Путешествие в Страну элементов - Л. Бобров

То, что калий удерживает почва, очень важно; ведь он один из трех китов плодородия. (Два других — фосфор и азот.) Ежегодный мировой урожай уносит из почвы более 30 миллионов тонн калия. Особенно много потребляют его свекла, картофель и табак.

При недостатке калия растения теряют способность синтезировать углеводы, в сахарной свекле понижается содержание сахара, в картофеле — крахмала. Особенно нужен калий молодому растению, где деление клеток идет более энергично. При недостатке этого элемента растение задерживается в росте, не плодоносит и в конце концов заболевает.

Главными калийными удобрениями служат хлористый калий и калийные соли, приготовляемые из сильвинита — горной породы, состоящей из смеси хлористого калия и хлористого натрия. Хлористый калий, идущий на удобрение, — это белый мелкокристаллический порошок. В нем более 50 процентов калия.

Сульфат калия содержит до 52 процентов калия, он эффективен для всех почв и особенно хорош для культур, чувствительных к хлору, таких, как картофель, лен, конопля, табак.

Непосредственно в качестве удобрения применяется и молотый сильвинит; в среднем он содержит до 15 процентов калия.

Долгое время крупнейшим месторождением калийных солей в мире было Страссфуртское в Германии. До революции Россия ежегодно закупала в Германии 4–5 миллионов пудов калийных солей.

Русские ученые настойчиво искали отечественные залежи калия, и в 1912 году в верховьях Камы на глубине 100 метров был найден желтоватый минерал, который оказался сильвинитом — хлористым калием. После революции Соликамское месторождение было исследовано под руководством академика Н. С. Курнакова. Оно оказалось калийным месторождением мирового значения.

В 1927 году в Соликамске заложили шахту, которая в 1930 году выдала первую партию сильвинита.

Совсем недавно начались разработки богатейшего месторождения калийных солей в Белоруссии. Запасы минерального сырья здесь велики: при самой интенсивной эксплуатации его хватит на сотни лет. В 1961 году Солигорский комбинат дал сырую калийную соль.

Лития в земной коре в 400 раз меньше натрия. Свое название он получил в знак того, что был найден в минерале, а не в золе растений, из которой в то время добывался его сородич калий. «Литеос» в переводе с греческого означает «камень». Впрочем, и некоторые растения содержат литий в сравнительно больших количествах. Так, в лютике, татарнике, василистнике его во много раз больше, чем в других растениях.

В земной коре цезия столько же, сколько и ртути (7·10–4%); рубидия в десять раз больше, чем цезия. Они содержатся во многих горных породах, в залежах калийных солей, в морской воде, в растениях и животных организмах. Их добывают из собственных минералов: лепидолитов и поллуцитов. Рубидий накапливают морские организмы; его много в хвое деревьев, в красном вине. Он концентрируется в красных кровяных тельцах — эритроцитах. Цезий накапливается в мышечных тканях.

Натрий и калий в относительно больших количествах содержатся в живом организме и играют в нем немаловажную, хотя и различную, роль.

В организме человека — всего около 175 граммов калия, причем во внеклеточной жидкости (плазме крови, лимфе, спинномозговой жидкости) его лишь 2 с небольшим грамма.

Натрий же, напротив, концентрируется во внеклеточной жидкости, где его количество в 28 раз больше калия; в тканях натрия в пять раз меньше, чем калия.

Взрослые животные организмы содержат калия несколько больше, чем натрия, а в тканях зародышей натрия больше; соотношение этих элементов в них приближается к соотношению в морской воде. Некоторые ученые рассматривают этот факт как непосредственное доказательство возникновения жизни в море. Калий участвует в синтезе гликогена и белка. При недостатке этого элемента в организме человек испытывает общую слабость, нарушается нормальная сердечная деятельность. Натрий, в свою очередь, необходим для регулирования кислотно-щелочного равновесия, для работы скелетной мускулатуры и нормальной пульсации сердца.

Любопытные профессии

Вспомните, как задыхались герои Жюля Верна в герметически закупоренном «Наутилусе», который оказался в ледяной ловушке. Сумей они убрать из воздуха лодки лишний углекислый газ и добавить кислорода, этого не случилось бы. В наше время проблема регенерации воздуха решена с помощью перекисных соединений натрия и калия. Смесь перекиси натрия с надперекисью калия, поглощая углекислый газ, с легкостью выделяет эквивалентное количество кислорода.

Na2O2 + K2O4 + 2CO2 = Na2CO3 + K2CO3 + 2O2.

Таким образом, воздух, выдыхаемый человеком, полностью регенерируется.

Оба эти вещества получают, сжигая металл в токе сухого кислорода. Продажный препарат перекиси натрия имеет желтоватую окраску, но очень чистый реактив бесцветен. Надперекись калия при обычных условиях — ярко-желтый пушистый кристаллический порошок. Оба соединения — очень сильные окислители. В прошлом перекись натрия была одним из сильнейших отбеливающих средств. Ее и сейчас добавляют в белильные и стиральные порошки.

Перекиси щелочных металлов употребляются в качестве твердых заменителей перекиси водорода для получения некоторых красителей, гидролиза крахмала, производства пороха, отбелки древесной массы на бумажных фабриках.

Производство перекисей является одним из крупных потребителей натрия и калия. Не уступает ему в этом отношении производство цианидов щелочных элементов.

Цианистые соли обладают способностью образовывать комплексные растворимые соединения золота и серебра. В 1844 году русский ученый П. Р. Багратион предложил использовать цианистый натрий для извлечения золота и серебра из их руд. На воздухе в растворе цианистого натрия эта реакция протекает так:

4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4NaAu(CN)2 + 4NaOH.

Цианистые соли очень ядовиты; их используют для борьбы с вредителями сельского хозяйства. Цианистый натрий применяется также для поверхностной закалки сталей и в производстве пластических масс, искусственных смол, лаков и красок. Обычно цианистый натрий получают обработкой расплавленного натрия сухим газообразным аммиаком при 300 °C с последующим действием угля при 800 °C. Суммарная реакция процесса такова:

2Na + 2NH3 + 2C = 2NaCN + 3H2.

В последнее время возрастает доля натрия в производстве стиральных порошков и синтетических моющих средств.

Немалое количество натрия идет на производство каучука. Основой каучука является дивинил, но он полимеризуется в каучук только при действии катализатора, а лучший из них — металлический натрий. Реакция идет тем быстрее, чем большей поверхностью обладает натрий, чем большие массы дивинила с ним соприкасаются. Поэтому тонкий слой натрия наносят на поверхность железного прута. Обычно на тонну каучука расходуется 3 килограмма натрия.

Но львиную долю металлического натрия забирает сейчас производство тетраэтилсвинца — отличного антидетонатора.

Самые важные соединения

Речь идет о гидроокисях щелочных металлов, или едких щелочах. Едкими их назвали потому, что они разрушают, разъедают живую ткань. Это сильные щелочи, они отнимают влагу у животной ткани и вступают в соединение с белком. Ткань набухает, а при длительном действии возникает ожог. Едкий натр в расплавленном состоянии