глины, представляют собой субстрат-накопитель, ускоряющий в морской среде осаждение ионов калия. В дальнейшем новообразованная минеральная затравка способствует выплавке гранитного материала вместо базальтового.

Источник: kartaslov.ru

Что представляет собой калий

Калий – это химический элемент, номер 19 таблицы Менделеева:

• Это мягкое вещество серебристо-белого цвета.
• Относится к щелочным металлам.
• Структура решетки кубическая.
• Международное обозначение – K (Kalium).

Химические свойства схожи с натрием, отличия выявлены на биологическом уровне.

Калий включает в себя три изотопа. Изотоп K40 – источник энергии, извлекаемой из геотермальных источников планеты.

Естественные либо синтезированные заменители металла не выявлены.

История

Калий упоминается, начиная со времени первых цивилизаций. Соединения вещества использовали еще древние египтяне. Речь о поташе, которым стирали одежду, мыли посуду.

Процесс был простым. Сжигали ветви, солому, оставшуюся золу заливали водой. Полученную щелочную массу отфильтровывали, выпаривали.

История получения металла европейскими учеными начинается с 19 века:

• В 1807 году английский химик Гемфри Дэви выбрал исходником едкий кали. Применив электролиз, получил калий.
• Через два года его французские коллеги прокалили едкий кали с углем и также получили металл.

С названием металла определились не сразу:

• Первооткрыватель окрестил вещество «потассием» (лат. Potassium).
• Немец Людвиг Гильберт предложил термин «калий».

Латинское kalium восходит к арабскому аль-кали. Так арабы именовали поташ.

Термин «калий» понравился немцам. Его переняли ученые Европы (в том числе российские).

Калий в природе

В природе свободный калий не обнаружен (этому препятствует высокая химическая активность), только как компонент соединений с другими химическими элементами в составе. Такая форма существует в почве, растительной золе, минералах, морской воде.

Самые известные минералы – каинит, сильвин, сильвинит, карналлит.

Калий – элемент клеток живых организмов.

Тонна земной коры содержит 24 кг калия, литр морской воды – 380 мг.

По распространенности калий – пятый среди металлов, седьмой среди всех элементов.

Сырье извлекают из шахт либо подземных соленых вод.

Крупнейшими залежами располагают Канада, Россия, Белоруссия.

Технология получения

Подобно другим щелочным металлам, калий извлекают электролизом расплава хлоридов либо щелочей.

При таком способе получения используют – как менее тугоплавкие – щелочи плюс сода либо поташ:

• На катоде и аноде появляются, соответственно, расплавленный калий и кислород.
• Вода из расплава испаряется.
• Чтобы исключить взаимодействие с кислородом, используют медный катод.
• Над катодом укрепляют медный цилиндр. В нем оседает расплавленный калий.

Анод изготовляют из никеля (для щелочей) либо графита (хлоридов).

Физико-химические характеристики

Калий как металл проявляет типично «щелочные» характеристики:

• Химически суперактивен: без проблем взаимодействует с неметаллами, сложными веществами. В результате образуются галогениды, фосфиды, оксиды, амальгамы, соли.
• Взаимодействие с металлами возможно только при нагревании. Образуются сплавы-интерметаллиды.
• Почти мгновенно окисляется на воздухе.
• С кислородом реагирует так бурно, что получается супероксид – K2O4.
• Легкий (кубик с ребром в 1 см весит меньше грамма), легкоплавок.
• Это мягкий металл – легко режется ножом, раскатывается до фольги.
• Не тонет в воде.

Взаимодействие металла с водой взрывоопасно, на воздухе он разрушается. Для нейтрализации этих недостатков калий хранят в бензине, керосине либо плотно закрываемых сосудах.

