Главная › Законы и ГИБДД › Какие свойства характерны для калия. Оксид калия: формула, взаимодействие. Нахождение в природе, получение

Какие свойства характерны для калия. Оксид калия: формула, взаимодействие. Нахождение в природе, получение

Обозначается латинской буквой K (от латинского Kalium). Некоторые соединения калия (например, поташ, добывавшийся из древесной золы) были известны уже в древности; однако сам калий был открыт только в 1807 году английским химиком Гемфри Дэви, который назвал новый химический элемент «потассий» (по созвучию с уже известным поташом — карбонатом калия K 2 CO 3). В 1809 году немецкий учёный Людвиг Вильгельм Гильберт предложил название «калий» (от арабского аль-кали — поташ), которое успешно прижилось. Калий имеет огромное значение для здоровье человека, даже небольшие изменения содержания калия в организме могут повлиять на его нормальное функционирование. Давайте рассмотрим, для чего необходим калий в организме человека, чем опасен его дефицит и, наоборот, избыточная концентрация?

Для всех утро наступило, а для тебя нет? На работе аврал, а у тебя усталость, нервы на пределе? Надо взбодриться, конечно, выручить может только кофе. Закончился рабочий день, а настроение так и не улучшилось? Думаешь можно прибегнуть к алкоголю, дабы избавиться от лихого настроения, а заесть его шоколадкой? Тогда вопрос – как себя чувствуешь? Беспокоят нервы и общая усталость? Да, кофеин бодрит. Только надолго ли? Проблема уже обозначена – организм подорван злоупотреблением сладким, физическими нагрузками и спиртными напитками. В результате теряется такой ценный микроэлемент, как калий, который поддерживает наши мышцы в тонусе, вселяет в нас бодрость и обеспечивает хорошее настроение. Происходит это не «вдруг». Кофе и все мочегонные напитки просто вымывают этот микроэлемент из организма, алкоголь и сахаросодержащие продукты замедляют его усвоение.

Симптомы дефицита калия в организме

Если от незначительных прикосновений на теле появляется синяк, в мышцах стали проявляться, не известные до сих пор, болезненные ощущения – это тоже снижение присутствия калия в организме. На некоторое время избавиться от недуга можно благодаря питательному составу, в соотношении 1:1, меда и яблочного уксуса. Втирая этот раствор в больные мышцы, за счет хорошо впитываемого уксуса, ткани снабжаются калием.

К дефициту калия можно отнести и такие симптомы как, беспричинные судороги и появление лопающихся мелких кровеносных сосудов. Хочешь чувствовать себя здоровым, узнай об этом микроэлементе как можно больше. При первых же симптомах заболевания многие бегут в аптеку. Но без рекомендации специалиста лучше не принимать никаких мер. Для лечения дефицита калия в организме необходимо иметь развернутый анализ крови, так как превышение калия в организме способствует более тяжелым заболеваниям, чем его недостаток. Гиперкалиемия опасна для здоровья. Может произойти обезвоживание организма, расстройство желудка, наступить сонливость, аритмия, потеря ориентации. Такое состояние возникает при приеме противоопухолевых и некоторых противовоспалительных препаратах. Только врач назначает лечение и дает рекомендации по употреблению необходимых продуктов питания. Хочешь не обременять близких тебе людей, своими проблемами со здоровьем, принимай калий содержащие продукты.

Калий в продуктах питания

Есть чудесный рецепт, позволяющий увеличить содержание калия в организме, который был известен еще нашим бабушкам – по утрам натощак, выпивать чайную ложку меда разбавленную в стакане кипяченой воды. Сегодня он усовершенствован. Теперь рекомендуется пить столько же кипяченой воды, но с добавлением по одной чайной ложечке пчелиного меда и яблочного уксуса, так как калий именно в этих продуктах находится в наибольшем количестве. Принимать такой напиток рекомендуется в течении всего дня, перед каждым приемом пищи, небольшими глотками.

Содержание калия в значительном количестве существует не только в яблочном уксусе и меде, но и в пшеничных отрубях, и в дрожжах. Зависящая от физической активности и массы тела, суточная доля калия для каждого человека сугубо индивидуальна. Поддерживать ее не трудно, если принимать в пищу соответствующие продукты. Калий находится как в мясных, так и в растительных продуктах, это составная часть всех растений и животных. Все морские организмы получают калий из воды. Фруктовые деревья, орехи, овощные и злаковые растения извлекают его из почвы. Как пополнить организм калием, научившись разбираться в продуктах, с этим бесценным минералом? Разбиваем их на группу растений и группу животный мир.

