Привет, друзья. Сегодняшний наш герой, химический элемент калий имеет 19 протонов в своём ядре, и соответственно, 19 электронов вокруг него в неионизированном состоянии. Предшествующий калию аргон имеет (почти) полностью заполненные электронные оболочки: 2, 8, 8. Итого 18. И поэтому аргон очень инертен. А вот наш сегодняшний герой имеет один электрон на внешней оболочке: 2, 8, 8, 1. И это обстоятельство делает его чрезвычайно нестабильным. Потому что атом калия изо всех сил пытается избавиться от этого электрона, соединившись хоть с чем-нибудь, и забыть про него как страшный сон.
Да, уважаемые химики и физики сейчас скажут – послушай, товарищ! Но ведь третья электронная оболочка может вмещать 18 электронов! Так какого лешего один электрон у тебя на четвёртую полез, а? Да, это действительно так. В третью оболочку действительно «умещается» восемнадцать электронов. Но есть нюанс. Когда в ней есть восемь электронов, энергетически выгоднее, чтобы следующий электрон начал заполнять четвертую оболочку. Такова природа электронов, квантовых явлений и всякой другой сложной науки, которая не является темой сегодняшней статьи. Но это действительно так. Именно поэтому калий находится в четвёртом периоде таблицы имени Дмитрия Ивановича Менделеева. В ней есть и другие подобные элементы того же периода, имеющие «дыры» в третьем электронном слое. Но сегодня мы поговорим не о них.
Калий – вот что нас действительно интересует прямо сейчас.
Название «калий» происходит от соли под названием «поташ», именно так в древности называли то, что мы знаем сегодня как карбонат калия (K2CO3). Поташ издавна использовался, в том числе, как удобрение, и раньше его получали из золы растительного происхождения: растительные вещества сжигали, а затем золу «варили» в кастрюле с водой для получения поташа. Но какая связь между словами «калий» и «поташ»? В 1809 году немецкий физик Л. В. Гильберт предложил использовать для наименования химического элемента слово «калий». Потому что на арабском языке соль поташ именовалась как «аль-кали». Логично? Ну так себе, если честно. Но название прижилось, и стало официально использоваться.
Соединения калия были очень давно известны людям. Однако сам металл оставался невидимкой очень долго. Из-за своей колоссальной реакционной способности. Как и все химические элементы этой группы, называемые щелочными металлами, как только калий получает долгожданную возможность соединиться с каким-нибудь химическим элементом, принимающим электроны, он теряет самообладание и отдаёт свой единственный «лишний» электрон. И становится эдаким пассивным аргоном в связке с какими-то другими элементами. Именно поэтому никто и никогда не видел чистый калий в природе. И даже если какой-то знакомый настойчиво тянет Вас за рукав показать, что там, в лесу, он обнаружил просто колоссальные залежи чистого калия, не верьте ему! В лучшем случае Вас приведут к мангалу с шашлыками, крепким напиткам и лесным феям с пониженной социальной ответственностью (шутка).
Однако на самом деле калия на Земле просто неимоверное количество: это седьмой по распространённости элемент в земной коре. И он входит в состав многих минералов, например большинства полевых шпатов. Также колоссальное количество калия растворено в морской воде. И это очень хорошо для живущих в океанах живых существ.
Но кто первым выделил чистый калий? Это сделал знакомый нам по некоторым предыдущим статьям сэр Гемфри Дэви, которому удалось в 1807 году получить чистый металл из так называемого «едкого поташа», гидроксида калия (KOH).
Дэви выделил новый металл электролизом КОН, и сразу осознал огромную реакционную способность калия. Выяснилось, что он очень быстро окисляется и теряет свой металлический блеск. Учёный также отметил, что, как и другие щелочные металлы, калий очень мягок и не очень плотен. И его даже можно легко разрезать ножом. И этим он сильно отличался от «обычных» своих собратьев. Хотя по внешнему виду он был явно «металлическим» и обладал характерными свойствами металлов (хорошая проводимость тепла и электричества, пластичность и ковкость и т. д.).
Чтобы сохранить всю красоту калия, необходимо предотвратить его контакт с воздухом (или, если быть точнее, с кислородом воздуха). По этой причине калий, как и натрий, обычно хранят в закрытых ёмкостях, наполненных аргоном, керосином или минеральным маслом. Да, калий очень быстро и бурно окисляется. И ещё он очень мягок. Это означает, что в чистом виде он бесполезен для производства деталей для комбайнов, рам для велосипедов, урн, качелей и всего остального.
Калий настолько электроположителен (стремится потерять электрон из четвёртой оболочки), что при контакте с водой буквально «крадёт» ОН-группу у воды, образуя КОН и выделяя при этом водород. И эта реакция происходит с выделением огромного количества тепла. Вы можете себе представить результат этой реакции – сочетание водорода и высоких температур? Это выглядит очень зрелищно. Но при этом это очень и очень опасно. Никогда не бросайте калий в воду!
Однако это свойство калия используется. Очень осторожно. Например, для обезвоживания растворителей и обеспечения того, чтобы в них не оставалось никаких следов воды.
Но за исключением этого использования чистый калий слишком нестабилен, чтобы иметь какое-то широкое применение. Однако его соединения чрезвычайно полезны, в том числе и для живых существ.
Соединения калия часто используются для целей, не имеющих ничего общего с живыми организмами: например, гидроксид калия, о котором мы упоминали ранее (КОН), является очень сильным основанием и используется для контроля pH растворов. Нитрат калия, KNO3, является основным компонентом пороха, а хромат калия K2CrO4 используется, помимо прочего, как краситель.
Но есть и более интересные применения калия, о которых вы, возможно, не знаете.
Например, подводным лодкам необходимо иметь большой запас кислорода и куда-то девать лишний углекислый газ. Для этих целей используется супероксид (или надпероксиид калия КО2, который при соединении с СО2 образует карбонат калия К2СО3, таким образом связывая углерод в виде калийной соли. Что интересно, в ходе этой реакции выделяется O2, который и используется экипажем для дыхания.
Таким образом, супероксид калия выполняет двойную функцию: содержащийся в нем кислород находится в более компактной форме, чем молекулярный кислород в газообразной форме, а в процессе выделения О2 поглощается именно тот СО2, который желательно удалить. Подобный подход используется и на космических кораблях.
Но, конечно, наибольшее значение калий имеет в биологических процессах. Фактически, 93% мирового производства этого химического элемента используется при производстве удобрений для сельскохозяйственных нужд.
Дело в том, что калий жизненно необходим почти всем живым организмам. И это не преувеличение: без калия мы все бы медленно умерли. Дефицит калия называется гипокалиемией, и он может иметь очень серьёзные последствия. Самыми безобидными из которых являются мышечные боли и хроническая усталость.
Дело в том, что, помимо многого прочего, калий играет фундаментальную роль в передаче нервных импульсов. Калий и натрий также регулируют осмотическое давление между внутренней и внешней частью клеточной мембраны, не позволяя ей разрушаться.
95% калия в человеческом организме находится внутри клеток. Внутри человека массой 70 кг содержится около 140 граммов калия. Может показаться, что это не так уж и много, но вы используете его прямо сейчас, чтобы думать, двигать мышцами и поддерживать постоянный объем клеток вашего тела.
И, если вы этого не знали, калий – основной источник радиоактивности, который находится прямо внутри вас!
Да, мы живём в весьма радиоактивном мире. И часть ионизирующего излучения, которое мы постоянно получаем, исходит изнутри нашего собственного тела!
В данном случае за это несёт ответственность нестабильный изотоп калий-40. Каждую секунду внутри Вас, мой дорогой друг, распадается более четырёх тысяч атомов нестабильного калия! В ходе этого процесса образуются изотопы аргона или кальция. Однако опасаться не стоит. Это небольшие дозы, которые называют «радиационным фоном», поэтому не следует придавать этому большее значение, чем оно есть на самом деле.
Почки весьма эффективно «перерабатывают» соединения калия, поэтому его запасы нужно постоянно пополнять. И с этим нет особых проблем. Химический элемент содержат почти все фрукты и овощи. Например, широко распространённые в средних широтах в лесах апельсины, бананы, авокадо, ананасы. Ну на крайний случай картофель.
В общем-то при разнообразном питании и отсутствии заболеваний, которые могут повлиять на усвоение калия, беспокоиться не о чем. Однако избыток калия тоже опасен (гиперкалиемия). Хотя обычно она случается только с людьми с заболеваниями почек, и имеет неблагоприятное влияние, опять же, в основном на механизмы передачи нервных импульсов и работу мышц.
Не болейте. Всем добра!
Рекомендую прекрасный выбор калия*👇
Обязательно ставьте лайк и подписывайтесь (это бесплатно).
Здесь бывает интересно.
*Реклама ООО Яндекс ИНН 7736207543