Рис.2 

К⁺

                        
 

Кислород

           
 
 
 
 

       При нагревании (300⁰С) калий взаимодействует с графитом, образуя графитиды КС₈ и КС₁₆ – продукты внедрения металла в решётку графита.

       Оксид К₂О – белое очень реакционноспособное вещество, энергично взаимодействует с водой, образуя гидроксид:

       1/2К₂О_(к)+1/2H₂O_(г) = КОН_(к)

       К₂О можно получить восстановлением КО₂ калием:

       КО₂+3К = 2 К₂О

       Гидроксид КОН – бесцветное, очень гигроскопичное вещество. При нагревании возгоняется без разложения. Хорошо растворяется в воде, при этом выделяется значительное количество тепла.

       Получают  КОН электролизом раствора хлорида  калия. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Электролиз  раствора хлорида калия

 

       2КОН+Сl₂ = KCl+KСlO+H₂O

       Для того чтобы воспрепятствовать проникновению  хлора в раствор гидроксида калия, чаще всего применяют диафрагменный способ, при котором анодное и катодное пространства отделены друг от друга перегородкой (диафрагмой) из асбеста или другого пористого материала. В электролизёрах, служащих для получения КОН по этому способу, вертикально установленная диафрагма 1, плотно прилегающая к стальному дырчатому катоду 2, отделяет анодное пространство 3 от катодного 4 и препятствует смешиванию продуктов электролиза. Анодами служат графитовые стержни 5. В процессе электролиза в анодное пространство непрерывно поступает раствор хлорида калия, а из катодного вытекает раствор, содержащий смесь хлорида и гидроксида калия. При его выпаривании выкристаллизовывается хлорид калия и остаётся почти чистый раствор щёлочи. Последний отделяют от хлорида калия и выпаривают до полного удаления воды. Полученный КОН сплавляют и отливают в формы. Побочными продуктами при получении КОН являются хлор и водород.

       Несколько иначе протекает процесс электролиза  раствора хлорида калия, если катодом служит металлическая ртуть. Перенапряжение выделения водорода на ртути очень велико. Поэтому здесь у катода разряжаются не ионы водорода, а ионы калия. Выделяющийся калий растворяется в ртути, образуя амальгаму калия. Амальгаму разлагают горячей водой, причём получается КОН, выделяется водород и освобождается ртуть. Таким образом, пользуясь в качестве катода ртутью, можно получить чистый КОН, не содержащий в виде примесей хлорид калия.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Схема электролизёра с  вертикальной диафрагмой. 
 

 
 
 
 
 

 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Применение

 

       Около 90% добываемых солей калия потребляется как удобрения (в виде KNO₃, KCl, K₂SO₄ и другие). Соединения калия применяются также в производстве стекла, мыла и др. Соединения калия используются в медицине.

       Калий принадлежит к числу элементов, необходимых в значительном количестве для питания растений.

       Калий содержится во всех тканях организма человека.

       Ион калия играет важную роль в некоторых  физиологических и биохимических процессах, например, он участвует в проведении нервных импульсов. Определённая концентрация калия в крови необходима для нормальной работы сердца [   ].  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Калийные  удобрения. 
 

       Удобрениями называют вещества, которые необходимо вносить в почву для получения высоких урожаев. Это могут быть химические индивидуумы, смеси одних с другими. Неорганические соединения, применяемые в качестве удобрений, принято называть минеральными или искусственными удобрениями, в отличие от органических удобрений. В качестве последних, применяют торф и некоторые отбросы сельского хозяйства (навоз и другие).

       Минеральные удобрения можно разделить на макроудобрения, применяемые в десятках и сотнях килограмм на 1 га почвы, и микроудобрения, используемые в значительно меньших, а иногда и ничтожно малых количествах. К первым относятся азотные, фосфорные и калийные удобрения, ко вторым – борные, кобальтовые и другие.

       Во  многих случаях, для улучшения структуры  почвы, нейтрализации почвенных  кислот или вредного действия содержащихся в почве солей, в неё вносят известь, гипс и другие вещества, которые обычно не рассматриваются как удобрения.

       Многочисленные виды минеральных удобрений отличаются по содержанию питательных веществ. В целях унификации условились пересчитывать количество полезного питательного вещества в удобрениях на условные единицы: в азотных удобрениях на азот (N), в фосфорных – на пятиокись фосфора (P₂O₅), а в калийных – на окись калия (К₂О).

       Количество  калийсодержащих минералов очень  велико, но таких, которые в настоящее время представляют интерес для промышленности минеральных удобрений, как составная часть калийных руд, немного:

       Сильвин…………………………………………………(KCl)

       Карналлит………………………………(KCl ^. MgCl₂ ^. 6H₂O)

       Каинит………………………………..(KCl ^. MgSO₄ ^. 3H₂O)

       Лангбейнит……………………………..(K₂SO₄ ^. 2MgSO₄)

       Полигалит……………(K₂SO₄ ^. MgSO₄ ^. 2 CaSO₄ ^. 2H₂O).

       Калийные  руды, представляющие собой смесь  твёрдых минералов, как правило, находятся в недрах земли, и их добыча требует проведения горных работ.

       В настоящее время установлено, что  подземные залежи калийных солей образуются в результате солнечного испарения морской воды или других природных рассолов. Под действием горного давления и других факторов, произошли физические и химические процессы, в результате которых был отжат маточный рассол, произошла перекристаллизация с образованием крупных кристаллов, а в отдельных случаях и новых минералов [  ].