Из растительного мира грецкие орехи и кешью проигрывают своим собратьям кураге, изюму и черносливу. В сухофруктах первенство занимают изюм, инжир и все тот же чернослив. Чтобы поддержать суточную долю калия в организме летом, достаточно включить в рацион овощи и зелень. Свежие ягоды, редис, томаты, огурцы, морковь, кабачки должны иметь предпочтение перед консервированными продуктами. Надо помнить, чтобы калий сохранялся длительное время в овощах и фруктах – мыть и чистить их желательно перед употреблением. Картофель – же, приготовленный на пару или печенный в духовке, будет полезней, чем отварной. Не оставляйте на долго резаные фрукты и овощи – в таком виде они быстро теряют калий. Для обогащения организма калием желательно использовать и фрукты: дыни, апельсины, бананы, арбузы, а разнообразить меню можно приготовив из них ягодно-фруктовые коктейли, фреши, и пюре. Зимой поддержать организм калием помогут продукты животного происхождения: творог, печень, рыба и все остальные мясомолочные продукты.

Для нормализации кислотно-щелочного баланса, поддержания водного баланса и нормализации осмотической концентрации крови в организме человека, калий всегда функционально связан с натрием и магнием. Только так сердце будет работать без нарушений, мозг будет получать достаточно кислорода и исчезнет утомляемость и хроническая усталость. Одним словом, не ждите, когда прозвучит тревожный звоночек, предупреждающий о сбое в организме, позаботьтесь о себе заранее.

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

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.

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.

Калий (лат. – Kalium, K) содержится в организме в относительно большом количестве. Поэтому его относят к жизненно важным макроэлементам. Калий формирует постоянство внутриклеточной среды, обеспечивает проведение нервных импульсов. Он регулирует кислотно-основной баланс, участвует в обмене других соединений, влияет на работу сердца, почек, желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

История открытия

Калийная соль, поташ, была известная людям издревле. Поташ – это карбонат калия, К 2 СО 3 . Данное вещество называли древесной или растительной щелочью, т.к. получали из золы, образующейся при сжигании древесины, богатой калием.

Поташ использовали в бытовых целях (стирка одежды, мыловарение), и в качестве минерального удобрения. Правда, в те времена растительную щелочь часто путали с минеральной щелочью, карбонатом натрия, Na 2 СО 3 .

В чистом виде калий был получен в 1807 г. Английский химик Дэви выделил этом металл путем электролиза из едкого кали, калиевой щелочи, КОН. Вновь открытый металл первоначально назвали потассием от слова поташ.

Это название сохранилось в некоторых языках и поныне. Спустя короткое время металл назвали калием от арабского аль-кали, что означает зола растений. Это название закрепилось за металлом в русском языке.

Свойства

Калий – представитель I группы IV периода таблицы элементов Менделеева, где он значится под № 19. Атомная масса К – 39. На внешней орбите калия вращается один неспаренный электрон. Поэтому калий одновалентен, K(I).

Наряду с другими металлами I группы, в т.ч. натрием, литием, цезием его относят к группе щелочных металлов. При взаимодействии с другими веществами-неметаллами щелочные металлы с легкостью отдают им свой неспаренный электрон. Поэтому они являются сильными восстановителями. Как следует из названия, эти металлы способны образовывать сильные основания, щелочи.

Внешне калий представляет собой серебристо белый легкий и легкоплавкий металл. Он легче воды – его плотность составляет 0,856 г/см 3 . Уже при температуре 63,55 0 С калий плавится, а закипает при температуре 760 0 С. Калий не только легкий, но и мягкий металл – его даже можно резать ножом. Правда, в чистом виде калий в природе не встречается.

В атомах калия внешний неспаренный электрон относительно удален от атомного ядра, и с легкостью переходит к атомам других веществ. Отсюда и более высокая химическая активность калия в сравнении с другими щелочными металлами, литием и натрием. Калий быстро окисляется на воздухе. При взаимодействии с атмосферным кислородом образуется окись, К 2 О, перекись, К 2 О 2 , и надперекись, КО 2 .

Чтобы уберечь чистый калий от окисления, его хранят под слоем масла или керосина, жидкостей, не пропускающих кислород. При взаимодействии с водой образуется едкое кали, КОН, очень сильная щелочь. Калий реагирует со всеми неметаллами, с кислотами, а также с солями других металлов.

При этом образуются калийные соли. Эти соли включены в состав многих природных минералов. Калийсодержащие минералы находятся в почве, и в растворенном виде в воде морей и озер.

По распространенности в земной коре среди всех элементов таблицы Менделеева калий находится на 7 месте, а среди всех металлов – на 5. Его процентное содержание в земной коре – 2,5%.

В растворенном виде из почвы калий проникает в ткани растений, где наряду с другими факторами он обеспечивает фотосинтез. Далее в качестве корма и пищи калий поступает в организм животных и человека.

