Описание калия по плану. Калий. Свойства калия. Применение калия

Cтраница 1

Металлический калий, не имеющий широкого промышленного применения, получается путем электролиза расплавленного хлористого калия. Впервые он был получен Дэви (Davy) в 1807 г. После цезия и рубидия он имеет из всех металлов наибольший восстановительный потенциал. От быстро окисляется во влажном воздухе, и его хранят обыкновенно в керосине. Он настолько сильно разлагает воду, что выделяющийся водород горит фиолетовым пламенем.  

Металлический калий в количестве, необходимом для получения 1 г гидрида, помещают в железную лодочку общей площадью 5 - 10 смг в реактор А или В.  

Металлический калий в количестве 5 - 10 г загружают в автоклав емкостью 100 мл с манометром, содержащий перистую мешалку. Автоклав продувают чистым водородом и закрывают. При достижении 68 С (температура плавления калия) при нагревании автоклава включают мешалку. По мере поглощения калием водорода последний добавляют в автоклав из баллона. Реакцию проводят по двум режимам.  

Металлический калий в ди-н-бутиловом эфире расщепляет гексафенилдисилан, но этот метод не имеет преимуществ перед вышеописанным методом. Натрий, диспергированный в эфире, тетралине , ксилоле или диокса-не , не расщепляет гексафенилдисилана. Однако трифенилсилил натрий не нашел такого широкого использования, как трифе - нилсилиллитий или трифенилсилилкалий.  

Металлический калий передает один электрон тетрафенилбутатриену.  

Металлический калий очищают плавлением под горячим изооктаном. Металл промывается несколько раз изооктаном, пока не станет блестящим. По охлаждении калий извлекают пинцетом и быстро помещают в толстостенную пробирку из пирекса; затем пробирку откачивают и осторожно нагревают, чтобы расплавить калий, который затем распределяется по ее стенкам, образуя зеркало, покрывающее большую часть поверхности. Таким путем приготовляют около 0 5 г калия.  

Металлический калий еще более энергично, чем натрий, реагирует с водой, а потому работа должна производиться особенно осторожно.  

Металлический калий получают обычно электролизом расплавленного гидроксида КОН или восстановлением его солей с помощью натрия или карбида кальция.  

Металлический калий получают электролизом едкого калия КОН.  

Металлический калий также применяют в металлотермии и в органических Синтезах, причем в синтезах часто используют исключительно активный эвтектический сплав.  

Металлический калий применяется для получения перекиси калия. Он служит катализатором при некоторых органических синтезах. Сплав калия с натрием используется как жидкометаллический теплоноситель в атомных реакторах. Калий используют в фотоэлементах - приборах, преобразующих непосредственно световую энергию в электрическую. Карбонат калия - поташ К2СО3 применяется в больших количествах в производстве специальных сортов стекла. Но главное применение калий имеет в качестве удобрений. Более 90 % добываемых соединений калия идет для удобрения почв.  

Металлический калий более активен, чем натрий. Он, как и натрий, разлагает воду, но при этом воспламеняется. При сгорании калия образуется главным образом надперекись, или супероксид, калия К02 (стр.  

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.

1. Калий

(Kalium), К, химический элемент 1 группы периодической системы Менделеева; атомный номер 19, атомная масса 39,098; серебряно-белый, очень лёгкий, 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.

Некоторые соединения К. (например, поташ, добывавшийся из древесной золы) были известны уже в древности; однако их не отличали от соединений натрия. Только в 18 в. было показано различие между «растительной щёлочью» (поташем K 2 CO 3) и «минеральной щёлочью» (содой Na 2 CO 3). В 1807 Г. Дэви электролизом слегка увлажнённых твёрдых едких кали и натра (KOH и NaOH) выделил К. и натрий и назвал их потассием и содием. В 1809 Л.В. Гильберт предложил название «калий» (от араб. аль-кали – поташ) и «натроний» (от араб. натрун – природная сода); последнее И.Я. Берцелиус в 1811 изменил на «натрий». Название «потассий» и «содий» сохранились в Великобритании, США, Франции и некоторых др. странах. В России эти названия в 1840-х гг. были заменены на «калий» и «натрий», принятые в Германии, Австрии и Скандинавских странах.

2. Распространение в природе

Калий – распространённый элемент: содержание в литосфере 2,50% по массе. В магматических процессах К., как и натрий, накапливается в кислых магмах, из которых кристаллизуются граниты и др. породы (среднее содержание К. 3,34%). К. входит в состав полевых шпатов и слюд. В основных и ультраосновных породах, богатых железом и магнием, К. мало. На земной поверхности К., в отличие от натрия, мигрирует слабо. При выветривании горных пород К. частично переходит в воды, но оттуда его быстро захватывают организмы и поглощают глины, поэтому воды рек бедны К. и в океан его поступает много меньше, чем натрия. В океане К. поглощается организмами и донными илами (например, входит в состав глауконита); поэтому океанические воды содержат лишь 0,038% К. – 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 К. и магния – карналлит KCI×MgCI 2 ×6H 2 O и др. (Соликамское месторождение в СССР, Штасфуртское в ГДР и т.д.; см. Калийные соли). В большинстве почв растворимых соединений К. 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 К. не теряют аргона, и по его содержанию можно определить абсолютный возраст горных пород (т. н. калий-аргоновый метод).

Своеобразен геохимический цикл калия – одного из. химических элементов, составляющих 99,9% массы земной коры. Его кларк равен 2,50%, а геохимический цикл складывается из разнообразных процессов, протекающих в земной коре, интенсивного биологического круговорота и несколько ограниченной водной миграции с суши в океан. Кларк калия в каменных метеоритах 0,085%, в веществе верхней мантии еще меньше – 0,03%, в магматических породах основного состава (базальтах) – 0,81%, в породах, богатых кремнием (гранитах), – 3,34%. Таким образом, очевидна постепенная концентрация этого элемента от вещества мантии к верхней части земной коры. По-видимому, калий вместе с другими щелочными и щелочноземельными элементами, алюминием и кремнием выплавлялся из вещества мантии и накапливался в земной коре. Калий принимает активное участие в магматическом процессе, его основная масса включается в твердое вещество на последних стадиях кристаллизации. Он входит в состав самых распространенных глубинных силикатов. В зоне выветривания при перестройке кристаллохимических структур силикатов большая часть калия остается в составе новых минералов и лишь частично переходит в растворимое состояние.

