Биологическая роль калия

Калий вместе с другими важнейшими электролитами обеспечивает необходимое осмотическое давление в биологических жидкостях организма и в клетках, является компонентом буферных систем, поддерживает электрический потенциал на мембранах клеток всех тканей.

Главная биологическая функция калия — формирование совместно с другими электролитами (натрий, хлор) разницы потенциалов на мембранах клеток и передача ее изменения по клеточной мембране, за счет обмена с ионами натрия, что особенно важно для нервных и мышечных клеток. Это обуславливает постоянное присутствие в клетках натрия, хлора и калия. В организме эти элементы содержатся в определенном соотношении, обеспечивая гомеостаз (постоянство внутренней среды). Нарушение равновесия между калием и натрием ведет к патологии водного обмена, обезвоживанию, мышечной слабости.

Кто и как открыл калий?

Хэмфри Дэви

Человечество активно пользовалось свойством данного металла в соединении с водой превращаться в щелочь.

Так, карбонат калия, известный в народе как природное моющее средство «поташ», применяли в быту еще в древности. Заметьте, это происходило до открытия калия как металла.

А озвученное мною событие случилось в самом начале XIX века, когда англичанину сэру Хэмфри Дэви удалось таки выделить калий, а заодно и натрий, из расплава поташа и каустической соды при помощи электролиза. Первоначально калий получил название «потассий», а затем был переименовал в термин, который известен нам сегодня.

Слово «калий» произошло от арабского аналога поташа «аль-кали».

Когда я узнала, что каждая моя клетка функционирует именно благодаря данному минералу, то, вполне естественно, мне сразу захотелось протестировать свой ежедневный рацион на его наличие.

Для себя я обозначила вегетарианские продукты, в которых содержится калий, и теперь с удовольствием делюсь этой ценной информацией с вами. Ведь именно в естественном состоянии он проявляет все свои полезные свойства.

К содержанию

Пищевые источники калия

Калий в основном содержится в растительных продуктах, однако некоторые виды животных продуктов могут быть источником калия. Наиболее богаты калием такие продукты, как: петрушка, курага, сухое молоко, шоколад, различные орехи (особенно миндаль и фисташки), картофель, бананы, авокадо, соя, отруби. Также калий присутствует в значительном количестве в большинстве фруктов, овощей, мясе и рыбе.

Необходимо помнить, что в организме существует определенный баланс между калием и натрием. Если он был нарушен (чаще всего наблюдается дефицит калия), то прием продуктов — источников калия приводит к увеличению выведения натрия, и наоборот.

При потреблении в основном продуктов животного происхождения человек сразу получает калий и натрий уже в сбалансированном соотношении.

Калий. Свойства калия. Применение калия

0,12 грамма убивают человека за 5 часов. Так действует цианистый калий. Один из самых сильны ядов – это соль циановодородной кислоты. Ее еще называют синильной. В состав вещества входит 19-ый элемент таблицы Менделеева. Однако, чистый калий – благо для организма, а не его убийца.

Даже ребенку в день требуется минимум 600 миллиграммов элемента. Иначе, нарушается работа мускулатуры, в том числе и сердечной. Возникают судороги, может развиться невралгия.

Восполнить дефицит удается, употребляя курагу, морепродукты, орехи, цитрусовые, бананы. Подвигайте эти продукты поближе и продолжайте знакомство с элементом №19.

Химические и физические свойства калия

Название элементу дало одно из его соединений, известное с древности, — карбонат калия. Арабы именовали его «аль-кали» и использовали при стирке одежды. Реагируя с водой, соли калия «рождают» щелочную среду. В ней очищают ткани и поныне.

С веками карбонату нашли и иное применение. Вещество стало пищевым стабилизатором. Как выполняет эту роль калий? Вода и масло, к примеру, не смешиваются. Но, в присутствии карбоната получить однородный состав, все же, удается. На упаковке будет о.

У калия масса соединений. 19-ый элемент включен в первую группу периодической системы, а в ней лишь щелочные металлы. Все они имеют на внешнем электронном уровне лишь 1 электрон.

Это делает элементы активными восстановителями. Электронная формула калия четырехслойная. Поэтому, металл находится в 4-ом периоде таблицы Менделеева. То есть, внешний электрон удален от ядра и легко отсоединяется, замещается.

В чистом виде калий – вещество твердое и, при этом, легкое. Плотность элемента равна лишь 0,06 грамма на кубический сантиметр. Невелика и атомная масса – 39, 098 граммов на моль. Кстати, в калии только и есть, что атомы. Именно они формируют кристаллическу решетку. Молекул простое вещество не формирует.

Масса калия невелика, как и большинство показателей металла. Он даже твердостью похвастаться не может, хоть агрегатное состояние вещества в обычных условиях и таково. По шкале Мооса элементу дают меньше 1-го балла.

Калий без труда режется ножом, словно это не металл, а сыр. Не сложно и расплавить вещество. Достаточно нагрева до 63,5 градусов. Добиться кипения сложнее, нужен показатель 700 по шкале Цельсия.

Будучи металлом, элемент имеет характерный блеск. Цвет вещества серебристо-белый, с сероватым отливом. Если рядом вода, любоваться слитками лучше на расстоянии.

Погружаясь в жидкость, калий взрывается. Легко металл реагирует и с кислородом, моментально окисляясь. Особых условий для этого не надо. Требуется лишь атмосфера и калий.

Какой итог реакции металла с кислородом? Образуется оксид 19-го элемента. Образуется и пламя. Загораясь на воздухе, калий вспыхивает фиолетовым. Реакция является одним из способов идентификации щелочного металла.

Кислород – один из галогенов, то есть элементов 17-ой группы таблицы Менделеева. Калий легко реагирует с каждым из них по принципу присоединения. Вещества объединяются в одно. Так получаются хлорид калия, йодит, бромид, фторид и не только. Присоединение всегда происходит при повышенных температурах.

Во взаимодействие 19-ый элемент вступает и с некоторыми сложными веществами. Это не только вода. Реагировать с металлом может и любая кислота. Калий вытесняет из вещества атомы гидрогена. Так, от смешивания с соляной кислотой «рождается» водород и хлорид. Реакция проходит в обычных условиях.

Взаимодействие с оксидами возможно лишь при повышенных температурах. Большинство реакций протекают по схеме обмена. Здесь-то и проявляются восстановительные свойства калия. Реакция с оксидом купрума, к примеру, дает оксид уже 19-го элемента и чистый купрум.

По принципу восстановления проходит, так же, взаимодействие с солями. Если в них включены менее активные с химической точки зрения элементы, калий замещает их атомы. В итоге, добываются чистые металлы. Так, соединение с хлоридом алюминия дает алюминий уже в чистом виде.

С гидроксидами металлов реакции происходят лишь в том случае, если они располагаются правее калия в ряду электрохимической активности. Возьмем для примера барий, точнее, его гидроксид. Союз с 19-ым элементом гарантирует наличие уже гидроксида калия. Барий освободится.

Применение калия

Калий нужен не только организму людей, но их промышленности. Цианид металла закупают золотодобытчики. Реагент помогает им извлекать драгоценные элементы из руды. Облегчается получение не только золота, но и серебра.

В сфере нефтедобычи пригождается формиат металла. Он служит жидкостью для добуривания скважин, то есть, используется раствор калия. Фтористый металл применяется в металлургии в качестве флюса. Так промышленники называют добавки, снижающие температуру плавления. Флюсы, так же, облегчают отделение от металла пустой породы, шлаков.

На атомных станциях присутствует тетрафторобромат калия. Без него не получить гексафторид урана. Он является стадией отделения урана от примесей редкоземельных элементов. С помощью калия получают, так же, фториды вольфрама, рения и молибдена Без них атомная промышленность не обходится.

В стекольной промышленности нашел место углекислый калий. Небольшие добавки вещества улучшают оптические свойства продукции. Углекислая форма металла идет и на мыловарение. В пиротехнических изделиях содержится хлорат 19-го элемента, а в бытовой химии – фосфат.

Сульфат калия – популярное удобрение для растений. Вообще, примерно 90% добываемых солей 19-го металла идут именно на производство подкормок. Они ускоряют рост культур, увеличивают урожайность, провоцируют пышное цветение. Так, вместо сульфата можно выбрать нитрат калия. Кроме удобрения он котируется, как пищевая добавка, усилитель вкуса.

Элемент не упустили и поля зрения медики. Оротат калия – лекарство, применяемое при заболеваниях желчных путей и печени. Перманганат калия – антисептик. Калий-магний – дуэт, включенный в «Панангин». Он восполняет дефицит обоих элементов.

Лучше всего металлы усваиваются в паре. Если соединить в препарате натрий и калий, можно отладить в организме проведение нервных импульсов. Так что, сфер применения 19-го элемента масса. На руку человечеству то, что калий не является редкостью.

Добыча калия

В природе наиболее часто встречаются соли калия. Больше всего их в России, на Урале. Не зря один из городов региона назван Соликамском. Крупные месторождения разрабатываются и в Белоруссии. Третьи по величине запасы калия в мире обнаружены 10 лет назад в Бразилии.

Если нужно выделить чистый металл, ископаемые смешивают с жидким натрием. Работает и электролиз хлорида калия. Ток проводят в его смеси с карбонатом 19-го элемента при температуре около 800-от градусов Цельсия.

После реакции калий требует очистки. Помогает вакуумная дистилляция. Порой, электролизу подвергают гидроксид калия. Метод не распространен. Трудно соблюсти технику безопасности. Не устраивает промышленников и выход по току.

Цена калия

На биржах цветных металлов за 19-ый элемент просят не менее 1 000 долларов США. Это ценник за тонну металла. На соединения калия стоимость разнится. Все зависит от востребованность вещества, объемов поставок. Калиевую селитру, к примеру, продают по 60-75 рублей за килограмм.

Лекарство орорат тоже стоит около 50-ти рублей. За 100 таблеток йодита калия просят 140-170 рублей. 10-миллимитровая ампула хлорида 19-го элемента обходится покупателям в 30-40 рублей.

Столько же стоит аналогичный объем перманганата. 40-килограммовый мешок удобрения в виде сульфата предлагают за 3 200 – 3 700 рублей. Цены усреднены. В разных регионах и у разных поставщиков они отличаются. Нередко запросы продавцов зависят от объемов поставок. Оптовикам обещают скидки.

Дефицит калия

Основные причины

• недостаточное поступление в результате нерационального питания
• нарушения обмена
• нарушения выделительных систем (почки, кишечник, кожа)
• чрезмерное выведение калия из организма под действием лекарств (прежде всего мочегонных и слабительных средств, а также гормональных препаратов)
• продолжительная рвота, диарея
• чрезмерные эмоциональные и нервные нагрузки
• избыточное поступление в организм натрия

Последствия

• общая слабость, быстрое утомление
• мышечные судороги (часто возникают судороги ног по ночам)
• депрессия, снижение работоспособности
• снижение иммунитета и адаптационных возможностей организма к воздействию внешних факторов
• нарушения сердечнососудистой системы (нарушение ритма сердечных сокращений, сердечная недостаточность, обменные и функциональные нарушения в миокарде)
• ломкость волос, сухость кожи
• диспептические явления (тошнота, рвота, запор)
• нарушение функции почек
• невынашиваемость беременности

Для чего полезен калий?

Калий участвует во всех критически важных процессах в организме.

• Поддерживает необходимый для тела уровень магния, который жизненно важен для нормальной работы сердца и ряда других процессов.
• Вместе с натрием и хлором является активным участником водно-солевого обмена в организме – обеспечивает функционирование жидкостей в нашем теле и поддерживает осмотическое давление на должном уровне.
• Наряду с кальцием, натрием и магнием принимает участие в кислотно-щелочном равновесии тела, то есть, способствует его ощелачиванию.
• Помогает глюкозе превращаться внутри нас в энергию, а она, в свою очередь, поступает в переработанном виде к мышцам, активизирует их сокращение и является профилактикой паралича.
• Поддерживая энергетический уровень тела, повышает нашу выносливость и обеспечивает силу, а также предотвращает появление хронической усталости.
• Отвечает за регулирование артериального давления и сердечного ритма.
• Участвует в транспортировке нервных импульсов по нервной системе.
• Способствует выведению из тела жидкостей, а, значит, избавляет его от отеков, помогает нормальному мочеиспусканию, поддерживает работу почек.
• В связи с предыдущим пунктом помогает нашему организму освобождаться от шлаков.
• Активизирует мозговое кровоснабжение – насыщает этот жизненно важный орган кислородом и, следовательно, улучшает его деятельность.

Как видите, влияние калия на организм человека очень велико, а потому его дефицит может плачевно отразиться на большом количестве наших органов и систем.

К содержанию

Избыток калия

Основные причины

• избыточное потребление с пищевыми продуктами (длительный прием препаратов калия, потребление соответствующих минеральных вод и др.)
• нарушение обмена
• быстрый и значительный выход калия из клеток (при гемолизе, цитолизе, синдроме раздавливания тканей)
• нарушение функции почек (почечная недостаточность)

Последствия

• повышенная возбудимость нервной системы, раздражительность, беспокойство
• потливость
• слабость
• нейроциркуляторная дистония
• нарушения сердечнососудистой системы (аритмии, ослабление сократительной способности мышцы сердца)
• паралич скелетной мускулатуры
• кишечные колики
• частое мочеиспускание
• манифестация сахарного диабета