Физиологическое действие

Калий наряду с кальцием, фосфором, натрием, хлором является для нас основным жизненно важным макроэлементом. В зависимости от пола и возраста в наших тканях содержится от 150 до 250 г. калия, что составляет примерно 0,35% от общей массы тела. Среди других макроэлементов по содержанию в организме калий занимает 3 место, уступая лишь кальцию и фосфору.

Физиологическая роль калия в значительной мере обусловлена противоречием, антагонизмом с другим электролитом, натрием (Na). Оба макроэлемента, натрий и калий, во многом сходны. Оба являются щелочными металлами, оба химически активны. Но их содержание внутри клетки и во внеклеточном пространстве неодинаково. Больше всего натрия находится снаружи клетки. Здесь его в 14 раз больше, чем внутри клетки.

У калия все с точностью до наоборот. Это внутриклеточный макроэлемент, и внутри клетки его в 35 раз больше, чем снаружи. Разумеется, такая разница или градиент ионов натрия и калия по обе стороны клеточной мембраны не может создаваться сама по себе. Должен быть некий механизм, который действует на субклеточном уровне и поддерживает трансмембранный градиент К и Na.

И такой механизм есть. Это т.н. натрий-калиевый насос или помпа. В данном случае под помпой подразумевают специфический фермент-переносчик, натрий-калиевую АТФ-азу. Суть работы этого фермента заключается в транспорте против градиента ионов натрия наружу из клетки, и калия снаружи внутрь клетки. Данный процесс именую т активным транспортом. Он отличается от пассивного транспорта, при котором движение электролитов осуществляется само по себе, по градиенту, в результате чего содержание ионов по обе стороны мембраны уравнивается.

Активный транспорт процесс т сложный, энергозависимый, и протекает в несколько этапов:

Ионы натрия сосредотачиваются внутри клетки около мембраны, и точно так же ионы калия сосредотачиваются снаружи клетки.
АТФ-аза фосфорилируется, отщепляет остаток фосфорной кислоты от молекулы Аденозинтрифосфата (АТФ).
В фосфорилированном состоянии фермент захватывает 3 иона натрия, и перемещает их наружу.
Снаружи натрий-калиевая АТФ-аза захватывает 2 иона калия.
Далее происходит дефосфорилирование фермента натрий-калиевой АТФ-азы.
В дефосфорилированном состоянии она перемещает ионы калия внутрь клетки.

В конечном итоге за каждый цикл 3 иона натрия перемещаются из клетки наружу, а вместо них внутрь клетки направляются 2 иона калия.

Значение натрий-калиевого насоса трудно переоценить.

За счет того, что вместо 3 положительно заряженных ионов натрия внутрь поступают только 2 положительно заряженных иона калия, внутренняя часть мембраны становится заряженной более отрицательно по отношению к ее внешней стороне. Мембрана поляризуется, формируется разность электрических потенциалов по обе стороны клетки. Данную величину именуют трансмембранным потенциалом. Эта величина отображает электрическую активность клетки.
Проницаемость мембраны для ионов натрия и калия непостоянна, и может изменяться. Соответственно изменяется поляризация мембраны в ту или иную сторону (деполяризация, реполяризация, гиперполяризация). Механизм изменения трансмембранного потенциала на различных участках клеточных мембран лежит в основе возникновения и проведения импульсов по нервным волокнам. Ведь нервные импульсы с физической точки зрения – не что иное, как слабые токи. И формируют эти токи калий с натрием.
Калий является составной частью буферных систем. Это биохимические механизмы, работа которых направлена на поддержании кислотно-основного равновесия внутри клетки и во внеклеточном пространстве на постоянном уровне.
Натрий поддерживает осмотическое или концентрационное давление, и увлекает за собой воду. Таким образом, благодаря деятельности натрий-калиевого насоса осуществляется циркуляция воды между клеткой и внеклеточным пространством. Вместе с водой наружу выводятся продукты жизнедеятельности клетки, а внутрь поступает все необходимое – глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, другие электролиты.
Ионы калия входят в состав многих внутриклеточных ферментных систем. Эти системы обеспечивают синтез белков, гликогена, жирных кислот, и других биологически активных соединений.

Таким образом, благодаря натрий-калиевому насосу осуществляется клеточный метаболизм (обмен веществ), формируется электрическая активность клетки, и поддерживается на постоянном уровне состояние внутриклеточной среды (гомеостаз). Этот процесс непрерывен. А поскольку он осуществляется искусственно, против градиента, требуется энергия.