К. – один из биогенных элементов, постоянная составная часть растений и животных. Суточная потребность в К. у взрослого человека (2–3 г .) покрывается за счёт мяса и растительных продуктов; у грудных детей потребность в К. (30 мг/кг ) полностью покрывается грудным молоком, в котором 60–70 мг % К. Многие морские организмы извлекают К. из воды. Растения получают К. из почвы. У животных содержание К. составляет в среднем 2,4 г/кг . В отличие от натрия, К. сосредоточен главным образом в клетках, во внеклеточной среде его много меньше. В клетке К. распределён неравномерно.

Ионы К. участвуют в генерации и проведении биоэлектрических потенциалов в нервах и мышцах, в регуляции сокращений сердца и др. мышц, поддерживают осмотического давление и гидратацию коллоидов в клетках, активируют некоторые ферменты. Метаболизм К. тесно связан с углеводным обменом; ионы К. влияют на синтез белков. К + в большинстве случаев нельзя заменить на Na + . Клетки избирательно концентрируют К + . Угнетение гликолиза, дыхания, фотосинтеза, нарушение проницаемости наружной клеточной мембраны приводят к выходу К + из клеток, часто в обмен на Na + . Выделяется К. из организма главным образом с мочой. Содержание К. в крови и тканях позвоночных регулируется гормонами надпочечников – кортикостероидами. В растениях К. распределяется неравномерно: в вегетативных органах растения его больше, чем в корнях и семенах. Много К. в бобовых, свёкле, картофеле, листьях табака и кормовых злаковых травах (20–30 г ./кг сухого вещества). При недостатке К. в почвах замедляется рост растений, повышается заболеваемость. Норма калийных удобрений зависит от типа с.-х. культуры и почвы.

В биосфере микроэлементы Rb и Cs сопутствуют К. Ионы Li + и Na + – антагонисты К + , поэтому важны не только абсолютные концентрации К + 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.

В медицине с лечебными целями применяют ацетат CH 3 COOK как мочегонное (чаще против отёков, вызванных сердечной недостаточностью) и хлорид KCl в случае недостаточности К. в организме (развивается при лечении некоторыми гормональными препаратами, наперстянкой, при большой потере жидкости с рвотой и поносом, при применении некоторых мочегонных средств и др.). Перхлорат KClO 4 тормозит продукцию тироксина (гормона щитовидной железы) и применяется при тиреотоксикозе. Перманганат калия KMnO 4 (марганцовокислый калий) используют как антисептическое средство.

Полевые шпаты, группа наиболее распространённых породообразующих минералов, составляющих более 50% земных и лунных горных пород и входящих в метеориты. Состав П. ш. определяется в основном соотношением компонентов в тройной системе: NaAISi 3 O 8 – KAISi 3 O 8 – CaAl 2 Si 2 O 8 , т.е. это алюмосиликаты Na, К, Са (с примесью Ba, Sr, Pb, Fe, Li, Rb, Cs, Eu, Ce идр.). Основой структуры всех П. ш. являются трёхмерный каркас, состоящий из тетраэдрических групп (Al, Si) O 4 , в которых от одной трети до половины атомов Si замещено Al. В крупных пустотах этого каркаса располагаются одновалентные катионы К + и Na + (при отношении Al: Si = 1:3) или двухвалентные катионы Ca 2+ и Ba 2+ (при Al:Si = 1:2).

В группе П. ш. выделяются две серии твёрдых растворов: KAISi 3 O 8 – NaAISi 3 O 8 (калинатровые, или щелочные, П. ш. и NaAISi 3 O 0 – CaAI 2 Si 2 O 8 – плагиоклазы). Редко встречаются бариевые П. ш. BaAI 2 Si 2 O 8 – цельзиан и твёрдые растворы KAISi 3 O 0 – BaAl 2 Si 2 O 8 – гиалофан (до 10–30% Ba).

Большое число разновидностей П. ш. обусловлено сложными соотношениями состава [главных компонентов и примесей], упорядоченности распределения Al и Si по структурным положениям, распада твёрдых растворов, субмикроскопического двойникования.

Среди существенно калиевых П. ш. различают санидин, имеющий моноклинную симметрию, с неупорядоченным распределением Si и Al, максимальный микроклин (триклинный) с полностью упорядоченным распределением Si и Al, промежуточные микроклины и ортоклаз (предположительно, псевдомоноклинный), состоящий из субмикроскопически сдвойникованных триклинных доменов.

Высокотемпературные калинатровые П. ш. являются неупорядоченными и образуют непрерывную серию твёрдых растворов; низкотемпературные претерпевают распад с образованием пертитов – закономерных прорастаний микроклина или ортоклаза и натрового П. ш. – альбита. Все разновидности плагиоклазов бывают высокотемпературными (неупорядоченными в отношении распределения алюминия и кремния), низкотемпературными (упорядоченными) и промежуточными.

Изменения степени упорядоченности и состава плагиоклазов проявляются при сохранении триклинной симметрии в весьма сложных изменениях структуры и в образовании двух областей чрезвычайно тонкой несмесимости – в ряду олигоклазов илабрадоров, сопровождающемся иризацией.

Точные определения состава и структурного состояния (упорядоченности) П. ш. проводятся с помощью диаграмм оптической ориентировки, углов оптических осей и др., измеряемых на Федорова столике, а также рентгенографическими (дифрактометрическими) методами.

Плагиоклазы и микроклины почти всегда полисинтетически сдвойникованы, т.е. образуют микроскопические срастания многих индивидов по различным характерным двойниковым законам.

Таблитчатый или призматический облик П. ш. в горных породах определяется хорошо развитыми гранями {010} и {001}, по которым образуется совершенная спайность под прямым или близким к нему углом, и гранями {110}. Твёрдость П. ш. по минералогической шкале 6–6,5; плотность 2500–2800 кг/м 3 П. ш. сами по себе бесцветны: различную окраску (серую, розовую, красную, зелёную, чёрную и др.) им придают мельчайшие включения гематита, гидроокислов железа, роговой обманки, пироксена и др.; окраску амазонита – сине-зелёного или зелёного микроклина – связывают с электронным центром Pb, замещающим К. В спектрах люминесценции П. ш. различаются полосы Pb 2+ , Fe 3+ , Ce 3+ , Eu 2+ . По спектрам электронного парамагнитного резонанса в П. ш. устанавливаются электронные центры Ti 3+ и дырочные центры Al–O - –Al, образующиеся в результате захвата дефектами решётки соответственно электрона или дырки.

П. ш. служат основой классификации горных пород. Важнейшие типы горных пород сложены в основном П. ш.: интрузивные – граниты, сиениты (щелочные П. ш. и плагиоклазы), габбро, диориты (плагиоклазы); эффузивные – андезиты, базальты; метаморфические – гнейсы, кристаллические сланцы, контактно- и регионально-метаморфизованные породы, пегматиты. В осадочных породах П. ш. встречаются в виде обломочных зёрен и новообразований (аутигенные П. ш.). В лунных породах (лунные базальты, габбро, анортозиты) отмечены только плагиоклазы.

Значение П. ш. определяется тем, что благодаря широким вариациям состава и свойств они используются при геологопетрографических исследованиях массивов магматических и метаморфических пород. Соотношение изотопов 40 K/ 40 Ar калинатровых П. ш. используется для определения абсолютного возраста горных пород.

Щелочные П. ш. пегматитов и маложелезистых пород применяются в керамической, стекольной, фарфоро-фаянсовой промышленности. Полевошпатовые породы (лабрадориты) служат облицовочным материалом. Амазонит, лунный камень (иризирующий олигоклаз) используются как поделочные камни.

Слюды, группа минералов – алюмосиликатов слоистой структуры с общей формулой R 1 R 2-3 (OH, F) 2 , где R 1 = К, Na; R 2 = Al, Mg, Fe, Li (см. Силикаты природные). Основной элемент структуры С. представлен трёхслойным пакетом из двух тетраэдрических слоев с находящимся между ними октаэдрическим слоем, состоящим из катионов R 2 . Два из шести атомов кислорода октаэдров замещены гидроксильными группами (ОН) или фтором. Пакеты связываются в непрерывную структуру через ионы К + (или Na +) с координационным числом 12. По числу октаэдрических катионов в химической формуле различаются диоктаэдрические и триоктаэдрические С.: катионы Al + занимают два из трёх октаэдров, оставляя один пустым, тогда как катионы Mg 2+ , Fe 2+ и Li + с Al + занимают все октаэдры. С. кристаллизуются в моноклинной (псевдотригональной) системе. Относительное расположение шестиугольных ячеек поверхностей трёхслойных пакетов обусловлено их поворотами вокруг оси с на различные углы, кратные 60°, в сочетании со сдвигом вдоль осей а и в элементарной ячейки. Это определяет существование полиморфных модификаций (политипов) С., различаемых рентгенографически. Обычны политипы моноклинной симметрии.

По химическому составу выделяют следующие группы С. Алюминиевые С.:

мусковит KAl 2 (OH) 2 ,

парагонит NaAl 2 (OH) 2 ,

магнезиально – железистые С.:

флогопит KMg 3 (OH, F) 2 ,

лепидомелан Kfe 3 (OH, F) 2 ;

литиевые:

лепидолит Kli 2-x Al 1+x (OH. F) 2 ,

циннвальдит KLiFeAl (OH, F) 2

тайниолит KLiMg 2 (OH, F) 2 .

Встречаются также ванадиевая С. – роскоэлит KV 2 (OH) 2 , хромовая С. – хромовый мусковит, или фуксит, и др. В С. широко проявляются изоморфные замещения: К + замещается Na + , Ca 2+ , Ba 2+ , Rb + , Cs + и др.; Mg 2+ и Fe 2+ октаэдрического слоя – Li + , Sc 2+ , Jn 2+ и др.; Al 3+ замещается V 3+ , Cr 3+ , Ti 4+ , Ga 3+ и др. Наблюдаются совершенный изоморфизм между Mg 2+ и Fe 2+ (непрерывные твёрдые растворы флогопит – биотит) и ограниченный изоморфизм между Mg 2+ – Li + и Al 3+ –Li + , а также переменное соотношение окисного и закисного железа. В тетраэдрических слоях Si 4+ может замещаться Al 3+ , а ионы Fe 3+ могут замещать тетраэдрический Al 3+ ; гидроксильная группа (OH) замещается фтором. С. часто содержат различные редкие элементы (Be, В, Sn, Nb, Ta, Ti, Mo, W, U, Th, Y, TR, Bi); часто эти элементы находятся в виде субмикроскопических минералов-примесей: колумбита, вольфрамита, касситерита, турмалина и др. При замене К + на Ca 2+ образуются минералы группы т. н. хрупких С. – маргарит CaAl 2 (OH) 2 и др., более твёрдые и менее упругие, чем собственно С. При замещении межслоевых катионов К + на H 2 O наблюдается переход к гидрослюдам, являющимся существенными компонентами глинистых минералов. Следствия слоистой структуры С. и слабой связи между пакетами: пластинчатый облик минералов, совершенная (базальная) спайность, способность расщепляться на чрезвычайно тонкие листочки, сохраняющие гибкость, упругость и прочность. Кристаллы С. могут быть сдвойникованы по «слюдяному закону» с плоскостью срастания (001); часто имеют псевдогексагональные очертания. Твёрдость по минералогической шкале 2,5–3; плотность 2770 кг/м 3 (мусковит), 2200 кг/м 3 (флогопит), 3300 кг/м 3 (биотит). Мусковит и флогопит бесцветны и в тонких пластинках прозрачны; оттенки бурого, розового, зелёного цветов обусловлены примесями Fe 2+ , Мп 2+ , Cr 2+ и др. Железистые С. – бурые, коричневые, тёмно-зелёные и чёрные в зависимости от содержания и соотношения Fe 2+ и Fe 3+ . С. – один из наиболее распространённых породообразующих минералов интрузивных, метаморфических и осадочных горных пород, а также важное полезное ископаемое.