Свойства атома
Название, символ, номер	Калий / Kalium (K), 19
Атомная масса (молярная масса)	39,0983(1) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 4s1
Радиус атома	235 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	203 пм
Радиус иона	133 пм
Электроотрицательность	0,82 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	−2,92 В
Степени окисления	0; +1
Энергия ионизации (первый электрон)	418,5 (4,34) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	0,856 г/см³
Температура плавления	336,8 К; +63,65 °C
Температура кипения	1047 К; 773,85 °C
Уд. теплота плавления	2,33 кДж/моль
Уд. теплота испарения	76,9 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	29,6 Дж/(K·моль)
Молярный объём	45,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая объёмно-центрированная
Параметры решётки	5,332 Å
Температура Дебая	100 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 79,0 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-09-7

Калий, его соединения придают пламени горелки розовато-фиолетовый оттенок. По этому признаку его легко отличить от других щелочных металлов.

Где используется калий

Калиево-натриевый сплав используется как теплоноситель в атомных реакторах.

Минералы, содержащие калий, аккумулируют изотопы аргона. Благодаря этому возможно определение возраста геологических формаций.

Калийные соединения используются в промышленности:

• Флюс для пайки цветных металлов, сталей.
• Монокристаллы в лазерах, пьезоэлектрики.
• Серебрение, золочение, другие гальванические операции. Используется цианид калия – один из сильнейших ядов.
• Очистка ацетилена от примесей.
• Регенерация воздуха на субмаринах и в противогазах.

  



• Щелочные аккумуляторы, сушка газов. Здесь нашлось применение свойству гидроксида калия (едкого кали) усиленно поглощать влагу из окружающей среды.
• Производство стекла.
• Компонент пороха, взрывчатки, спичек (калийная селитра).
• Начинка пиротехники.
• Дубление кожи, отбеливание текстиля.

Перманганат калия задействуют для получения кислорода. Это оказалось жизненно важным в период пандемии коронавируса.

Без перманганата – марганцовки – и бромида (успокоительного) не обходится домашняя аптечка.

Химическое вещество с формулой KMnO4 – это обычная марганцовка.

Достоинства металла оценили аграрии. 90% продукции – это калийные удобрения: поташ, селитра, сильвин («калийная соль»).

Биологическая роль металла

Растения, высаженные в бедную калием почву, чахнут, плохо плодоносят. Не меньшее значение имеет микроэлемент для человека.

Жизненные процессы

В организме человека действует связка калий-натрий.

Она контролирует следующие процессы:

• Нормализация кислотно-щелочного, водного баланса, сердечного ритма.
• Содействие появлению мембранного потенциала, работе мышц.
• Поддержание кондиций крови.

Плюс активация ферментов.

Суточная потребность

Суточная норма микроэлемента (г):

• Дети – 0,61 – 1,72.
• Взрослые – 1,82 – 5,1.

Потребность в калии увеличивается при обезвоживании организма (расстройство ЖКТ, рвота, прием мочегонных препаратов, потение).

Питание

Калий поступает в организм с пищей.

Основные поставщики микроэлемента:

• Печень, рыба.
• Бобовые.
• Картофель.
• Молоко.
• Брокколи.
• Цитрусовые, виноград, курага, финики, дыня.

Калием насыщены экзотичные фрукты – помело, киви, авокадо, бананы. Он есть в ореховом масле.

Усвоению калия содействует витамин В6, тормозит алкоголь.

Симптомы недостатка/избытка

Недостаток металла влечет сбои в работе сердечной и скелетной мышц. В тяжелых случаях – невралгию.

Переизбыток опознается по язве тонкого кишечника. Случается остановка сердца.

Цены

На рынке представлена промышленная, аптечная продукция, удобрения с калием.

Цены доступны (руб. / кг):

• Калийные соединения – 50 — 350 (вольфрамат – 2,9 тыс.).
• Минеральные удобрения – 50 — 75.

Стоимость аптечных препаратов определяется брендом либо страной-производителем.

Источник: jgems.ru

История открытия

О калии знали ещё с 11 века в Древней Греции и Риме, когда производили моющее средство под названием «поташа». Принцип его производства базировался на сжигании древесины или соломы. В получившуюся золу добавляли воду — образовывался щёлок. Консистенцию сперва фильтровали, а затем выпаривали. Остаток представлял собой соединения из карбоната калия, сульфата калия, соды и хлорида калия.

Как чистый металл, элемент начали выводить с 1807 года. Экспериментами занимались такие выдающиеся учёные, как английский химик Хэмфри Дэви, французские химики Гей-Люссак и Л. Тенар и немецкий физик Л.В. Гильберт. Обнаружить мягкий металл и отделить его от остальных веществ помог электролиз и прокаливание.

Название элемента переводится с арабского как «поташ» — смесь, получаемая после сжигания дерева. Иными словами — зола.

Где находится

Данный элемент, благодаря своей химической активности, встречается в природе исключительно в соединениях с другими веществами — с водой или минералами. Калий является 5-м металлом по распространённости в земной коре. Его добывают в России, Беларуси и Канаде.

В большом количестве металл находится в клетках человека. Он нормализует водный и кислотно-щёлочный баланс в организме, поддерживает общую концентрацию всех частиц в крови. Элемент необходим для нервной и сердечно-сосудистой системы. При его недостатке может развиться гипокалиемия.

Данная частица содержится в таких продуктах, как чечевица, шоколад, миндаль, арахис, какао, курага. Витамин В6 помогает усваиваться полезному компоненту в организме человека, а вот алкоголь наоборот, тормозит этот процесс.

Изотопы

Природный калий состоит из 3 изотопов. Два из них стабильны: ³9K (изотопная распространённость 93,258 %) и ⁴¹K (6,730 %). Третий изотоп ⁴⁰K (0,0117 %) является бета-активным.

Химические и физические свойства

Калий моментально вступает в реакцию практически со всеми веществами. На воздухе срез этого металла быстро тускнеет, образуя оксидно-карбонатную плёнку. Если контакт с воздухом будет продолжительным — он может полностью разрушиться. А в контакте с водой взрывается.

Для безопасного хранения металла следует исключить его взаимодействие с воздухом. Его поверхность необходимо покрыть слоем силиконового масла, бензина или керосина.

Калий образует интерметаллиды (химическое соединение двух или более металлов) со следующими элементами:

• натрий;
• таллий;
• олово;
• свинец;
• висмут.

Цвет мягкого металла — серебристый с характерным блеском. Но если данный элемент или соединения с ним внести в пламя горелки, то образуется фиолетовый цвет.

Как вещество, калий мало весит и легко плавится. Например, если его растворить в ртути, то образуются амальгамы — твёрдые или жидкие сплавы ртути с другими металлами.

Где применяется

В технической промышленности калий в соединении с натрием применяется в замкнутых системах для передачи тепловой энергии. Важную биологическую роль данный химический элемент играет в питании растений. От его недостатка листья культур желтеют. В агропромышленности этот металл, наряду с фосфором и азотом, используется как удобрение.

Соединения с данным элементом применяются в медицине для создания успокаивающих или антисептических средств. В составе пороха, спичек, осветительных зарядов и взрывчатых веществ также присутствует калий.

 

Источник: chemicalportal.ru

История калия

Калий был открыт осенью 1807 года английским химиком Дэви при электролизе твёрдого едкого кали. Увлажнив едкий кали, ученый выделил металл, которому дал название потассий, намекая на производство поташа (необходимого ингредиента для изготовления моющих средств) из золы. Своё привычное название металл получил через два года, в 1809г, инициатором переименования вещества стал Л.В. Гильберт, предложивший название калий (от арабского аль-кали – поташ).

Общая характеристика калия

Калий (лат. Kalium) является мягким щелочным металлом, элементом главной подгруппы I группы, IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 19 и обозначение – К.

Нахождение в природе

Калий в свободном состоянии в природе не встречается, он входит в состав всех клеток. Достаточно распространённый металл, занимает 7-е место по содержанию в земной коре (calorizator). Основными поставщиками калия являются Канада, Белоруссия и Россия, имеющие крупные месторождения данного вещества.

Физические и химические свойства

Калий – легкоплавкий металл серебристо-белого цвета. Имеет свойство окрашивать открытый огонь в яркий фиолетово-розовый цвет.

Калий имеет высокую химическую активность, это сильный восстановитель. При реакции с водой происходит взрыв, при длительном нахождении на воздухе полностью разрушается. Поэтому калий требует определённых условий для хранения – его заливают слоем керосина, силикона или бензина, для исключения вредных для металла контактов с водой и атмосферой.

Продукты питания богатые калием

Основными пищевыми источниками калия являются сушёные абрикосы, дыня, бобы, киви, картофель, авокадо, бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое масло, цитрусовые, виноград, все зелёные овощи с листьями, листья мяты, семечки подсолнуха. Калия достаточно много в рыбе и молочных продуктах. Вообще, калий входит в состав почти всех растений. Яблочный уксус и мёд – чемпионы по содержанию калия.

Суточная потребность в калии

Суточная потребность организма человека в калии зависит от возраста, физического состояния и даже места проживания. Взрослым здоровым людям нужно 2,5г калия, беременным женщинам – 3,5г, спортсменам – до 5-ти грамм калия ежедневно. Количество необходимого калия для подростков рассчитывается по весу – 20 мг калия на 1 кг массы тела.

Полезные свойства калия и его влияние на организм

Калий вместе с натрием регулирует водный баланс в организме и нормализует ритм сердца, поддерживает концентрацию и физиологические функций магния.

Калий участвует в процессе проведения нервных импульсов и передачи их на иннервируемые органы. Способствует лучшей деятельности головного мозга, улучшая снабжение его кислородом. Оказывает положительное влияние при многих аллергических состояниях. Калий необходим для осуществления сокращений скелетных мышц. Калий регулирует содержание в организме солей, щелочей и кислот, чем способствует уменьшению отёков.

Калий содержится во всех внутриклеточных жидкостях, он необходим для нормальной жизнедеятельности мягких тканей (мышц, сосудов и капилляров, желез внутренней секреции и т.д.)

Усвояемость калия

Калий всасывается в организм из кишечника, куда поступает с пищей, выводится с мочой обычно в таком же количестве. Излишний калий выводится из организма тем же путём, не задерживается и не накапливается. Препятствиями для нормального всасывания калия могут послужить чрезмерное употребление кофе, сахара, алкоголя.

Взаимодействие с другими

Калий работает в тесном контакте с натрием и магнием, при росте концентрации калия из организма стремительно выводится натрий, а уменьшение количества магния может нарушить усвоение калия.

Признаки нехватки калия

Нехватка калия в организме характеризуется мышечной слабостью, быстрой утомляемостью, снижением иммунитета, сбоями в работе миокарда, нарушениями показателей артериального давления, учащённым и затруднённым дыханием. Кожные покровы могут шелушиться, повреждения плохо заживают, волосы становятся очень сухими и ломкими. Происходят сбои в работе желудочно-кишечного тракта – тошнота, рвота, расстройства желудка вплоть до гастрита и язвы.

Признаки избытка калия

Переизбыток калия наступает при передозировке препаратов, содержащих калий и характеризуется нервно-мышечными расстройствами, повышенной потливостью, возбудимостью, раздражительностью и плаксивостью. Человек постоянно испытывает чувство жажды, которое приводит к частым мочеиспусканиям. Желудочно-кишечный тракт реагирует кишечными коликами, чередованием запоров и поносов.

Применение калия в жизни

Калий в виде основных соединений находит широкое применение в медицине, сельском хозяйстве и промышленности. Калийные удобрения необходимы для нормального роста и вызревания растений, а всем известная марганцовка, это не что иное, как перманганат калия, испытанный временем антисептик.

Автор: Виктория Н. (специально для Calorizator.ru)
Копирование данной статьи целиком или частично запрещено.

Источник: calorizator.ru