Каждый цикл с транспортом 2 ионов К и 3 ионов Na обеспечивается энергией, образуемой при распаде 1 молекулы АТФ. А в масштабах всего организма до трети расходуемой энергии идет на обеспечение этого процесса. Но эта энергия возобновляется при утилизации глюкозы в цикле Кребса, когда синтезируются новые молекулы АТФ. И здесь тоже не обходится без калия.

Как только натрий-калиевый механизм сбой, концентрация натрия и калия по обе стороны клеточной мембраны уравнивается. Исчезает трансмембранный потенциал, прекращаются внутриклеточные метаболические процессы. Внутри клетки вместе с натрием скапливается вода. Все это приводит к гибели клетки.

Все внутриклеточные эффекты калия позитивно отражаются на функции систем органов.

Сердечно-сосудистая система

Калий называют сердечным элементом, и не зря. Он обеспечивает правильное распространение нервных импульсов по проводящей системе сердца, регулирует автоматизм, возбудимость и проводимость миокарда. Кроме того, он насыщает энергией клетки миокарда. Благодаря этому сердце сокращается с силой, достаточной для циркуляции крови по сосудам. Таким образом, К предотвращает сердечную недостаточность и нарушения сердечного ритма.

Кроме того, калий регулирует тонус кровеносных сосудов и нормализует артериальное давление (АД). Благодаря калию улучшается доставка крови к миокарду по коронарным (сердечным) сосудам. Тем самым К предупреждает ишемию (недостаточный приток крови) к миокарду и его гипоксию (дефицит кислорода).

Нервная система

Благодаря трансмембранному транспорту калия генерируются импульсы в чувствительных, двигательных и вегетативных нервных волокнах. Кроме того, известно, что калий участвует в образовании ацетилхолина, нейромедиатора, обеспечивающего передачу импульсов через синапсы, контакты между телами нейронов и их отростками (аксонами).

Наряду с другими витаминами и минералами К формирует мыслительную и эмоционально-волевую сферу: улучшает память, интеллектуальные способности, устраняет негативные эмоции, нормализует сон. Кроме того, под действием калия улучшается циркуляция крови по церебральным (мозговым) сосудам, Этот макроэлемент снижает вероятность мозговой ишемии и инсульта.

Опорно-двигательный аппарат

Благодаря калию и ацетилхолину осуществляется передача импульсов с нервных волокон на мышцы. Кроме того, калий стимулирует энергообразование в мышечной ткани, повышает мышечную силу и выносливость. А еще он укрепляет костную ткань и препятствует развитию остеопороза. Повышение прочности костей в значительной степени связано с тем, что калий способствует отложению в костной ткани другого макроэлемента, кальция.

Пищеварительная система

Калий запускает перистальтику (волнообразные сокращения гладкой мускулатуры) ЖКТ. Кроме того, он регулирует выделение желудочного сока, сока 12-перстной кишки и поджелудочной железы, Также калий расслабляет сфинктеры (мышечные клапаны) желчного пузыря и желчевыводящий путей, и способствует отхождению желчи. А еще калий препятствует образованию камней в желчном пузыре и в желчевыводящих путях.

Мочевыделительная система

Калий регулирует выделение почками натрия, а вместе с ним и воды. Тем самым он способствует повышению диуреза (объема выделенной мочи). Стимуляция диуреза, в свою очередь, приводит к устранению отеков и снижению АД. Кроме того, калий предупреждает камнеобразование в мочевыводящих путях.

Среди других эффектов калия – нормализация массы тела. Установлено, что этот макроэлемент способствует утилизации глюкозы, и предотвращает развитие сахарного диабета и ожирения. Кроме того, калий наряду с другими факторами укрепляет иммунитет, и тем самым повышает устойчивость организма к инфекционным заболеваниям.

Суточная потребность

Количество необходимого нам К зависит от возраста и от ряда других факторов. Поскольку калий является для нас жизненно важным макроэлементом, потребность в нем довольно велика.

Потребность в калии увеличивается при тяжелых физических нагрузках, занятиях спортом, заболеваниях ЖКТ с диареей и рвотой, сахарном диабете, других патологических состояниях.

Причины и признаки дефицита

В значительной степени к дефициту калия предрасполагает избыток натрия. Эти макроэлементы образно можно назвать родственниками-врагами. Оба они из семейства щелочных металлов, но оба конкурируют друг с другом за усваивание в организме. Чем больше усваивается натрия, или реабсорбируется его почками, тем больше калия выводится через почки. В то же время калий мало влияет на выделение натрия почками. В основе такого неравноправия лежат некоторые эволюционные предпосылки.

Наши далекие предки питались пищей, содержащей калий. И такой растительной пищи было довольно много. В то же время с поваренной солью прадавние люди были практически не знакомы. Примечательно, что до недавних пор аборигены, живущие в отдаленных от цивилизации уголках Африки, Латинской Америки, тоже не употребляли соль по простой причине ее отсутствия.

А ведь натрий для нас тоже важнейший макроэлемент. Вот организм и разработал комплексный регуляторный механизм, именуемый РААС, ренин-ангиотензин-альдостероновой системой. Эта система действует так, что натрий не выводится с мочой, а реабсорбируется в почечных канальцах. Вместе с натрием задерживается вода. Чем больше реабсорбируется натрия, тем больше теряется калия с мочой.

С развитием цивилизации многое изменилось. Поваренная соль основательно вошла в наш рацион. Мы больше не испытываем нехватки натрия, а зачастую получаем его в избыточном количестве. В то же время из-за дефицита натуральной растительной пищи калия мы получаем не так уж и много. Но РААС функционирует, как и прежде. И, как прежде, мы теряем калий и сохраняем натрий. В результате создаются условия для калиевого дефицита.

Правда, даже сейчас, несмотря на недостаток натуральной растительной пищи на нашем столе, мы получаем калий в более-менее достаточном количестве, способном покрыть физиологические нужды. Исключение составляет лишь голодание. Поэтому дефицит калия нередко формируется среди низших слоев общества, испытывающих крайнюю нужду. Еще одна причина – добровольное, т.н. «лечебное» голодание, когда осознанно исключают из рациона многие продукты, в т.ч. и богатые калием.

К дефициту калия предрасполагают физические и умственные нагрузки, психоэмоциональные стрессы. При умственных и стрессовых нагрузках активируется РААС, задерживается натрий и выводится калий. А при физическом труде большое количество калия теряется с потом. К тому же физические нагрузки тоже активируют РААС.

Нехватка калия может развиваться из-за его усиленной потери через ЖКТ и почки. При некоторых заболеваниях ЖКТ и отравлениях калий теряется с рвотой и поносом. Отравления и другие состояния, сопровождающиеся обезвоживанием, тоже приводят к потере калия. Усиленно выводится калий при некоторых неправильно проводимых медицинских мероприятиях. В качестве примеров можно привести многократные промывания желудка, очистительные клизмы.

Еще одна причина – прием лекарств. Некоторые мочегонные, например салуретики (Фуросемид) выводят с мочой натрий, а заодно и калий. После приема слабительных калий теряется через кишечник. Прием лекарств-глюкокоритикоидов, синтетических аналогов гормонов коры надпочечников, также способствует усиленному выведению К. То же самое происходит при болезни Иценко-Кушинга, сопровождающейся усиленной продукцией надпочечниками естественных глюкокортикоидов.

Аналогичное глюкокортикоидам действие оказывают другие гормоны: некоторые тропные гормоны гипофиза, тестостерон, адреналин. Поэтому не только болезнь Иценко-Кушинга, но и некоторые другие эндокринные заболевания, в частности, сахарный диабет, тиреотоксикоз, приводят к калиевому дефициту. Недостаток К часто возникает у беременных из-за изменения водно-солевого обмена и задержки натрия и воды в организме.

Еще одна распространенная причина – врожденные и приобретенные заболевания почек, сопровождающиеся нарушением их выделительной функции и усиленным выведением К с мочой. Повышение диуреза или полиурия автоматически приводит к усиленному выведению калия. Поэтому калиевый дефицит отмечается практически при всех состояниях, сопровождающихся полиурией. Прием алкоголя и кофе увеличивает диурез, и тоже сопровождается усилением выведения К через почки. А сладости ухудшают всасывание калия в кишечнике.

Недостаток калия характеризуется гипокалиемией, снижением его количества в плазме крови. Хотя калий является внутриклеточным элементом. Поэтому его уровень в плазме крови не всегда отображает истинное содержание в организме. При некоторых состояниях калий сосредоточивается внутри клеток. И тогда в плазме его мало. Однако при снижении общего количества калия в организме всегда будет отмечаться гипокалиемия.

Норма калия плазмы составляет 3,5-5 ммоль/л. Уже при показателях ниже 3,5 ммоль/л будет отмечаться общая слабость, снижение работоспособности, сонливость, депрессия. Тонус мышц снижен, часто беспокоят миалгии (мышечные боли). Уменьшается частота сердечных сокращений, пульс слабого наполнения, АД низкое. На ЭКГ появляются типичные изменения, характерные для гипокалиемии. На первых порах повышается диурез.

В дальнейшем, по мере усугубления гипокалиемии развиваются мышечные судороги, появляется дрожание конечностей. Полиурия сменяется олигоанурией – снижением, или даже полным отсутствием диуреза. Появляются отеки мягких тканей, учащается пульс, повышается АД. При хронической недостаточности калия снижается сократительная способность миокарда, который претерпевает дистрофические изменения с исходом в сердечную недостаточность. И это тоже способствует формированию отеков.

Кроме того, повышается риск сахарного диабета. Замедляется перистальтика кишечника. Расстройства пищеварения сопровождаются метеоризмом и неустойчивым стулом. В особо тяжелых случаях возможно полное прекращение перистальтики (парез кишечника) с развитием паралитической кишечной непроходимости. При дальнейшем прогрессирования патологии развиваются параличи скелетных мышц.

На коже и на слизистых оболочках появляются эрозивные и язвенные дефекты. Нарушается ритм сердца. Причем сердечные аритмии принимают угрожающий жизни характер, и могут закончиться фатально. Смерть наступает от внезапной остановки сердца. Характерная черта: сердечная деятельность прекращается в фазу систолы, сокращения. Особенно велика опасность аритмий у пациентов, принимающих сердечные гликозиды для лечения сердечной недостаточности. Эти препараты снижают количество калия в клетках миокарда.

В редких случаях дефицит калия связан с другим веществом, цезием (Cs). Это тоже щелочной металл. Поэтому цезий конкурирует с калием за всасывание и поступление в организм. Правда, самого цезия в природе не так уж и много. Опасность представляет его радиоактивный изотоп Cs 137 .

Он образуется во время ядерных испытаний и сжигания топлива в реакторах АЭС. Поступая во внешнюю среду, этот цезиевый изотоп накапливается растениями вместо калия. Вместе с растительными продуктами он поступает в организм человека. Даже в микродозах радиоактивный цезий угнетает физиологические эффекты калия. При этом развиваются тяжелые поражения скелетных мышц, миокарда, ЖКТ и нервной системы.

Источники поступления

Калий поступает к нам преимущественно в составе растительной пищи, и в меньшей степени с животной пищей, в основном с рыбой и морепродуктами.

Содержание калия в 100 г пищевых продуктов:

Продукт	Содержание, мг/100 г
Курага	1715
Абрикос	306
Персик	203
Цитрусовые	180-197
Банан	379
Чернослив	867
Зеленый горошек	870
Соя	1607
Фасоль	307
Миндаль	750
Изюм	860
Салат, петрушка	340
Фундук	717
Арахис	660
Свекла	258
Картофель	568
Пекинская капуста	494
Морская капуста	970
Брюссельская капуста	494
Цветная капуста	176
Лосось	490
Мидии	310
Треска	340
Тунец	298
Говядина	325
Кабачок	176
Баклажаны	238
Морковь	195
Томаты	213
Огурцы	153
Арбуз	117
Дыня	118

Калий хорошо сохраняется в продуктах при их длительном хранении. Вместе с тем, при контакте пищи с водой он быстро переходит в нее. Поэтому желательно получать калий из сырых продуктов, а при их термической обработке нужно руководствоваться некоторыми правилами. При варке их следует опускать в уже кипящую воду, и варить в течение короткого времени в небольшом объеме воды. Рыбу и мясо желательно запекать.

Синтетические аналоги

Калий присутствует во многих лекарственных формах для инъекционного введения и приема внутрь. Самые известные калийсодержащие препараты – Панангин и Аспаркам. Это комбинированные средства, которые содержат калия и магния аспарагинат. Содержание калия аспарагината в Аспаркаме – 175 мг, а в Панангине – 145 мг.

Таблетки Панангина и Аспаркама содержат по 10,33 мг калия аспарагината. Еще один источник калия – 0,75% и 4% раствор калия хлорида (KCl). Калий для приема внутрь в основном представлен комплексными препаратами. Наряду с калием эти препараты (Центрус, Виталюкс, Витрум) содержат другие витамины и минералы.

Другое комбинированное средство – Калия оротат, калиевая соль Оротовой кислоты или вит. В 13 . Препараты калия показаны при многих водно-электролитных нарушениях, сопровождающихся гипокалиемией. Само собой разумеется, инъекционное введение более предпочтительно, чем прием внутрь. К тому же инъекционные средства удобнее использовать в кардиологической практике при инфаркте миокарда, аритмиях, т.к. они помогают добиться желаемого результата в кратчайшие сроки, здесь и сейчас.

Но при введении калийсодержащих растворов нужно быть крайне осторожным. Они раздражают венозные стенки, и вызывают ее воспаление, флебиты. Но самое страшное даже не в этом. Быстрый подъем уровня калия в плазме крови чреват опасными осложнениями вплоть до остановки сердца. Поэтому калийсодержащие средства вводят не струйно, а капельно в составе поляризующей смеси с 5% раствором глюкозы и инсулином. Благодаря инсулину сахар, а вместе с ним и калий, проникает из плазмы крови в клетки тканей.

Метаболизм

Поступивший извне калий всасывается в тонком кишечнике. Всасываемость довольно большая – 95%, . Остальные 5% выводятся с калом. Но это соотношение может изменяться при заболеваниях ЖКТ, сопровождающихся ухудшением всасывательной способности кишечника и диареей.

Поскольку калий является внутриклеточным макроэлементом, его содержание в плазме всего 1%. Некоторая часть калия сосредоточена в лимфе, в кишечном секрете, и в других внеклеточных средах. Но и здесь его количество невелико. Основная часть, около ном с 90%, калия находится внутри клеток. Больше всего внутриклеточного калия содержится в тканях с максимальной функциональной нагрузкой. Это мозг, миокард, кости и скелетные мышцы.

Некоторые факторы влияют на соотношение внутриклеточного и внеклеточного калия. Прежде всего, это кислотно-основное состояние. Сдвиг обменных процессов в сторону повышения кислотности и снижения рН (метаболический ацидоз) сопровождается массивным выходом калия из клеток. При сдвиге обмена веществ в щелочную сторону (метаболический алкалоз, увеличение рН) наоборот, калий направляется внутрь клеток, и его концентрация в плазме крови снижается.

Инсулин активирует натрий-калиевую АТФ-азу, в результате чего калий «прячется» внутрь клеток. При физических нагрузках наоборот, происходит выход калия во внеклеточное пространство. Повышение количества калия в плазме крови увеличивает ее концентрацию или осмолярность. Некоторые состояния сопровождаются обезвоживанием или дегидратацией ткани. При этом вода из клеток переходит во внеклеточное пространство. А вместе с водой перемещается и калий. Стимуляция альфа-адренергических рецепторов сопровождается выходом калия из клеток, а бета-адренергических – его внутриклеточным перемещением.

В свою очередь, калий в немалой степени влияет на кислотно-основное состояние тканей. Правда, механизм влияния довольно сложный, и включает в себя множество факторов. Суть его заключается в том, что при снижении уровня калия усиливается выделение ионов водорода с мочой.

В результате кислотность мочи повышается, а в тканях наоборот, формируется метаболический алкалоз. При избытке калия картина зеркальная – замедляется выделение водорода, ощелачивается моча, и развивается метаболический ацидоз. Всего через почки с мочой выделяется 90% калия, а остальные 10% – через кожу с потом.

Взаимодействие с другими веществами и препаратами

Калий способствует усваиванию магния, но в некоторой степени выводит натрий. В свою очередь, натрий усиливает выведение калия почками. Поэтому прием поваренной соли способствует потере калия. Учитывая антагонизм этих макроэлементов, соотношение K:Na в комбинированных препаратах должно составлять 2:1 в сторону увеличения калия. Некоторые другие элементы, в частности, таллий, цезий, рубидий, способны вытеснять К.

Калий хорошо сочетается со многими витаминами, в т.ч. с вит. В 6 (Пиридоксином) и вит. В 13 , (Оротовой кислотой). Инсулин способствует транспорту К внутрь клетки. Сердечные гликозиды наоборот, снижают содержание К в волокнах миокарда, т.к. угнетают натрий-калиевую АТФ-азу. насос. Алкоголь, сладости, кофе ухудшают всасывание калия или усиливают его выведение с мочой.

Признаки избытка

Для избытка калия в организме необходимы два условия: поступление его извне в больших количествах, или замедление выведения из организма. Калий поступает к нам в составе пищевых продуктов и лекарств. Правда, богатая калием еда сама по себе вряд ли сможет привести к его избытку. Ведь К сразу же выводится с мочой.

А вот передозировка калийсодержащих препаратов, при которой в единицу времени поступает большое количество этого макроэлемента, может закончиться плачевно, и даже фатально. При заболеваниях, сопровождающихся нарушением выделительной функции почек, при почечной недостаточности, замедляется выделение калия, и он накапливается в организме.

Кроме того, выделение калия регулируется альдостероном. Этот надпочечниковый гормон задерживает натрий, и усиливает выведение натрия. Поэтому при сниженной продукции альдостерона надпочечниками (гипоальдостеронизме) наоборот, калий будет накапливаться, а натрий выводиться почками. Причины этого состояния: некоторые заболевания надпочечников, гипофиза.

Гипоальдостеронизм может быть следствием приема ряда лекарств. На угнетении синтеза альдостерона основано действие ИАПФ, ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента, используемых в лечении гипертонической болезни. Гепарин также снижает продукцию альдостерона. Антагонистом альдостерона является мочегонный препарат Спиронолактон.

Избыток калия в организме проявляется повышением количества калия в плазме крови, гиперкалиемией. Норма содержания калия в крови – 3,5-5 ммоль/л. Правда, этот показатель не всегда отображает истинное содержание К в организме. Ведь это внутриклеточный элемент. Поэтому все состояния, сопровождающиеся перераспределением К из клеток во внеклеточное пространство, будут сопровождаться гиперкалиемией. Однако при этом общее количество калия в организме будет неизменным.

Гиперкалиемия будет развиваться при всех состояниях, сопровождающихся цитолизом, массивным повреждением клеток. Это травмы, ожоги, оперативные вмешательства, онкозаболевания и лучевая терапия этих заболеваний. Повышение уровня К в плазме крови будет отмечаться при инфарктах, мозговых инсультах, при гепатитах, а также при гемолизе, разрушении большого количества эритроцитов.

Перераспределение калия возможно при физических нагрузках, при некоторых интоксикациях, в т.ч. и при алкогольной. Бета-адреноблокаторы для лечения гипертонической болезни вызывают такой же эффект. Гиперкалиемия возникает при всех состояния, сопровождающихся метаболическим ацидозом.

Гиперкалиемия проявляется общей слабостью, беспокойством, тревогой, повышенной возбудимостью. Отмечаются тянущие боли в мышцах, парестезии. Аппетит снижен, пациенты жалуются на спастические боли в животе, диарею. Сахар крови зачастую повышен. Дирурез тоже повышен. Среди других признаков – интенсивное потоотделение, дрожание конечностей. Из-за изменения биоэлектрической активности сердца нарушается сердечный ритм.

Развивается атриовентрикулярная блокада, фибрилляция желудочков и желудочковая тахикардия. Все эти симптомы появляются при уровне К выше верхней границы 5 ммоль/л. Дальнейшее прогрессирование гиперкалиемии свыше 7 ммоль/л приводит к угнетению сознания, мышечным судорогам и параличам. Смерть наступает гот остановки сердца. Характерная особенность: сердце при гиперкалиемии останавливается в фазу диастолы, расслабления.

При гиперкалиемии отменяют все препараты, содержащие калий или способствующие его переходу во внеклеточное пространство. Показаны внутривенные инъекции кальция хлорида и глюконата. Но кальций оправдан далеко не во всех случаях. Отличное средство при гиперкалиемии – внутривенные капельные вливания инсулина с глюкозой, способствующие переходу калия внутрь клетки. Для борьбы с метаболическим ацидозом назначают ощелачивающие растворы.

Калий — обозначается символом K — химический элемент I группы периодической системы Менделеева;

атомный номер 19,
атомная масса 39,098;

Калий — серебристо-белый, очень легкий, мягкий и легкоплавкий металл.

Элемент состоит из двух стабильных изотопов — 39K (93,08%), 41K (6,91%) и одного слабо радиоактивного 40K (0,01%) с периодом полураспада 1,32·109 лет.

Элемент калий находится в четвертом периоде периодической системы, значит, все электроны располагаются на четырех энергетических уровнях. Таким образом, строение атома калия записывается так: +19 К: 2ё; 8ё; 8ё; 1ё.

Исходя из строения атома, можно предсказать степень окислени С1 калия в его соединениях. Так как в химических реакциях атом калия отдает один внешний электрон, проявляя восстановительные свойства, следовательно, он приобретает степень окисления +1.

Восстановительные свойства у калия выражены сильнее, чем у натрия, но слабее, чем у рубидия, что связано с ростом радиусов от Nа к Rb.

Калий - простое вещество, для него характерна металлическая кристаллическая решетка и металлическая химическая связь, а отсюда - и все типичные для металлов свойства.

Металлические свойства у калия выражены сильнее, чем у натрия, но слабее, чем у рубидия, т.к. атом калия легче отдает электрон, чем атом натрия, но труднее, чем атом рубидия.

Металлические свойства у калия выражены сильнее, чем у кальция, т.к. один электрон атома калия легче оторвать, чем два электрона атома кальция.

Оксид калия К 2 O является основным оксидом и проявляет все типичные свойства основных оксидов. Взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами.

К 2 O + 2НСl = 2КСl +H 2 O;

К 2 O +SO 3 = К 2 SO 4

В качестве гидроксида калию соответствует основание (щелочь) КОН, которое проявляет все характерные свойства оснований: взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами.

КОН+НNОз = КNO 3 +Н 2O ;

2КОН+H 2 O 5 = 2KNO 3 +Н 2 O.

Летучего водородного соединения калий не образует, а образует гидрид калия КН

В природе калий встречается только в соединениях с другими элементами, например, в морской воде, а также во многих минералах. Он 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 все же отличаются.

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: