Большая Советская Энциклопедия (КА)
Шрифт:
Конфигурация внешней электронной оболочки атома К. 4s1 в соответствии с чем его валентность в соединениях постоянно равна 1. Единственный валентный электрон атома К. более удалён от его ядра, чем валентные электроны лития и натрия, поэтому химическая активность К. выше, чем этих двух металлов. На воздухе, особенно влажном, К. быстро окисляется, вследствие чего его хранят в бензине, керосине или минеральном масле. При комнатной температуре К. реагирует с галогенами; при слабом нагревании соединяется с серой, при более сильном — с селеном и теллуром. При нагревании выше 200 °С в атмосфере водорода К. образует гидрид KH, самовоспламеняющийся на воздухе. Азот и К. не взаимодействуют даже при нагревании под давлением, но под влиянием электрического разряда эти элементы образуют азид К. KN3 и нитрид К. K3 N. При нагревании К. с графитом получаются карбиды KC8 (при 300
К. весьма энергично, иногда со взрывом реагирует с водой, выделяя водород (2K + 2H2 O = 2KOH + H2 ), а также с водными растворами кислот, образуя соли. В аммиаке К. медленно растворяется; полученный синий раствор — сильный восстановитель. При нагревании К. отнимает кислород от окислов и солей кислородных кислот с образованием K2 O и свободных металлов (или их окислов). К. со спиртами даёт алкоголяты, ускоряет полимеризацию олефинов и диолефинов, с галогеналкилами и галогенарилами образует калийалкилы и калийарилы. Присутствие К. легко определить по фиолетовому окрашиванию пламени.
Получение и применение. В промышленности К. получают по обменным реакциям между металлическим натрием и KOH или же KCl, соответственно:
KOH + Na = NaOH + K
и
KCl + Na = NaCI + К.
В первом случае реакция идёт между расплавленной гидроокисью 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 К. конденсируют. Возможно также получение К. нагреванием выше 200 °С смесей хлорида К. с алюминием (или кремнием) и известью. Получение К. электролизом расплавленных KOH или KCl мало распространено вследствие низких выходов К. по току и трудности обеспечения безопасности процесса.
Основное применение металлического К. — приготовление перекиси К., служащей для регенерации кислорода (в подводных лодках и др.). Сплавы натрия с 40—90% К., 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 К. (см. Калийные удобрения ; о применении соединений К. см. в соответствующих статьях).
Лит.: 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.
С. А. Погодин.
Калий в организме. 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
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.
Лит .: 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.
И. А. Скульский.
В медицине с лечебными целями применяют ацетат CH3 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 KClO4 тормозит продукцию тироксина (гормона щитовидной железы) и применяется при тиреотоксикозе. Перманганат калия KMnO4 (марганцовокислый калий) используют как антисептическое средство.
Калий цианистый
Ка'лий циа'нистый, то же, что цианид калия , KCN.
Калийная селитра
Кали'йная сели'тра, калиевая селитра, калия нитрат, калий азотнокислый, KMO3 , соль; бесцветные кристаллы, плотность 2,11 г/см3 , tпл 339 °С. В воде хорошо растворима (31 г в 100 г H2 O при 20 °С, 246 г при 100 °С). Смеси К. с. с органическими веществами легко воспламеняются и интенсивно сгорают. К. с. получают действием HNO3 (или нитрозных газов) на K2 CO3 или KCl и др. способами. Применяют как удобрение, в стекольном производстве, для приготовления чёрного пороха и т.д.
В сельском хозяйстве К. с. (содержит 44% K2 O и 13% азота) используют как основное удобрение (вносят весной) и в подкормку под чувствительные к хлору культуры (лён, картофель, табак, виноград и др.).
Калийные соли
Кали'йные со'ли, калиевые соли, осадочные хемогенные горные породы, образованные легко растворимыми в воде калиевыми и калиево-магниевыми минералами. Важнейшие минералы — сильвин (KCl; 52,44% К), карналлит (KCIxMgCl2 x6H2 O; 35,8% К), каинит (KMg [SO4 ] CIx3H2 O; 14,07% K), полигалит (K2MgCa2 [SO4 ]4 x2H2 O; 12,97% K), лангбейнит (K2 Mg2 [SO4 ]3 ; 18,84% К); второстепенные — леонит (K2 Mg [SO4 ]2 x4H2 O; 21,32% K), шенит (K2 Mg [SO4 ]2 x6H2 O; 19,41% К); сннгенит (K2 Ca [SO4 ]2xH2 O; 23,81% К). Основные калийные породы: карналлитовая — 45—85% карналлита и 18—50% галита с невысоким содержанием сильвина, ангидрита, глинистых минералов и карбонатов; сильвинит — 95—98% сильвина и галита, остальное — нерастворимый остаток (в лучших разновидностях 0,5—2,0%, иногда содержит значительные количества полигалита или лангбейнита и редко бораты); хартзальц (твёрдая соль) — 8—25% сильвина, 18—30% кизерита, 40—60% галита, 0,5—2,0% карбонатов, ангидрита и глинистых минералов.