Различают 3 вида промышленных С.: листовая С.; мелкая С. и скрап (отходы от производства листовой С.); вспучивающаяся С. (например, вермикулит). Промышленные месторождения листовой С. (мусковит и флогопит) высокого качества редки. Промышленные требования к листовой С. сводятся к совершенству кристаллов и их размерам; к мелкой С. – чистота слюдяного материала. Крупные кристаллы мусковита встречаются в гранитных пегматитах (Мамско-Чуйский район Иркутской области, Чупино-Лоухский район Карельской АССР, Енско-Кольский район Мурманской обл. – в СССР, месторождения Индии, Бразилии, США). Месторождения флогопита приурочены к массивам ультраосновных и щелочных пород (Ковдорское на Кольском полуострове) или к глубоко метаморфизованным докембрийским породам первично карбонатного (доломитового) состава (Алданский слюдоносный район Якутской АССР, Слюдянский район на Байкале в СССР), а также к гнейсам (Канада и Малагасийская Республика). Мусковит и флогопит являются высококачественным электроизоляционным материалом, незаменимым в электро-, радио- и авиатехнике. Месторождения лепидолита, одного из основных промышленных минералов литиевых руд, связаны с гранитными пегматитами натрово-литиевого типа. В стекольной промышленности из лепидолита изготавливают специальные оптические стекла.

С. разрабатывается подземным или открытым способами с применением буровзрывных работ. Кристаллы С. выбирают из горной массы вручную.

Разработаны методы промышленного синтеза С. Большие листы, получаемые путём склеивания пластин С. (миканиты), используются как высококачественный электро- и теплоизоляционный материал. Из скрапа и мелкой С. получают молотую С., потребляемую в строительной, цементной, резиновой промышленности, при производстве красок, пластмасс и т.д. Особенно широко используется мелкая С. в США.

3. Поведение в различных геологических процессах

В воде он находится в виде катиона К+. Калий играет важную роль в жизни растений и животных. Он принимает участие в фотосинтезе, влияет на обмен углеводов, азота и фосфора. Поэтому калий жадно поглощается растениями и активно вовлекается в биологический круговорот. Его кларк в живом веществе очень высок и составляет 0,3%, как у азота. Важно отметить, что калий, так же как и фосфор, концентрируется в плодах и семенах, в интенсивно растущих органах растений. При недостатке калия в почве урожай сельскохозяйственных культур резко снижается. Значительная часть катионов К+ из природных вод захватывается растениями суши. Кроме того, огромное количество катионов этого элемента поглощают (сорбируют) глинистые минералы. В результате в бассейны стока поступает лишь небольшая часть этого элемента по сравнению с его количеством в глубинных горных породах, подвергшихся выветриванию. Живое вещество суши и продукты выветривания (глины) прочно удерживают калий. Поэтому в ежегодном биологическом круговороте на континентах участвует 1 206 млн. т калия, а в Мировом океане – всего 920 млн. т. Среднее содержание калия в морской воде небольшое – 0,038%. Доставляемый реками калий очень быстро расходуется. Частично он поглощается живыми организмами, но значительные массы элемента уходят какими-то пока неизвестными путями. «Исчезновение» калия из океана – еще одна загадка геохимии. По расчетам А.П. Виноградова, в Мировом океане сохранилось лишь 2,6% от того количества, которое было принесено реками.

Один из циклов своей миграции калий начинает из почвы. Он извлекается из нее корнями растений, накапливается в их отмерших остатках, переходит частично в организм животного или человека и с перегноем вновь возвращается в почву, из которой его извлекла живая клетка.
Большая часть калия проходит именно этот путь, но отдельным атомам удается достигнуть больших океанов и вместе с другими солями обусловить соленость морской воды, хотя в ней все же атомов натрия в сорок раз больше, чем калия.

Калий – один из 6 основных элементов (кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, калий), составляющих 96% всех химических веществ почвы. В земной коре его содержится 2.5%. По мере развития жизни на земле калий горных пород активно вовлекался в биологический круговорот, переходил в подвижное состояние и в соответствии с интенсивностью и направленностью региональных биологических процессов накапливался в корнеобитаемом слое почвы, закрепляясь в ее минеральной и органической части, выщелачивался за счет миграции и эрозии, отчуждался с биомассой.

В почве, в отличие от материнской породы, калий находится в составе не только минеральных структур, но и сложного органоминерального коллоидного комплекса, остатков растительного, животного и микробиологического происхождения.

Состояние и режим калия в горизонтах почвенного профиля тесно связаны с минералогическим составом почвообразующих пород, их гранулометрическим составом, зональной спецификой и характером землепользования. Минералами, определяющими валовое содержание калия в почве (в среднем около 1.5%) и в почвообразующей породе, в основном являются калиевые полевые шпаты, слюды и иллиты.

Обычно не более 5% калия доступно растениям в глинистых почвах и 1.5% в песчаных. Минералогический и органоминеральный состав почвы определяет такое ее важное свойство как способность фиксировать или поглощать калий. Фиксация калия возрастает при высушивании почвы. Иногда фиксированный калий удерживается минералами так прочно, что становится недоступным для растений. Фиксация калия особенно выражена на достаточно «истощенных» почвах. Ограничение в обеспечении растений калием при снижении влажности почвы возникает не только в результате процессов фиксации, но и ослабления скорости передвижения калия к корням.