       Природные рассолы, из которых могут быть выделены калийные соли, образовавшиеся подземные залежи, существуют и настоящее время. Это морская вода, погребённые рассолы и рапа соляных озёр.

       Таким образом, к числу месторождений  калийных солей можно отнести мировой океан и связанные с ним внутренние моря, моря-озёра (Каспийское, Аральское), соляные озёра и погребённые рассолы.

       Современная калийная промышленность, главным образом, перерабатывает ископаемые калийные руды, но, наряду с этим, существует и многотоннажное производство калийных удобрений из природных рассолов.

       По  составу калийные руды можно разбить  на следующие группы:

1. Сильвинитовые руды, в состав которых входят сильвин, галит, ангидрит, нерастворимые в воде соединения и незначительные количества карналлита ( не более 1 %).
2. Сильвинито - карналлитовые руды, состоящие из сильвина, карналлита, ангидрита и нерастворимых в воде соединений.
3. Карналлитовые руды, представляющие собой смесь карналлита, галита, ангидрита и нерастворимых в воде соединений.
4. Сильвинито – карналлито – кизеритовые руды, содержащие  сильвин, карналлит, галит, кизерит, ангидрит и нерастворимые в воде соединения, а иногда и полигалит. Такие руды бывают богаты кизеритом (кизеритовые) и ангидритом (ангидритовые).
5. Лангбейнитовые руды, состоящие из лангбейнита, кизерита, галита, полигалита и нерастворимых в воде соединений. В этих рудах ангидрит обычно отсутствует.
6. Каинитовые породы, с преобладанием каинита.
7. Каинито – лангбейнитовые породы, в которых содержится каинит, сильвин, лангбейнит, кизерит, полигалит и нерастворимые в воде соединения.
8. Полигалитовые руды, состоящие из полигалита и галита с примесью ангидрита, сильвина, кизерита и нерастворимых в воде соединений.
9. Калийно – боратовые руды, в состав которых кроме калийных минералов, входят такие, которые содержат соли борной кислоты.

       К калийным рудам следует также  отнести природные рассолы различного происхождения, которые можно рассматривать как сырьё для промышленной переработки.

       Калийные  руды, часто называемые сырыми калийными солями, содержат сравнительно много примесей, являющихся балластом. Поэтому их неохотно применяют в сельском хозяйстве. В настоящее время сырые соли, главным образом, используются как удобрения только в смеси с продуктами их переработки, которые называют смешанными солями.

       Большая часть сырых солей подвергается заводской переработке.

       Калийные  удобрения разделяются на хлорные  и безхлорные.

       По  природным запасам первое место  занимают хлорсодержащие, то есть сильвинитовые, сильвинито – карналлитовые и карналлитовые руды, продуктом переработки которых является хлористый калий.

       Сырьём  для производства безхлорных удобрений  в настоящее время являются лангбейнитовые, лангбейнито – каинитовые руды, имеющие сравнительно малое распространение, отличающиеся сложным составом и, часто, неблагоприятными условиями залегания.

       Ассортимент калийных удобрений отличается разнообразием: технические хлористый и сульфат калия, смеси сульфатов калия и магния с молярными соотношениями 1:1 и 1:2, а также многочисленные смеси сырых солей и продуктов их переработки.

   
 

           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Сложные  калийные  удобрения 

       Нитрат  калия.

       Нитрат  калия относится к ценным безбалластным  сложным удобрениям, содержащим два  питательных для растений элемента – азот (13,85%) и калий (46,58% K₂O). В сельском хозяйстве используется калийная селитра с содержанием не менее 98% KNO₃ и не более 2% влаги.

       Получают  нитрат калия следующими способами:

1. Обменным разложением нитратов соединениями, содержащими ион К⁺ (конверсионные способы). NaNO₃+KCl = NaCl+KNO₃
2.   Действием азотной кислоты или окислов азота на калийсодержащие соединения (окислы, гидроокиси, соли).

       Метафосфат  калия.

       Ортофосфаты калия можно получить при нейтрализации ортофосфорной кислоты гидроокисью или карбонатом калия. Более дешёвым источником источником калия для этого процесса является хлористый калий. Однако, при этом возникают трудности, связанные с выведением из процесса и последующей переработкой хлористых соединений. Однозамещённый фосфат калия растворяется без разложения [  ]. Двух- и трёхзамещённые фосфаты калия гидролизуются по схемам:

       K₂HPO₄+H₂O = KH₂PO₄+KOH

       K₃PO₄+H₂O = K₂HPO₄+KOH

       При дегидратации моно- и дикалифосфатов образуются различные конденсированные (или дегидратированные) мета-,полифосфаты и более сложные их комбинации (ячеистые фосфаты). В качестве сложного калийно-фосфорного удобрения наибольший интерес представляют метафосфаты калия.

       Термографическими исследованиями установлено, что дегиратация  KH₂PO₄ протекает с образованием метафосфата калия при температуре выше 320⁰С:[  ]

       nKH₂PO₄ = (KPO₃)_n+nH₂O.

       В метафосфате калия, полученном таким образом, одна часть Р₂О₅ находится в водорастворимой, а другая в цитратнорастворимой формах. Неполная дегидратация или дегидратация в присутствие небольшого количества добавок ( хлористых солей или сульфатов щелочноземельных металлов) позволяет получать продукт, содержащий весь фосфор в водорастворимой форме. При медленном охлаждении полностью дегидратированного монокалийфосфата получается метафосфат калия, практически нерастворимый в воде.