Движение большинства питательных веществ в почве к корневой системе осуществляется либо путем диффузии, либо совместно с почвенной влагой. Диффузионные потоки – основной путь транспорта калия из почвы в растение. Они создаются с возникновением градиента концентрации элемента в результате его поглощения корнями. Также как и движение воды возникает при наличии градиента водного потенциала в системе почва – растение. Чем сильнее развиты надземные части растения и выше их потребность в воде и питательных веществах, тем выше соответствующий градиент. Поступление калия к растениям при массовом токе воды не велико и резко ослабевает по мере их старения. Размеры диффузии калия тесно связаны с процессами взаимодействия его различных форм в почве, с ее влажностью, адсорбционной емкостью корневой системы.

При повышенной влажности среды корни мобилизуют калий из большего объема почвы, что повышает степень его доступности даже при невысоком содержании. Наоборот, при пониженной влажности возможность диффузии ограничена, несмотря на высокий градиент концентрации.

Ослабленное обеспечение растений калием может отмечаться не только в засушливой зоне, но и в условиях умеренного климата в период отсутствия осадков, который часто совпадает с периодами максимального потребления калия. Внесение калийных удобрений без учета региональных метеоусловий может не дать ожидаемого эффекта.

Другой причиной недостаточного снабжения растений калием может быть ограниченная скорость перехода из поглощенного состояния в доступное, не соответствующая размерам его потребления растениями. Например, потребление калия картофелем за сутки может достигать 5 и даже 10 кг/га. Только благодаря научно-обоснованной системе удобрения можно избежать суточного дефицита в калийном питании.

Наряду с параметрами, характеризующими свойства почвы (потенциальные запасы калия, буферная способность, гранулометрический состав, кислотность, содержание гумуса и питательных элементов, глубина и свойства корнеобитаемого слоя), необходимо учитывать факторы водного и теплового баланса, сопоставляя все это с предполагаемой продуктивностью сельскохозяйственных культур и особенностями их калийного питания.

Оптимальный режим калийного питания растений, обеспечивающий заданную продуктивность, может быть создан только при использовании систематически определяемого блока показателей. Количество их и периодичность определения зависят от поставленной задачи и зональных условий.

Итак, учет запаса в почве доступных для растений форм калия весьма важен, поскольку современное земледелие немыслимо без достаточного уровня калийного питания сельскохозяйственных культур.

4. Месторождения

В геологической науке существует прецедент, когда целая эпоха истории земли – Пермь – получила название от наименования населенного пункта – города на западном Урале, столицы Пермского края. В 1841 году английский геолог Родерик Мурчисон, (Murchison, 1792–1871), путешествуя по Уралу, открыл Пермский период – последней (шестой) системы палеозойской эры истории Земли (следует за каменноугольным периодом и предшествует триасовому периоду мезозойской эры). Начало Перми определяется в 285 млн. лет назад, а продолжительность – 55 млн. лет.

Свыше 250 миллионов лет назад в Пермский период Палеозойской эры практически над всей территорией современной Евразии располагалось огромное Пермское море. Однако поднятие обширных платформенных областей разобщило гигантское море на полузаметные бассейны – лагуны. Под воздействием солнца концентрация солей в лагунах резко возрастала, а затем натриевые, калиевые, магниевые соли стали выпадать в осадок. Так постепенно на протяжении многих тысячелетий формировалось одно из крупнейших в мире Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей (ВМКМС).

Месторождение находится на Западном Урале, в Пермской области и представляет собой гигантскую линзообразную залежь, имеющую площадь 6,5 тыс. км 2 , вытянутую с севера на юг на 200 км и шириной до 50 км.

Соляные формации относятся к филипповскому (ангидриты, карбонаты) и иренскому (ангидриты, соли) горизонтам кунгурского яруса нижней перми и нижней части соликамского горизонта (глины, мергели, соли) уфимского яруса верхней перми. На большей части Соликамской депрессии распространен карбонатно-сульфатный тип разреза филипповского горизонта (известняки, доломиты, ангидриты). Иренский горизонт (березниковская свита) включает глинисто-ангидритовую, соленосную и переходную толщи. Соленосная толща делится на подстилающую каменную соль (140–400 м), сильвинитовую (20 м), сильвинито-карналлитовую (60–70 м) зоны и покровную каменную соль (0–55 м). После саскачеванского месторождения (Канада, 37% мировых запасов калийных солей) прикамское является крупнейшим в мире. Запасы только калийных солей на Верхнекамском месторождении по категориям А + В + С1 + С2 составляют более 120 млрд. тонн. Это 31,4% мировых запасов хлористого калия.

Мировая калийная промышленность в последнее время пережила несколько потрясений. В октябре прошлого года рынок встревожила новость об аварии на руднике «Уралкалия» в Березниках (Пермский край), в январе 2007-го о возможности прекращения производства на одном из своих рудников в связи с аварийной ситуацией объявила североамериканская компания Mosaic. Затопления рудников – главный риск для калийной промышленности с момента ее появления в позапрошлом веке – случаются до сих пор.

Сегодня мировая калийная индустрия находится на подъеме. Стабильный спрос на калийные удобрения обеспечивают все аграрно развитые страны, а переживающие экономический подъем Китай, Бразилия и Индия из года в год увеличивают закупки хлористого калия, подогревая спрос на международных рынках.

Крупнейшие месторождения калия расположены в канадской провинции Саскачеван и в российском Верхнекамье (Пермский край). На долю России, выпускающей ежегодно около 10 миллионов тонн хлористого калия, приходится примерно 20 процентов мирового производства. Калий также добывают белорусы, немцы, израильтяне, иорданцы – всего в мире насчитывается около десятка более-менее крупных производителей, которые продают его потребителям из 150 стран. И обострения конкуренции среди производителей калия в ближайшее время не предвидится. Ведь для того чтобы создать калийное производство мощностью 1 миллион тонн в год с нуля уже на разведанном месторождении, по подсчетам канадских калийщиков, необходимо вложить не менее 1 миллиарда долларов, притом, что первые тонны удобрений удастся получить через 5–7 лет.

Безусловно, в калийной отрасли наряду с доходным производством существуют определенные риски. Риски обусловлены тем фактом, что соли калия, магния и натрия растворимы при попадании грунтовых вод в рудничное пространство. Это теоретически может привести к оседаниям земной поверхности.

Первый калийный рудник близ немецкого города Ашерслебен затонул еще в 1886 году. С тех пор его судьбу разделили еще около 80 рудников, расположенных на разных континентах. Никогда ни один из них не удавалось спасти от затопления.

У каждого калийного месторождения свои особенности. Например, в Германии часто встречаются месторождения в форме купола. Для Канады типично столбовое залегание солей, при котором они расположены почти вертикально. Верхнекамское месторождение – практически пологое, и калий здесь залегает пластами на глубине 300–500 метров. При этом главная задача при добыче калия – оставить в неприкосновенности верхний и нижний слои. Выход за их пределы чреват притоком грунтовых вод и последующим затоплением рудника. Пренебрежение этим правилом приводит к плачевным результатам. В частности, еще в конце XIX – начале ХХ века несколько рудников в Германии (Ашерслебен-3, Ассе-1, Гедвигсбург и др.) были затоплены из-за добычи каинита – труднорастворимого минерала, который находится в своде соляного купола и вместе с другими нерастворимыми породами образует «шляпу», предохраняющую залежь от грунтовых вод.

Не удалось избежать проблем и североамериканским производителям калия. На соединенных между собой рудниках К-1 и К-2 близ канадского города Эстерхази компания Mosaic в течение нескольких лет добывает калий в условиях притока рассола. В конце января 2007 года приток рассолов в шахту Mosaic резко возрос – до 25 тысяч галлонов в минуту (американский галлон составляет 3,79 литра). Руководство компании заявило, что если поступление рассола не уменьшится, то оно рассмотрит вопрос о консервации рудника. Однако уже в начале марта Mosaic заявила о том, что приток стабилизировался на уровне 5 тысяч галлонов в минуту, что позволяет дальше эксплуатировать рудник.

Затопление может длиться от нескольких дней до нескольких лет. Примером катастрофического затопления стал рудник французско-конголезской компании «Компани де потас дю Конго», которая разрабатывала месторождение в Конго. Построенный ею калийный рудник не проработал и нескольких лет. В 1977 году в течение трех дней приток рассолов в шахту увеличился с 17 до 10 000 куб. м/час.

Первый случай затопления рудника у нас в стране приходится на 1986 год. Тогда авария произошла недалеко от Березников на рудоуправлении №3 «Уралкалия». Небольшая струйка воды за несколько недель превратилась в мощный поток. Вскоре рудник пришлось закрыть, а спустя несколько месяцев в месте прорыва воды в шахту образовалась воронка глубиной около ста метров – грунтовые воды размыли соляную толщу, в недрах образовалась пустота, в которую обрушились вышележащие слои.

Следующая авария случилась через 9 лет в северной части Верхнекамского месторождения, которую осваивает компания «Сильвинит». 5 января 1995 года в результате землетрясения силой 5 баллов по шкале Рихтера на руднике второго рудоуправления ОАО «Сильвинит» в течение нескольких секунд на площади 950 на 750 м образовался провал глубиной более четырех метров. Под угрозой затопления оказались сразу два рудника, которые в свое время для того, чтобы облегчить задачу шахтостроителям, были соединены выработкой. Кроме того, появился риск для жилой застройки Соликамска, под которой расположен рудник. От масштабной катастрофы город тогда спас счастливый случай. С вышележащих пластов опустился 20-метровый слой пластичной глины, который «запечатал» водоносный горизонт, не позволив воде проникнуть в рудник.

Тогда власти Пермской области и промышленные предприятия всерьез обеспокоились возможностью новых аварий. Верхнекамское месторождение начало активно разрабатываться в 30–50-е годы прошлого века. В те годы страна остро нуждалась в сырье для цветной металлургии и удобрениях, и об опасностях, к которым может привести не слишком вдумчивое освоение месторождения, думать было некогда. Когда же риски подземной разработки солей были изучены более детально, над рудниками уже были построены города Березники и Соликамск.

Наиболее эффективной мерой защиты от возможного оседания поверхности в результате разработки месторождений ученые считают закладку пустот отходами калийного производства – каменной солью. С начала освоения месторождения в 1930-х годах до приказа Минхимпрома СССР 1971 года закладка не велась в принципе. За это время под городами накопились миллионы кубометров пустот. Но и после приказа закладочные работы финансировались государством по остаточному принципу. Лишь в 2002 году законодательное собрание Пермской области приняло программы закладки пустот под Березниками и Соликамском. Завершить выполнение обеих программ предполагалось к 2008 году. Более 70 процентов финансирования взяли на себя компании «Уралкалий» и «Сильвинит», остальное – бюджет области и местные бюджеты.

В Березниках программа выполнялась с опережением графика. К середине 2006 года она была выполнена более чем на 90 процентов. В результате в городе практически прекратились оседания поверхности. Полностью завершить закладочные работы помешала авария.

В октябре 2006 года в рудник первого рудоуправления «Уралкалия» стали поступать воды рассольного горизонта. Спустя 10 дней рассолоприток резко активизировался до 1200 кубометров в час. Насосное оборудование перестало справляться с ним, и рудник пришлось закрыть.

В причинах происшедшего на первом калийном в Березниках разбиралась государственная комиссия, сформированная Ростехнадзором. Как следует из ее итогового протокола, главной причиной аварии стали особенности геологического строения данного участка Верхнекамского месторождения. «Здесь имела место очень сложная и редкая геологическая аномалия, – пояснил руководитель Пермского межрегионального управления Ростехнадзора Станислав Южанин. – Над рассольным горизонтом обычно находится глина. В этом месте она отсутствует и замещена легкорастворимой породой. Часть ее была вымыта грунтовыми водами, в результате чего возникла ослабленная зона». Еще одним фактором, повлиявшим на ситуацию, стала добыча калийной руды на аварийном участке сразу на двух пластах, расположенных друг под другом. Добыча руды производилась еще в 60-х годах прошлого века по нормативным документам того времени. Запрет на отработку двух пластов под городской территорией был введен только в 1970-х. Но под влиянием усиленного оседания пород в ослабленной зоне водозащитная толща рудника дала трещину, и в него полились воды рассольного горизонта.

Для жизни Березников авария не имела драматических последствий из-за практически завершенных закладочных работ, однако повлияла на городскую инфраструктуру, находящуюся в зоне аварии. Прорыв водозащитной толщи случился в районе железной дороги и газопровода, ведущего на местную ТЭЦ, а значит, и провал с большой долей вероятности должен произойти именно там. В течение двух недель после аварии ТГК-9 построила новый газопровод. Движение пассажирских поездов на опасном участке было остановлено, и в короткие сроки был построен обводной путь.

Авария на первом руднике «Уралкалия» – одна из самых сложных в истории калийной промышленности. Хотя бы потому, что в мире не отмечено случаев, когда аварийный рудник находился бы непосредственно под промышленным городом с населением 180 тысяч человек. Но ситуации, когда на поверхности были расположены более мелкие населенные пункты, все же встречались.

Больше всего случаев затоплений приходится на долю Германии. Только в окрестностях Штаcфурта и Ашерслебена расположены около 30 рудников, большинство которых затоплены еще в конце XIX – начале XX века.

Последствия затопления шахты в Ронненберге (пригород Ганновера) оказались весьма драматичными. Когда летом 1975 года в течение двух недель в калийный рудник поступило более 7 миллионов кубометров воды, опускания поверхности достигли 25 см в день, а по домам пошли трещины, часть жителей Ронненберга даже пришлось эвакуировать. Правда, уже через несколько дней они вернулись в свои дома. Теперь в этом городе трудно отыскать даже намек на следы былых разрушений – все дома давно отремонтированы и приведены в порядок, а о калийном прошлом города напоминает только солеотвал на окраине.

Библиографический список

1. Англ., т. 3, М., 1966; Быховер Н.А., Экономика минерального сырья, М., 1969; Волков К.И., 3агибалов П.Н., Мецик М.С., Свойства, добыча и переработка слюды, [Иркутск], 1971.

2. Калий, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 2, М., 1963; Некрасов Б.В., Основы общей химии, т. 3, М., 1970; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963.

3. Дир У.А., Хауи Р.А., 3усман Л ж., Породообразующие минералы, пер. с англ., т. 4, М., 1966; Марфунин А.С., Полевые шпаты – фазовые взаимоотношения, оптические свойства, геологическое распределение, М., 1962.

4. Капланский С.Я., Минеральный обмен, М. – Л., 1938; Вишняков С.И., Обмен макроэлементов у сельскохозяйственных животных, М., 1967; Сатклифф Дж.-Ф., Поглощение минеральных солей растениями, пер. с англ., М., 1964.

С помощью воронки и стеклянной палочки насыпьте внутрь баллончика-реактора опилки алюминия, затем щелочь, закройте отверстие кусочком скотча и встряхните содержимое. Далее присоединяем приемник. Его нижнее отверстие (для выхода водорода) должно быть закрыто гвоздем. Аккуратно подмазывают стык реактора и приемника кашицей алебастра (берите его совсем чуть-чуть). Выждав 5 минут, сушим соединение феном около 4-5 минут.

Теперь аккуратно наворачиваем влажную вату на жесть приемника, отступив от краев 5-8 мм, и закрепляем ее тонкой проволокой.

Вначале удаляем гвоздь-затычку. Затем понемногу прогреваем баллончик с реакционной смесью горелкой (можно для экономии пользоваться паяльной лампой).

Для нагрева я использовал бутановый баллончик и большую горелку-насадку, упомянутую выше. Горючий газ внутри баллончика охлаждается, и со временем пламя немного уменьшается, поэтому пришлось согревать бутановый баллончик рукой.

Следите, чтобы половина "реторты" была нагрета до оранжевого каления, горло приемника должно быть нагрето до начала красного каления. Грейте около 13-14 минут. Реакция вначале сопровождается появлением фиолетового пламени, выходящего из приемника, потом оно постепенно уменьшается и пропадает, тогда можно уменьшить отверстие, вставив гвоздь (неплотно и с зазором) . В ходе реакции понемногу смачивайте вату пипеткой, не допуская попадания воды на стыки.

Прекратив нагрев, плотно вставьте затычку. Дайте прибору остыть до комнатной температуры! Я просто вынес его на мороз. Затем удаляем вату, и стираем следы воды.

Заранее подготовьте место, где будете выскребать калий из приемника. Помните об опасности возгорания! У Вас должен быть бензин, пинцет, самодельный шпатель-скребок, емкость для хранения калия с инертной жидкостью, вроде керосина или масла. Желательно, чтобы жидкость была высушена. Соскребаем гипс и разнимаем приемник. Сразу на горло приемника надеваем кусок полиэтилена и придавливаем его пластилином (или заранее сделайте пробочку). Размыкаем половинки приемника, основная часть калия сконденсировалась в левой части (которая была присоединена горлышком к реактору), внутри правой части были лишь следы калия (строение приемника показано на фотографии ). В левую часть налейте бензин (я использовал гексан). Делается это для защиты металла от окисления (бензин хорош тем, что потом он испарится бесследно, и можно будет опять использовать холодильник, не нарушая гипсовую замазку). Операцию проводят в защитных очках!

Шпателем соскребите металл со стенок, потом пинцетом поместите его в емкость для хранения. Помните, маленькие стружки калия окисляются на воздухе так быстро, что могут воспламениться. Это легко увидеть, если тщательно расплющить ножом обсушенный кусочек калия на куске бумаги (лучше фильтровальной или туалетной) - калий обычно воспламеняется. Часть металла получится в виде небольших стружек и крупинок. Их можно собрать смыв бензином в емкость для хранения или сухой стаканчик. Они пригодятся для реакции с водой: даже небольшие крупинки горят красивыми фиолетовыми огоньками.

Мне удалось собрать в бюкс около 1.1 г калия (0.7-0.8 г в виде компактной массы). Всего образовалось где-то 1.3 г металла. Часть калия в виде остатков я собирать не стал, промокнул бумагой от гексана и пинцетом перенес в воду (удобно просто стряхивать крупинки с бумаги). После реакции нужно удалить следы металла с приемника, правую половину ("дно") просто бросьте в воду на вытянутой руке и сразу отойдите. Левая половина пусть полежит на воздухе, пока следы калия частично окислятся, потом удалите их с помощью влажной ваты на проволоке (не повредив гипсовой замазки). Затем промойте приемник пипеткой и просушите его салфеткой (осторожно, не направляйте отверстие на себя).

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.

(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.

КА́ЛИЙ (лат. Kalium), K (читается «калий»), химический элемент с атомным номером 19, атомная масса 39,0983.
Калий встречается в природе в виде двух стабильных нуклидов (см. НУКЛИД) : 39 К (93,10% по массе) и 41 К (6,88%), а также одного радиоактивного 40 К (0,02%). Период полураспада калия-40 Т 1/2 примерно в 3 раза меньше, чем Т 1/2 урана-238 и составляет 1,28 миллиарда лет. При b-распаде калия-40 образуется стабильный кальций-40, а при распаде по типу электронного захвата (см. ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАХВАТ) образуется инертный газ аргон-40.
Калий принадлежит к числу щелочных металлов (см. ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ) . В периодической системе Менделеева калий занимает место в четвертом периоде в подгруппе IА. Конфигурация внешнего электронного слоя 4s 1 , поэтому калий всегда проявляет степень окисления +1 (валентность I).
Атомный радиус калия 0,227 нм, радиус иона K + 0,133 нм. Энергии последовательной ионизации атома калия 4,34 и 31,8 эВ. Электроотрицательность (см. ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ) калия по Полингу 0,82, что говорит о его ярко выраженных металлических свойствах.
В свободном виде - мягкий, легкий, серебристый металл.
История открытия
Соединения калия, как и его ближайшего химического аналога - натрия (см. НАТРИЙ) , были известны с древности и находили применение в различных областях человеческой деятельности. Однако сами эти металлы были впервые выделены в свободном состоянии только в 1807 в ходе экспериментов английского ученого Г. Дэви (см. ДЭВИ Гемфри) . Дэви, используя гальванические элементы как источник электрического тока, провел электролиз расплавов поташа (см. ПОТАШ) и каустической соды (см. КАУСТИЧЕСКАЯ СОДА) и таким образом выделил металлические калий и натрий, которые назвал «потассием» (отсюда сохранившееся в англоязычных странах и Франции название калия - potassium) и «содием». В 1809 английский химик Л. В. Гильберт предложил название «калий» (от арабского аль-кали - поташ).
Нахождение в природе
Содержание калия в земной коре 2,41% по массе, калий входит в первую десятку наиболее распространенных в земной коре элементов. Основные минералы, содержащие калий: сильвин (см. СИЛЬВИН) KСl (52,44% К), сильвинит (Na,K)Cl (этот минерал представляет собой плотно спрессованную механическую смесь кристалликов хлорида калия KCl и хлорида натрия NaCl), карналлит (см. КАРНАЛЛИТ) KCl·MgCl 2 ·6H 2 O (35,8% К), различные алюмосиликаты (см. АЛЮМОСИЛИКАТЫ) , содержащие калий, каинит (см. КАИНИТ) KCl·MgSO 4 ·3H 2 O, полигалит (см. ПОЛИГАЛИТ) K 2 SO 4 ·MgSO 4 ·2CaSO 4 ·2H 2 O, алунит (см. АЛУНИТ) KAl 3 (SO 4) 2 (OH) 6 . В морской воде содержится около 0,04% калия.
Получение
В настоящее время калий получают при взаимодействии с жидким натрием 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.
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 2 O 2 , K + O 2 = KO 2 .
При нагревании на воздухе калий сгорает фиолетово-красным пламенем. С водой и разбавленными кислотами калий взаимодействует со взрывом (воспламеняется образующийся водород):
2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 ­
Кислородсодержащие кислоты при таком взаимодействии могут восстанавливаться. Например, атом серы серной кислоты восстанавливается до S, SO 2 или S 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 с образованием солеподобного гидрида КН:
2K + H 2 = 2KH
С галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ) калий взаимодействует со взрывом. Интересно отметить, что с азотом 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 (см. ЩЕЛОЧИ) . 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 c 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.
Применение
Металлический калий - материал для электродов в химических источниках тока. Сплав калия с другим щелочным металлом - натрием находит применение в качестве теплоносителя (см. ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ) в ядерных реакторах.
В гораздо больших масштабах, чем металлический калий, находят применение его соединения. Калий - важный компонент минерального питания растений, он необходим им в значительных количествах для нормального развития, поэтому широкое применение находят калийные удобрения (см. 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.
По содержанию в горных породах радиоактивного 40 К определяют их возраст.
Калий в организме
Калий - один из важнейших биогенных элементов (см. БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ) , постоянно присутствующий во всех клетках всех организмов. Ионы калия К + участвуют в работе ионных каналов (см. ИОННЫЕ КАНАЛЫ) и регуляции проницаемости биологических мембран (см. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ) , 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.

Энциклопедический словарь . 2009 .

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, атомный номер 19, атомная масса 39,0983; относится к щелочным металлам; tпл 63,51°C. В живых организмах калий основной внутриклеточный катион, участвует в генерации биоэлектрических… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

- (символ К), распространенный химический элемент, относящийся к ЩЕЛОЧНЫМ МЕТАЛЛАМ. Впервые был выделен сэром Хэмфри Дэви в 1807 г. Его основными рудами являются сильвин (хлорид калия), карналлит и полигалит. Калий является теплоносителем в АТОМНЫХ … Научно-технический энциклопедический словарь

Муж. потасий, металл, составляющий основанье кали, весьма сходный с натрием (содием). Кали ср., нескл., растительная щелочь или щелочная соль; углекислый калий, чистый поташ. Калиевый, к калию относящийся. Калистый, содержащий кали. Толковый… … Толковый словарь Даля - КАЛИЙ, калия, мн. нет, муж., и кали, нескл., ср. (араб. поташ) (хим.). Химический элемент щелочный металл серебристо белого цвета, добываемый из углекалиевой соли. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова