Калий роль в живых организмах: Калий — Medikas

Калий — Medikas

16/09/2016boshqaruvchiСтатьи

Potassium, калий, содержится в клетках, регулирует водный баланс в организме и нормализует ритм сердца. Калий влияет на работу многих клеток в организме, особенно нервных и мышечных. Биологическая роль калия в организме человека велика. Калий способствует ясности ума, улучшает снабжение мозга кислородом, помогает избавляться от шлаков, действует как иммуномодулятор, способствует снижению давления крови и помогает при лечении аллергии.

Содержание калия в организме зависит от баланса следующих процессов: поступления калия с пищей, распределения в организме и выведения (почками, потовыми железами, кишечником). Для калия в организме не существует «депо», поэтому даже незначительный недостаток калия, вызванный недостаточным поступлением калия с продуктами питания, может спровоцировать многие нарушения в нервной и мышечной ткани, слабость, снижение рефлексов, гипотонию, непроходимость кишечника, полиурию, задерживать воду в организме. Во избежание этого необходимо включать в свой рацион продукты, богатые калием. Калий содержится в цитрусовых, всех зеленых овощах с листьями, в мяте, семечках подсолнуха, бананах, картофеле. Кроме того, существуют специальные препараты, позволяющие повысить содержание калия в организме. Но принимать такие препараты можно, только следуя рекомендациям врача, сделав предварительно биохимический
анализ крови для количественного определения калия, поскольку даже 25 г калия выше нормы может вызвать токсическое отравление организма.

Избыток калия в крови. Это явление называется гиперкалиемия и является признаком следующих нарушений в организме человека:

• повреждение клеток (гемолиз — разрушение клеток крови, тяжелое голодание, судороги, тяжелые травмы, глубокие ожоги)
• обезвоживание
• шок
• ацидоз
• острая почечная недостаточность (нарушение выведения почками)
• надпочечниковая недостаточность
• увеличение поступления солей калия.

Обычно калий повышен вследствие приема противоопухолевых, противоспалительных препаратов и некоторых других лекарственных средств.

К дефициту калия могут привести эмоциональный стресс и физическая перегрузка. Значительно снижают действие калия алкоголь, кофе, сахар, мочегонные средства. Увлечение кофе может быть опасно для здоровья, поскольку та усталость, с которой Вы боретесь помощью кофе, на самом деле зачастую вызвана потерей калия.

Дефицит калия характерен для сластен и, наоборот, для людей, увлекающимися диетами. Потеря веса может сопровождаться слабостью и ослаблением рефлексов — а это указывает на значительный недостаток калия в крови.

Восполнять недостаток калия возможно с помощью правильного питания, больше употребляя калий содержащие продукты. К сожалению, нередко недостаток калия связан с серьезными заболеваниями в организме человека. Дефицит калия (гипокалиемия) — симптом таких нарушений, как:

• гипогликемия
• водянка
• кишечный свищ
• хроническое голодание
• продолжительная рвота и понос
• нарушение функции почек, ацидоз, почечная недостаточность
• переизбыток гормонов коры надпочечников
• муковисцидоз
• дефицит магния.

Калий — биологическая роль

Обратно в Витамины и минералы

Баланс PH

Сосуды

Работа сердца

Центр. нервная система

Дневная норма потребления

Калий входит в группу структурных макроэлементов, его содержание в организме взрослого человека массой 60 кг составляет около 120 грамм в зависимости от веса, конституции, пола и возраста.

Содержание калия сопоставимо с содержанием других структурных элементов – серы и хлора, но уступает кальцию и фосфору.

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.

Основные функции калия в организме:

• обеспечение возбудимости и проводимости клеток нервной системы и мышечных клеток, участие в передаче нервных импульсов и сокращении мышечных клеток
• поддержка осмотического давления в клетках, тканях и биологических жидкостях
• обеспечение кислотно-щелочного равновесия
• участие в нервной регуляции сердечных сокращений

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.

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

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

Суточная потребность в калии: 2500 мг 

Обратно в Витамины и минералы

Биологическая роль калия — это… Что такое Биологическая роль калия?

Ка́лий — химический элемент с атомным номером 19 в периодической системе, обозначается символом K (лат.  Kalium), мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета. 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 щелочь. 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.

История и происхождение названия

Калий (точнее, его соединения) использовался с давних времён. Так, производство поташа (который применялся как моющее средство) существовало уже в XI веке. Золу, образующуюся при сжигании соломы или древесины, обрабатывали водой, а полученный раствор (щелок) после фильтрования выпаривали. Сухой остаток, помимо карбоната калия, содержал сульфат калия K₂SO₄, соду и хлорид калия KCl.

В 1807 г. английский химик Дэви электролизом твёрдого едкого кали (KOH) выделил калий и назвал его «потассий» (лат.  potassium; это название до сих пор употребительно в английском, французском, испанском, португальском языках). В 1809 году Л. В. Гильберт предложил название «калий» (лат. kalium, от араб. аль-кали — поташ). Это название вошло в немецкий язык, оттуда в большинство языков Северной и Восточной Европы (в том числе русский) и «победило» при выборе символа для этого элемента — K.

Присутствие в природе

В свободном состоянии не встречается. Калий входит в состав сильвинита KCl•NaCl, карналлита KCl•MgCl₂•6H₂O, каинита KCl•MgSO₄•6H₂O, а также присутствует в золе некоторых растений в виде карбоната K₂CO₃ (поташ). Калий входит в состав почти всех растений.

Получение

Калий, как и другие щелочные металлы, получают электролизом расплавленных хлоридов или щелочей. Так как хлориды имеют более высокую температуру плавления (600—650°C), то чаще проводят электролиз расправленных щелочей с добавкой к ним соды или поташа (до 12 %). При электролизе расплавленных хлоридов на катоде выделяется расплавленный калий, а на аноде — хлор:
K⁺ + e^— → K
2Cl^— — 2e^— → Cl₂

При электролизе щелочей на катоде также выделяется расплавленный калий, а на аноде — кислород:
4OH^— — 4e^— → 2H₂O + O₂

Вода из расплава быстро испаряется. Чтобы калий не взаимодействовал с хлором или кислородом, катод изготовляют из меди и над ним помещают медный цилиндр. Образовавшийся калий в расплавленном виде собирается в цилиндре. Анод изготовляют также в виде цилиндра из никеля (при электролизе щелочей) либо из графита (при электролизе хлоридов)

Физические свойства

Калий — серебристое вещество с характерным блеском на свежеобразованной поверхности. Очень лёгок и легкоплавок. Относительно хорошо растворяется в ртути, образуя амальгамы. Будучи внесённым в пламя горелки калий (а также его соединения) окрашивает пламя в характерный розово-фиолетовый цвет.

Химические свойства

Калий, как и другие щелочные металлы, проявляет типичные металлические свойства и очень химически активен, легко отдаёт электроны.

Является сильным восстановителем. Он настолько активно соединяется с кислородом, что образуется не оксид, а супероксид калия KO₂ (или K₂O₄). При нагревании в атмосфере водорода образуется гидрид калия KH. Хорошо взаимодействует со всеми неметаллами, образуя галогениды, сульфиды, нитриды, фосфиды и т. д., а также со сложными веществами, такими, как вода (реакция проходит со взрывом), различные оксиды и соли. В этом случае они восстанавливают другие металлы до свободного состояния.

Калий хранят под слоем керосина.

Оксиды и пероксиды

При взаимодействии калия с кислородом воздуха образуется не оксид, а пероксид и супероксид:

2K + 2O₂ → K₂O₄

Оксид калия может быть получен при нагревании металла до температуры не выше 180 °C в среде, содержащей очень мало кислорода, или при нагревании смеси супероксида калия с металлическим калием:

K₂O₄ + 6K → 4K₂O

Оксиды калия обладают ярко выраженными основными свойствами, бурно реагируют с водой, кислотами и кислотными оксидами. Практического значения они не имеют. Пероксиды представляют собой желтовато-белые порошки, которые, хорошо растворяясь в воде, образуют щёлочи и пероксид водорода:

2K₂O₄ + 2CO₂ → 2K₂CO₃ + 3O₂

Свойство обменивать углекислый газ на кислород используется в изолирующих противогазах и на подводных лодках. В качестве поглотителя используют эквимолярную смесь супероксида калия и пероксида натрия. Если смесь не эквимолярна, то в случае избытка пероксида натрия поглотится больше газа, чем выделится (при поглощении двух объёмов CO₂ выделяется один объём O₂), и давление в замкнутом пространстве упадёт, а в случае избытка супероксида калия (при поглощении двух объёмов CO₂ выделяется три объёма O₂) выделяется больше газа, чем поглотится, и давление повысится.

В случае эквимолярной смеси (Na₂O₂:K₂O₄ = 1:1) объёмы поглощаемого и выделяемого газов будут равны (при поглощении четырёх объёмов CO₂ выделяется четыре объёма O₂).

Пероксиды являются сильными окислителями, поэтому их применяют для отбеливания тканей в текстильной промышленности.

Получают пероксиды прокаливанием металлов на воздухе, освобождённом от углекислого газа.

Гидроксиды

Гидроксид калия (или едкое кали) представляет собой твёрдые белые непрозрачные, очень гигроскопичные кристаллы, плавящиеся при температуре 360 °C. Гидроксид калия относится к щелочам. Он хорошо растворяется в воде с выделением большого количества тепла. Растворимость едкого калия при 20 °C в 100 г. воды составляет 112 г.

Применение

• Жидкий при комнатной температуре сплав калия и натрия используется в качестве теплоносителя в замкнутых системах, например в атомных силовых установках на быстрых нейтронах. Кроме того, широко применяются его жидкие сплавы с рубидием и цезием. Сплав состава натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % обладает рекордно низкой температурой плавления −78 °C.
• Соединения калия — важнейший биогенный элемент и потому применяются в качестве удобрений
• Соли калия широко используются в гальванотехнике, так как, несмотря на относительно высокую стоимость, они часто более растворимы, чем соответствующие соли натрия, и потому обеспечивают интенсивную работу электролитов при повышенной плотности тока.

Важные соединения

Фиолетовый цвет пламени ионов калия в пламени горелки

• Бромид калия — применяется в медицине и как успокаивающее средство для нервной системы.
• Гидроксид калия (едкое кали) — применяется в щелочных аккумуляторах и при сушке газов.
• Карбонат калия (поташ) — используется как удобрение, при варке стекла.
• Хлорид калия (сильвин, «калийная соль») — используется как удобрение.
• Нитрат калия (калийная селитра) — удобрение, компонент чёрного пороха.
• Перхлорат и хлорат (бертолетова соль) используются в производстве спичек, ракетных порохов, осветительных зарядов, взрывчатых веществ, в гальванотехнике.
• Бихромат (хромпик) — сильный окислитель, используется для приготовления «хромовой смеси» для мытья химической посуды и при обработке кожи (дубление). Также используется для очистки ацетилена на ацетиленовых заводах от аммиака, сероводорода и фосфина.
• Перманганат калия — сильный окислитель, используется как антисептическое средство в медицине и для лабораторного получения кислорода.
• Тартрат натрия-калия (сегнетова соль) в качестве пьезоэлектрика.
• Дигидрофосфат и дидейтерофосфат в виде монокристаллов в лазерной технике.
• Пероксид калия и супероксид калия используются для регенерации воздуха на подводных лодках и в изолирующих противогазах (поглощает углекислый газ с выделением кислорода).
• Фтороборат калия — важный флюс для пайки сталей и цветных металлов.
• Цианид калия применяется в гальванотехнике (серебрение, золочение), при добыче золота и при нитроцементации стали.
• Калий совместно с перекисью калия применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (калиевый цикл «Газ де Франс», Франция).

Биологическая роль

Калий — важнейший биогенный элемент, особенно в растительном мире. При недостатке калия в почве растения развиваются очень плохо, уменьшается урожай, поэтому около 90 % добываемых солей калия используют в качестве удобрений.

Калий в организме человека

Калий содержится большей частью в клетках, до 40 раз больше чем в межклеточном пространстве. В процессе функционирования клеток избыточный калий покидает цитоплазму, поэтому для сохранения концентрации он должен нагнетаться обратно при помощи натрий-калиевого насоса. Калий и натрий между собой функционально связаны и выполняют следующие функции:

• Создание условий для возникновения мембранного потенциала и мышечных сокращений
• Поддержание осмотической концентрации крови
• Поддержание кислотно-щелочного баланса
• Нормализация водного баланса
• Обеспечение мембранного транспорта
• Активация многих энзимов
• Нормализация ритма сердца

Рекомендуемая суточная доля калия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграмм, для взрослых от 1800 до 5000 миллиграмм. Необходимость в калии зависит от общего веса тела, физической активности, физиологического состояния, и климата места проживания. Рвота, продолжительные поносы, обильное потение, использование мочегонных повышают потребность организма в калии.

Основными пищевыми источниками являются сушёные абрикосы, дыня, бобы, киви, картофель, авокадо, бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое масло, цитрусовые, виноград. Калия достаточно много в рыбе и молочных продуктах.

Всасывание происходит в тонком кишечнике. Усвоение калия облегчает витамин В6, затрудняет — алкоголь.

При недостатке калия развивается гипокалиемия. Возникают нарушения работы сердечной и скелетной мускулатуры. Продолжительный дефицит калия может быть причиной острой невралгии.

При переизбытке калия развивается гиперкалиемия, для которой основным симптомом является язва тонкого кишечника. Настоящая гиперкалиемия может вызвать остановку сердца.

Изотопы

Природный калий состоит из трёх изотопов. Два из них стабильны: ³⁹K (изотопная распространённость 93,258 %) и ⁴¹K (6,730 %). Третий изотоп ⁴⁰K (0,0117 %) является бета-активным с периодом полураспада 1,251×10⁹ лет. В каждом грамме природного калия в секунду распадается в среднем 32 ядра ⁴⁰K, благодаря чему, например, в организме человека весом 70 кг ежесекундно происходит около 4000 радиоактивных распадов. ⁴⁰K считается одним из основных источников геотермальной энергии, выделяемой в недрах Земли (мощность оценивается в 44 ТВт). В минералах, содержащих калий, постепенно накапливается ⁴⁰Ar, один из продуктов распада калия-40, что позволяет измерять возраст горных пород; калий-аргоновый метод является одним из основных методов ядерной геохронологии.

См. также

Ссылки

Литература

1. Пилипенко А.Т. Натрий и калий // Справочник по элементарной химии. — 2-е изд. — Киев: Наукова думка, 1978. — С. 316—319.
2. Дроздов А. Яростные металлы // Энциклопедия для детей. Химия. — М.: Аванта +, 2002. — С. 184—187. — ISBN 5-8483-0027-5

Wikimedia Foundation.
2010.

Биологическая роль калия — это… Что такое Биологическая роль калия?

Ка́лий — химический элемент с атомным номером 19 в периодической системе, обозначается символом K (лат. Kalium), мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета. 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 щелочь. 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.

История и происхождение названия

Калий (точнее, его соединения) использовался с давних времён. Так, производство поташа (который применялся как моющее средство) существовало уже в XI веке. Золу, образующуюся при сжигании соломы или древесины, обрабатывали водой, а полученный раствор (щелок) после фильтрования выпаривали. Сухой остаток, помимо карбоната калия, содержал сульфат калия K₂SO₄, соду и хлорид калия KCl.

В 1807 г. английский химик Дэви электролизом твёрдого едкого кали (KOH) выделил калий и назвал его «потассий» (лат. potassium; это название до сих пор употребительно в английском, французском, испанском, португальском языках). В 1809 году Л. В. Гильберт предложил название «калий» (лат. kalium, от араб. аль-кали — поташ). Это название вошло в немецкий язык, оттуда в большинство языков Северной и Восточной Европы (в том числе русский) и «победило» при выборе символа для этого элемента — K.

Присутствие в природе

В свободном состоянии не встречается. Калий входит в состав сильвинита KCl•NaCl, карналлита KCl•MgCl₂•6H₂O, каинита KCl•MgSO₄•6H₂O, а также присутствует в золе некоторых растений в виде карбоната K₂CO₃ (поташ). Калий входит в состав почти всех растений.

Получение

Калий, как и другие щелочные металлы, получают электролизом расплавленных хлоридов или щелочей. Так как хлориды имеют более высокую температуру плавления (600—650°C), то чаще проводят электролиз расправленных щелочей с добавкой к ним соды или поташа (до 12 %). При электролизе расплавленных хлоридов на катоде выделяется расплавленный калий, а на аноде — хлор:
K⁺ + e^— → K
2Cl^— — 2e^— → Cl₂

При электролизе щелочей на катоде также выделяется расплавленный калий, а на аноде — кислород:
4OH^— — 4e^— → 2H₂O + O₂

Вода из расплава быстро испаряется. Чтобы калий не взаимодействовал с хлором или кислородом, катод изготовляют из меди и над ним помещают медный цилиндр. Образовавшийся калий в расплавленном виде собирается в цилиндре. Анод изготовляют также в виде цилиндра из никеля (при электролизе щелочей) либо из графита (при электролизе хлоридов)

Физические свойства

Калий — серебристое вещество с характерным блеском на свежеобразованной поверхности. Очень лёгок и легкоплавок. Относительно хорошо растворяется в ртути, образуя амальгамы. Будучи внесённым в пламя горелки калий (а также его соединения) окрашивает пламя в характерный розово-фиолетовый цвет.

Химические свойства

Калий, как и другие щелочные металлы, проявляет типичные металлические свойства и очень химически активен, легко отдаёт электроны.

Является сильным восстановителем. Он настолько активно соединяется с кислородом, что образуется не оксид, а супероксид калия KO₂ (или K₂O₄). При нагревании в атмосфере водорода образуется гидрид калия KH. Хорошо взаимодействует со всеми неметаллами, образуя галогениды, сульфиды, нитриды, фосфиды и т. д., а также со сложными веществами, такими, как вода (реакция проходит со взрывом), различные оксиды и соли. В этом случае они восстанавливают другие металлы до свободного состояния.

Калий хранят под слоем керосина.

Оксиды и пероксиды

При взаимодействии калия с кислородом воздуха образуется не оксид, а пероксид и супероксид:

2K + 2O₂ → K₂O₄

Оксид калия может быть получен при нагревании металла до температуры не выше 180 °C в среде, содержащей очень мало кислорода, или при нагревании смеси супероксида калия с металлическим калием:

K₂O₄ + 6K → 4K₂O

Оксиды калия обладают ярко выраженными основными свойствами, бурно реагируют с водой, кислотами и кислотными оксидами. Практического значения они не имеют. Пероксиды представляют собой желтовато-белые порошки, которые, хорошо растворяясь в воде, образуют щёлочи и пероксид водорода:

2K₂O₄ + 2CO₂ → 2K₂CO₃ + 3O₂

Свойство обменивать углекислый газ на кислород используется в изолирующих противогазах и на подводных лодках. В качестве поглотителя используют эквимолярную смесь супероксида калия и пероксида натрия. Если смесь не эквимолярна, то в случае избытка пероксида натрия поглотится больше газа, чем выделится (при поглощении двух объёмов CO₂ выделяется один объём O₂), и давление в замкнутом пространстве упадёт, а в случае избытка супероксида калия (при поглощении двух объёмов CO₂ выделяется три объёма O₂) выделяется больше газа, чем поглотится, и давление повысится.

В случае эквимолярной смеси (Na₂O₂:K₂O₄ = 1:1) объёмы поглощаемого и выделяемого газов будут равны (при поглощении четырёх объёмов CO₂ выделяется четыре объёма O₂).

Пероксиды являются сильными окислителями, поэтому их применяют для отбеливания тканей в текстильной промышленности.

Получают пероксиды прокаливанием металлов на воздухе, освобождённом от углекислого газа.

Гидроксиды

Гидроксид калия (или едкое кали) представляет собой твёрдые белые непрозрачные, очень гигроскопичные кристаллы, плавящиеся при температуре 360 °C. Гидроксид калия относится к щелочам. Он хорошо растворяется в воде с выделением большого количества тепла. Растворимость едкого калия при 20 °C в 100 г. воды составляет 112 г.

Применение

• Жидкий при комнатной температуре сплав калия и натрия используется в качестве теплоносителя в замкнутых системах, например в атомных силовых установках на быстрых нейтронах. Кроме того, широко применяются его жидкие сплавы с рубидием и цезием. Сплав состава натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % обладает рекордно низкой температурой плавления −78 °C.
• Соединения калия — важнейший биогенный элемент и потому применяются в качестве удобрений
• Соли калия широко используются в гальванотехнике, так как, несмотря на относительно высокую стоимость, они часто более растворимы, чем соответствующие соли натрия, и потому обеспечивают интенсивную работу электролитов при повышенной плотности тока.

Важные соединения

Фиолетовый цвет пламени ионов калия в пламени горелки

• Бромид калия — применяется в медицине и как успокаивающее средство для нервной системы.
• Гидроксид калия (едкое кали) — применяется в щелочных аккумуляторах и при сушке газов.
• Карбонат калия (поташ) — используется как удобрение, при варке стекла.
• Хлорид калия (сильвин, «калийная соль») — используется как удобрение.
• Нитрат калия (калийная селитра) — удобрение, компонент чёрного пороха.
• Перхлорат и хлорат (бертолетова соль) используются в производстве спичек, ракетных порохов, осветительных зарядов, взрывчатых веществ, в гальванотехнике.
• Бихромат (хромпик) — сильный окислитель, используется для приготовления «хромовой смеси» для мытья химической посуды и при обработке кожи (дубление). Также используется для очистки ацетилена на ацетиленовых заводах от аммиака, сероводорода и фосфина.
• Перманганат калия — сильный окислитель, используется как антисептическое средство в медицине и для лабораторного получения кислорода.
• Тартрат натрия-калия (сегнетова соль) в качестве пьезоэлектрика.
• Дигидрофосфат и дидейтерофосфат в виде монокристаллов в лазерной технике.
• Пероксид калия и супероксид калия используются для регенерации воздуха на подводных лодках и в изолирующих противогазах (поглощает углекислый газ с выделением кислорода).
• Фтороборат калия — важный флюс для пайки сталей и цветных металлов.
• Цианид калия применяется в гальванотехнике (серебрение, золочение), при добыче золота и при нитроцементации стали.
• Калий совместно с перекисью калия применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (калиевый цикл «Газ де Франс», Франция).

Биологическая роль

Калий — важнейший биогенный элемент, особенно в растительном мире. При недостатке калия в почве растения развиваются очень плохо, уменьшается урожай, поэтому около 90 % добываемых солей калия используют в качестве удобрений.

Калий в организме человека

Калий содержится большей частью в клетках, до 40 раз больше чем в межклеточном пространстве. В процессе функционирования клеток избыточный калий покидает цитоплазму, поэтому для сохранения концентрации он должен нагнетаться обратно при помощи натрий-калиевого насоса. Калий и натрий между собой функционально связаны и выполняют следующие функции:

• Создание условий для возникновения мембранного потенциала и мышечных сокращений
• Поддержание осмотической концентрации крови
• Поддержание кислотно-щелочного баланса
• Нормализация водного баланса
• Обеспечение мембранного транспорта
• Активация многих энзимов
• Нормализация ритма сердца

Рекомендуемая суточная доля калия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграмм, для взрослых от 1800 до 5000 миллиграмм. Необходимость в калии зависит от общего веса тела, физической активности, физиологического состояния, и климата места проживания. Рвота, продолжительные поносы, обильное потение, использование мочегонных повышают потребность организма в калии.

Основными пищевыми источниками являются сушёные абрикосы, дыня, бобы, киви, картофель, авокадо, бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое масло, цитрусовые, виноград. Калия достаточно много в рыбе и молочных продуктах.

Всасывание происходит в тонком кишечнике. Усвоение калия облегчает витамин В6, затрудняет — алкоголь.

При недостатке калия развивается гипокалиемия. Возникают нарушения работы сердечной и скелетной мускулатуры. Продолжительный дефицит калия может быть причиной острой невралгии.

При переизбытке калия развивается гиперкалиемия, для которой основным симптомом является язва тонкого кишечника. Настоящая гиперкалиемия может вызвать остановку сердца.

Изотопы

Природный калий состоит из трёх изотопов. Два из них стабильны: ³⁹K (изотопная распространённость 93,258 %) и ⁴¹K (6,730 %). Третий изотоп ⁴⁰K (0,0117 %) является бета-активным с периодом полураспада 1,251×10⁹ лет. В каждом грамме природного калия в секунду распадается в среднем 32 ядра ⁴⁰K, благодаря чему, например, в организме человека весом 70 кг ежесекундно происходит около 4000 радиоактивных распадов. ⁴⁰K считается одним из основных источников геотермальной энергии, выделяемой в недрах Земли (мощность оценивается в 44 ТВт). В минералах, содержащих калий, постепенно накапливается ⁴⁰Ar, один из продуктов распада калия-40, что позволяет измерять возраст горных пород; калий-аргоновый метод является одним из основных методов ядерной геохронологии.

См. также

Ссылки

Литература

1. Пилипенко А.Т. Натрий и калий // Справочник по элементарной химии. — 2-е изд. — Киев: Наукова думка, 1978. — С. 316—319.
2. Дроздов А. Яростные металлы // Энциклопедия для детей. Химия. — М.: Аванта +, 2002. — С. 184—187. — ISBN 5-8483-0027-5

Wikimedia Foundation.
2010.

Биологическая роль калия — это… Что такое Биологическая роль калия?

Ка́лий — химический элемент с атомным номером 19 в периодической системе, обозначается символом K (лат. Kalium), мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета. 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 щелочь. 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.

История и происхождение названия

Калий (точнее, его соединения) использовался с давних времён. Так, производство поташа (который применялся как моющее средство) существовало уже в XI веке. Золу, образующуюся при сжигании соломы или древесины, обрабатывали водой, а полученный раствор (щелок) после фильтрования выпаривали. Сухой остаток, помимо карбоната калия, содержал сульфат калия K₂SO₄, соду и хлорид калия KCl.

В 1807 г. английский химик Дэви электролизом твёрдого едкого кали (KOH) выделил калий и назвал его «потассий» (лат. potassium; это название до сих пор употребительно в английском, французском, испанском, португальском языках). В 1809 году Л. В. Гильберт предложил название «калий» (лат. kalium, от араб. аль-кали — поташ). Это название вошло в немецкий язык, оттуда в большинство языков Северной и Восточной Европы (в том числе русский) и «победило» при выборе символа для этого элемента — K.

Присутствие в природе

В свободном состоянии не встречается. Калий входит в состав сильвинита KCl•NaCl, карналлита KCl•MgCl₂•6H₂O, каинита KCl•MgSO₄•6H₂O, а также присутствует в золе некоторых растений в виде карбоната K₂CO₃ (поташ). Калий входит в состав почти всех растений.

Получение

Калий, как и другие щелочные металлы, получают электролизом расплавленных хлоридов или щелочей. Так как хлориды имеют более высокую температуру плавления (600—650°C), то чаще проводят электролиз расправленных щелочей с добавкой к ним соды или поташа (до 12 %). При электролизе расплавленных хлоридов на катоде выделяется расплавленный калий, а на аноде — хлор:
K⁺ + e^— → K
2Cl^— — 2e^— → Cl₂

При электролизе щелочей на катоде также выделяется расплавленный калий, а на аноде — кислород:
4OH^— — 4e^— → 2H₂O + O₂

Вода из расплава быстро испаряется. Чтобы калий не взаимодействовал с хлором или кислородом, катод изготовляют из меди и над ним помещают медный цилиндр. Образовавшийся калий в расплавленном виде собирается в цилиндре. Анод изготовляют также в виде цилиндра из никеля (при электролизе щелочей) либо из графита (при электролизе хлоридов)

Физические свойства

Калий — серебристое вещество с характерным блеском на свежеобразованной поверхности. Очень лёгок и легкоплавок. Относительно хорошо растворяется в ртути, образуя амальгамы. Будучи внесённым в пламя горелки калий (а также его соединения) окрашивает пламя в характерный розово-фиолетовый цвет.

Химические свойства

Калий, как и другие щелочные металлы, проявляет типичные металлические свойства и очень химически активен, легко отдаёт электроны.

Является сильным восстановителем. Он настолько активно соединяется с кислородом, что образуется не оксид, а супероксид калия KO₂ (или K₂O₄). При нагревании в атмосфере водорода образуется гидрид калия KH. Хорошо взаимодействует со всеми неметаллами, образуя галогениды, сульфиды, нитриды, фосфиды и т. д., а также со сложными веществами, такими, как вода (реакция проходит со взрывом), различные оксиды и соли. В этом случае они восстанавливают другие металлы до свободного состояния.

Калий хранят под слоем керосина.

Оксиды и пероксиды

При взаимодействии калия с кислородом воздуха образуется не оксид, а пероксид и супероксид:

2K + 2O₂ → K₂O₄

Оксид калия может быть получен при нагревании металла до температуры не выше 180 °C в среде, содержащей очень мало кислорода, или при нагревании смеси супероксида калия с металлическим калием:

K₂O₄ + 6K → 4K₂O

Оксиды калия обладают ярко выраженными основными свойствами, бурно реагируют с водой, кислотами и кислотными оксидами. Практического значения они не имеют. Пероксиды представляют собой желтовато-белые порошки, которые, хорошо растворяясь в воде, образуют щёлочи и пероксид водорода:

2K₂O₄ + 2CO₂ → 2K₂CO₃ + 3O₂

Свойство обменивать углекислый газ на кислород используется в изолирующих противогазах и на подводных лодках. В качестве поглотителя используют эквимолярную смесь супероксида калия и пероксида натрия. Если смесь не эквимолярна, то в случае избытка пероксида натрия поглотится больше газа, чем выделится (при поглощении двух объёмов CO₂ выделяется один объём O₂), и давление в замкнутом пространстве упадёт, а в случае избытка супероксида калия (при поглощении двух объёмов CO₂ выделяется три объёма O₂) выделяется больше газа, чем поглотится, и давление повысится.

В случае эквимолярной смеси (Na₂O₂:K₂O₄ = 1:1) объёмы поглощаемого и выделяемого газов будут равны (при поглощении четырёх объёмов CO₂ выделяется четыре объёма O₂).

Пероксиды являются сильными окислителями, поэтому их применяют для отбеливания тканей в текстильной промышленности.

Получают пероксиды прокаливанием металлов на воздухе, освобождённом от углекислого газа.

Гидроксиды

Гидроксид калия (или едкое кали) представляет собой твёрдые белые непрозрачные, очень гигроскопичные кристаллы, плавящиеся при температуре 360 °C. Гидроксид калия относится к щелочам. Он хорошо растворяется в воде с выделением большого количества тепла. Растворимость едкого калия при 20 °C в 100 г. воды составляет 112 г.

Применение

• Жидкий при комнатной температуре сплав калия и натрия используется в качестве теплоносителя в замкнутых системах, например в атомных силовых установках на быстрых нейтронах. Кроме того, широко применяются его жидкие сплавы с рубидием и цезием. Сплав состава натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % обладает рекордно низкой температурой плавления −78 °C.
• Соединения калия — важнейший биогенный элемент и потому применяются в качестве удобрений
• Соли калия широко используются в гальванотехнике, так как, несмотря на относительно высокую стоимость, они часто более растворимы, чем соответствующие соли натрия, и потому обеспечивают интенсивную работу электролитов при повышенной плотности тока.

Важные соединения

Фиолетовый цвет пламени ионов калия в пламени горелки

• Бромид калия — применяется в медицине и как успокаивающее средство для нервной системы.
• Гидроксид калия (едкое кали) — применяется в щелочных аккумуляторах и при сушке газов.
• Карбонат калия (поташ) — используется как удобрение, при варке стекла.
• Хлорид калия (сильвин, «калийная соль») — используется как удобрение.
• Нитрат калия (калийная селитра) — удобрение, компонент чёрного пороха.
• Перхлорат и хлорат (бертолетова соль) используются в производстве спичек, ракетных порохов, осветительных зарядов, взрывчатых веществ, в гальванотехнике.
• Бихромат (хромпик) — сильный окислитель, используется для приготовления «хромовой смеси» для мытья химической посуды и при обработке кожи (дубление). Также используется для очистки ацетилена на ацетиленовых заводах от аммиака, сероводорода и фосфина.
• Перманганат калия — сильный окислитель, используется как антисептическое средство в медицине и для лабораторного получения кислорода.
• Тартрат натрия-калия (сегнетова соль) в качестве пьезоэлектрика.
• Дигидрофосфат и дидейтерофосфат в виде монокристаллов в лазерной технике.
• Пероксид калия и супероксид калия используются для регенерации воздуха на подводных лодках и в изолирующих противогазах (поглощает углекислый газ с выделением кислорода).
• Фтороборат калия — важный флюс для пайки сталей и цветных металлов.
• Цианид калия применяется в гальванотехнике (серебрение, золочение), при добыче золота и при нитроцементации стали.
• Калий совместно с перекисью калия применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (калиевый цикл «Газ де Франс», Франция).

Биологическая роль

Калий — важнейший биогенный элемент, особенно в растительном мире. При недостатке калия в почве растения развиваются очень плохо, уменьшается урожай, поэтому около 90 % добываемых солей калия используют в качестве удобрений.

Калий в организме человека

Калий содержится большей частью в клетках, до 40 раз больше чем в межклеточном пространстве. В процессе функционирования клеток избыточный калий покидает цитоплазму, поэтому для сохранения концентрации он должен нагнетаться обратно при помощи натрий-калиевого насоса. Калий и натрий между собой функционально связаны и выполняют следующие функции:

• Создание условий для возникновения мембранного потенциала и мышечных сокращений
• Поддержание осмотической концентрации крови
• Поддержание кислотно-щелочного баланса
• Нормализация водного баланса
• Обеспечение мембранного транспорта
• Активация многих энзимов
• Нормализация ритма сердца

Рекомендуемая суточная доля калия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграмм, для взрослых от 1800 до 5000 миллиграмм. Необходимость в калии зависит от общего веса тела, физической активности, физиологического состояния, и климата места проживания. Рвота, продолжительные поносы, обильное потение, использование мочегонных повышают потребность организма в калии.

Основными пищевыми источниками являются сушёные абрикосы, дыня, бобы, киви, картофель, авокадо, бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое масло, цитрусовые, виноград. Калия достаточно много в рыбе и молочных продуктах.

Всасывание происходит в тонком кишечнике. Усвоение калия облегчает витамин В6, затрудняет — алкоголь.

При недостатке калия развивается гипокалиемия. Возникают нарушения работы сердечной и скелетной мускулатуры. Продолжительный дефицит калия может быть причиной острой невралгии.

При переизбытке калия развивается гиперкалиемия, для которой основным симптомом является язва тонкого кишечника. Настоящая гиперкалиемия может вызвать остановку сердца.

Изотопы

Природный калий состоит из трёх изотопов. Два из них стабильны: ³⁹K (изотопная распространённость 93,258 %) и ⁴¹K (6,730 %). Третий изотоп ⁴⁰K (0,0117 %) является бета-активным с периодом полураспада 1,251×10⁹ лет. В каждом грамме природного калия в секунду распадается в среднем 32 ядра ⁴⁰K, благодаря чему, например, в организме человека весом 70 кг ежесекундно происходит около 4000 радиоактивных распадов. ⁴⁰K считается одним из основных источников геотермальной энергии, выделяемой в недрах Земли (мощность оценивается в 44 ТВт). В минералах, содержащих калий, постепенно накапливается ⁴⁰Ar, один из продуктов распада калия-40, что позволяет измерять возраст горных пород; калий-аргоновый метод является одним из основных методов ядерной геохронологии.

См. также

Ссылки

Литература

1. Пилипенко А.Т. Натрий и калий // Справочник по элементарной химии. — 2-е изд. — Киев: Наукова думка, 1978. — С. 316—319.
2. Дроздов А. Яростные металлы // Энциклопедия для детей. Химия. — М.: Аванта +, 2002. — С. 184—187. — ISBN 5-8483-0027-5

Wikimedia Foundation.
2010.

Роль минеральных веществ в обменных процессах и их влияние на здоровье человека

Минеральные вещества оказывают многообразное воздействие на жизнедеятельность организма. Они входят в состав ферментов и гормонов, участвуют во всех видах обмена веществ, активизируют действие витаминов, используются в качестве пластического материала в опорных тканях (костях, хрящах, зубах), участвуют в процессах кроветворения и свертывания крови, в регуляции вводно-солевого обмена, обеспечивают нормальное функционирование мышечной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем.

Минеральные вещества, встречающиеся в пищевых продуктах, можно разделить на две группы.

      Макроэлементы — минеральные вещества, содержащиеся в пище­вых продуктах в значительных количествах. Основными макроэле­ментами в продуктах питания человека являются кальций, фосфор, магний, натрий, хлор, калий, сера.

Микроэлементы — минеральные вещества, содержащиеся в пище­вых продуктах в очень малых количествах. К ним относятся: железо, кобальт, медь, йод, фтор, цинк, марганец, бром, алюминий, силиций, хром, никель, литий и др.

Высокое содержание в продуктах кальция, калия и натрия опреде­ляет их щелочную ориентацию (молочные продукты, овощи, фрукты, ягоды, бобовые), а мясо, рыба, яйца, хлеб, крупы, содержащие фосфор, серу и хлор -кислую.

В зависимости от содержания минеральных веществ в организме человека и потребности в них также различают микроэлементы и мак­роэлементы. За исключением кальция, фосфора, железа и йода организм человека не располагает запасами минеральных элементов. Эти элементы незаменимы, так как не образуются в организме.

Каждый из минеральных элементов имеет определенное функцио­нальное значение. 

Макроэлементы

Кальций входит в состав минерального компонента костной ткани — оксиапатита, микрокристаллы которого образуют жесткую структуру костной ткани, выполняющей защитно-опорную функцию. Кальций придает стабильность клеточным мембранам — наружной обо­лочке клеток; обеспечивает прочность межклеточных связей. Кальций необходим для нормальной возбудимости нервной сис­темы и сократимости мышц, является важнейшим компонентом свертывающей системы крови.

Всасывание кальция происходит в тонкой кишке с участием особых транспортных механизмов, обеспечивающих возможность его переноса из просвета кишечника в кровоток. При этом всасывание кальция зави­сит от обеспеченности организма витамином D, который необходим для нормального функционирования систем транспорта кальция в тонкой кишке.

Кальций относится к трудноусвояемым минеральным элементам, что обусловлено его содержанием в пищевых продуктах совместно с другими минеральными компонентами — фосфором, магнием, а также с белками и жирами. Всасыванию кальция способствуют белки пищи, ли­монная кислота и лактоза (молочный сахар). К факторам, затрудняющим всасывание кальция и способным нарушить его утилизацию, относится избыточное содержание в пище фитиновой кис­лоты (ею богаты рожь, пшеница, овес и пищевые продукты, полученные из этих злаков), фосфатов (продукты с очень высоким содержанием фос­фора: шоколад, икра, мясо, рыба морская), жиров, щавелевой кислоты (некоторые овощи, фрукты).

Основными источниками кальция являются молоко и молочные продукты, яичные желтки, овощи, фрукты.

Фосфор участвует в построении всех клеточных элементов орга­низма человека, особенно костной и мозговой тканей, участвует в процессах обмена белков, жиров и углеводов. Фосфор незаменим в деятельности мозга, скелетной и сердечной муску­латуры, в образовании ряда гормонов и ферментов.

Основными источниками фосфора служат молочные продукты, особенно сыры, а также яйца, рыба, мясо, бобовые.

Магний принимает участие в процессах углеводного, белкового и фосфорного обмена. Соединения магния обладают антиспастическими и сосудорасширяющими свойствами, понижают возбудимость централь­ной нервной системы, а также усиливают желчеотделение и моторную деятельность кишечника.

Основными источниками магния в питании являются хлеб (особенно грубого помола), крупы, бобовые.

Натрий необходим для протекания процессов внутриклеточного и межклеточного обмена, для обеспечения электролитного и кислотно-ще­лочного равновесия. Известно, что увеличение содержания в пище хло­ристого натрия (поваренной соли) ведет к задержке воды в организме и отекам. Пищевые продукты, особенно растительные, бедны натрием. Поступление натрия в организм в основном осуществляется за счет поваренной соли, добавляемой к пище.

Хлор играет важную роль в жизнедеятельности человеческого ор­ганизма, особенно в регуляции водного обмена. Хлориды являются ис­точником образования железами желудка соляной кислоты. В пищевых продуктах, особенно растительных, хлор содержится в незначительных количествах. У человека потребность в хлоридах удовлетворяется в ос­новном за счет поваренной соли, добавляемой к пище.

Калий участвует в ферментативных процессах организма. Калий является преимущественно внутриклеточным ионом. Взаимодействие его с внекле­точными ионами натрия имеет большое значение в регуляции водного обмена. Организм очень чувствителен к уменьшению концентрации калия в крови (гипокалиемия). Оно вызывает сонливость, мышечную слабость, потерю аппетита, тошноту, рвоту, уменьшение мочеотделения, расширение сердца, нарушение сердечного ритма, снижение кровяного давления и другие изменения. Источником калия в пище являются в основном продукты растительного происхождения: хлеб, бобовые, картофель, ка­пуста, морковь, фрукты. Максимальное содержание калия — в конди­терских изделиях, какао, миндале, земляных орехах (арахисе), изюме, кураге, черносливе.

Сера входит в состав некоторых аминокислот — основного струк­турного материала для синтеза белков, ферментов, гормонов (инсулина), витаминов (В1). Она играет важную роль в процессах окисления и вос­становления, а также в обезвреживании токсических продуктов обмена путем образования с ними в печени неядовитых химических соединений. Источником серы в пище служат мясо, рыба, сыры, яйца, бобо­вые, хлеб, крупы.

Микроэлементы

Железо является составной частью гемоглобина, сложных железо-белковых комплексов и ряда ферментов, усиливающих процессы дыха­ния в клетках. Железо стимулирует кроветворение.

Основным источником железа служат зерновые продукты, бобовые, яйца, творог, печень. В овощах, фруктах, ягодах железа сравнительно мало, но они служат ценным источником этого минерала, так как содер­жащееся в них железо легко усваивается организмом человека.

Всасыванию железа из пищевых продуктов способствуют лимонная и аскорбиновая кислоты и фруктоза, которые содержатся во фруктах, ягодах, соках. Так, при питье фруктового сока увеличивается усвоение железа из яиц и хлеба. В зерновых и бобовых продуктах и некоторых ово­щах содержатся фосфаты, фитины и щавелевая кислота, препятствующие всасыванию железа. При добавлении мяса или рыбы к этим продуктам усвоение железа улучшается, при добавлении молочных продуктов — не меняется, при добавлении яиц — ухудшается. Подавляет усвоение железа крепкий чай.

Кобальт — неизменная составляющая растительных и животных ор­ганизмов. Он оказывает существенное влияние на процессы кроветворе­ния. Это воздействие кобальта наиболее ярко выражено при достаточно высоком содержании в организме железа и меди. Кобальт активирует ряд ферментов, усиливает синтез белков, учас­твует в выработке витамина В12 и в образовании инсулина. Содержание кобальта в различных пищевых продуктах незначи­тельно. Однако обычно смешанные пищевые рационы вполне удовлет­воряют потребность организма в кобальте. Кобальт содержится в не­значительных количествах в мясе, рыбе, яйцах, молочных продуктах, картофеле, воде. Более богаты кобальтом печень, почки, свекла, горох, земляника, клубника.

Медь входит в состав окислительных ферментов, участвующих в тканевом дыхании, в обмене белков, жиров и углеводов. Она влияет на функциональное состояние печени, щитовидной и других эндокринных желез, на иммунные процессы.

Йод участвует в образовании гормона щитовидной железы — тирок­сина. При недоста­точном поступлении в организм йода нарушаются функции щитовидной железы, а впоследствии меняется и ее структура — вплоть до развития так называемого эндемического зоба. В организм йод поступает с пищей, водой и воздухом, однако он присутствует в них в очень неболь­ших количествах. Больше всего йода содержится в морской воде, в растительных и животных продуктах моря.

Фтор – участвует в костеобразовании, формировании твердых тканей зубов и зубной эмали. Фтор поступает в организм человека в ос­новном с питьевой водой. Оптимальной концентрацией фтора в питьевой воде является 0,5-1,2 мг на литр. При значительном снижении его уровня в воде (менее 0,5 мг на литр) развиваются явления недостаточности фтора, выражающиеся в резком учащении заболеваний зубным кариесом. В целях профилактики в соответствующих случаях фторирование питье­вой воды с доведением содержания в ней фтора до 0,7-1,2мг на литр.

Цинк содержится во всех органах и тканях человека. Наибольшая его концентрация выявлена в клетках поджелудочной железы, вырабатываю­щих гормон инсулин. Цинк участвует также в жировом, белковом и витаминном обмене, в процессах кроветворения и синтезе ряда гормонов.

Обычный набор пищевых продуктов, включающий достаточное количес­тво овощей, фруктов, хлеба и молока, удовлетворяет потребности орга­низма человека во всех необходимых ему минеральных веществах.

Калий биологическая функция — Справочник химика 21

    Для нормального роста и вьшолнения биологических функций человеку и животным кроме витаминов необходим также целый ряд неорганических элементов. Эти элементы можно разделить на два класса макроэлементы и микроэлементы. Макроэлементы, к которым относятся кальций, магний, натрий, калий, фосфор, сера и хлор, требуются организму в относительно больших количествах (порядка нескольких граммов в сутки). Часто они выполняют более чем одну функцию. Например, кальций служит структурным компонентом неорганического вещества костей гидроксиапатита, состав которого можно приблизительно описать формулой [Саз (РО гЗз. Вместе [c.294]









    Макроэлементами в живом веществе являются кислород, водород, углерод, азот, кальций, сера, фосфор, калий, магний, железо, кремний, натрий, хлор и алюминий. Их роль в живых организмах различна. Первые десять элементов (их названия выделены в перечне полужирным шрифтом) жизненно необходимы для животных и для растений. Натрий и хлор, безусловно, нужны всем животным и полезны для некоторых видов растений. Биологические функции кремния и алюминия изучены недостаточно. Все макроэлементы живого вещества располагаются в верхней части периодической системы. Большинство из них входит в состав второго и третьего периодов. [c.142]

    Натрий и калий в живой клетке. Несмотря на большое сходство химических свойств натрия и калия, их биологические функции различны. В плазме клеток велико содержание катионов К+, но относительно мало катионов Ма+, и наоборот, во внеклеточном растворе много Ма+, но мало К+. Концентрация калия внутри клетки превышает концентрацию вне клеток в 10 раз и более. Катион калия связан с внутриклеточной активностью, а катион натрия участвует в процессах на внешней поверхности клетки и эти два катиона не могут заменить друг друга. Катион К+ является важным активатором более чем 60 ферментов внутри клетки. Катион Ма+ не действует на К+-зависимые ферменты. Катион Na+ также активирует несколько ферментов, а К+ не способен их активировать. [c.277]

    Утверждение, что калий-натриевый градиент играет роль буфера протонного потенциала, позволяет понять не только биологическую функцию этого градиента, но и причину, которая в течение многих лет препятствовала выяснению его значения для жизнедеятельности клетки. Мысль о буферной роли калий-натриевого градиента не могла родиться, прежде чем был открыт протонный потенциал и было доказано, что он служит конвертируемой формой энергии. Все эти годы проблема калия и натрия просто ждала своего часа. [c.173]

    В животных организмах калий необходим для нормальной ра боты мышечных клеток и нервной системы. Нормальный ритм ра боты организма, в частности ритм сокращения сердца, поддержи вается при определенном соотношении концентраций ионов калия и натрия. Оценивая роль ионов калия и натрия в развивающихся системах — клетках и организмах, — приходится констатировать, что не химическое сходство, казалось бы такое очевидное, а довольно тонкие различия между ионами стали основой для того распределения биохимических функций, которое необходимо для действия биологических систем связи и регулирования. [c.153]

    Различная адсорбируемость солей калия и натрия почвенным комплексом привела к разделению ионов ионы натрия оказались в водах морей и океанов, а ионы калия закрепились в почве и, естественно, вошли как важнейший компонент в метаболические процессы растений. Различная способность ионов калия и натрия проходить через биологические мембраны обусловила и специфические функции этих ионов в передаче нервного импульса. [c.153]

    Аккумулятивная функция Сущность этой функции заключается в накоплении в форме ГВ важнейших элементов питания живых организмов, органических соединений, несущих энергетические запасы или непосредственно необходимых и усваиваемых микроорганизмами или растениями, а также элементов, не участвующих в биологических процессах Такое накопление происходит не только в почвах, но также в природных водах, донных отложениях, где ГВ служат источниками энергии и питания для биоты Именно в форме ГВ в почвах накапливается до 90% всего азота, половина и более фосфора, серы [451] В этой же форме аккумулируются и сохраняются длительное время калий, кальций, магний, железо и практически все необходимые микроорганизмам микроэлементы В составе ГВ идентифицируются такие элементы, как Н , РЬ, N1, 2п, Си и Аи, которые они очень эффективно сорбируют [c.350]

    В природе с белками связано относительно небольшое число металлов. Если рассматривать также ферменты, активируемые металлами, то к этому списку элементов следует добавить лишь натрий, калий и магний. Биологическая роль иона металла в белке характеризуется высокой специфичностью. И тем не менее в зависимости от типа белка один и тот же ион металла осуществляет различные функции разнообразие выполняемых функций является, очевидно, следствием ограничений, накладываемых белковым окружением. В связи с этим биологическая специфичность функций металла имеет, по-видимому,- стереохимическую природу. Основная тема обзора — значение структурных и стереохимических данных и сведений о строении координационных центров металл —лиганд для выяснения функциональной роли металлов в ферментативных процессах — не требует, таким образом, дополнительного обоснования. [c.16]

    Липиды играют важную биологическую роль они являются источником энергии для животного организма, при окислении в организме 1 г жира выделяется 9,3 кал. Они хорошие растворители биологически активных веществ (например, витаминов), необходимы для осуществления нормальных функций животного организма. Жировая ткань образует мягкую изолирующую прослойку, защищая внутренние органы и все тело от толчков, ударов и переохлаждения. [c.267]

    Важное биологическое значение имеют и некоторые щелочные и щелочноземельные элементы. По сравнению с переходными элементами они связываются менее прочно, и поэтому более легко и свободно перемещаются. Функция натрия и калия в клеточных мембранах связана с нервными импульсами. Магний и кальций участвуют в процессе превращения химической энергии в работу мышц. Определенную функцию в биохимических процессах выполняют и некоторые неметаллы [51]. [c.601]

    Остальные из названных выше элементов металлы. Каковы же их функции Какая роль, например, магния, для чего нужны организму калий и натрий, каковы функции ионов кобальта, сделавшие его необходимым для нормальной работы организма Не всегда удается дать исчерпывающие ответы на подобные вопросы. В дальнейшем мы изложим те сведения о роли ионов металлов в ферментных системах, которые могут считаться надежно установленными. Природа экономно использует металлы — их содержание в организмах невелико и ион каждого вида выполняет различные функции. Чаще всего они связаны с усилением действия биологических катализаторов или образованием специфических активных групп катализаторов — металлосодержащих ферментов. Известно, что металлы, как правило, входят в состав организмов в виде комплексных соединений. Так, железо с азотсодержащими веществами образует сложный комплекс — гем. Гем вступает во взаимодействие с белками, и в зависимости от того, с каким белком он соединился, получающееся вещество приобретает различные свойства. В одном случае получается превосходный переносчик кислорода — гемоглобин, в другом — фермент, разлагающий перекись водорода,— каталаза, в третьем — фермент пероксидаза и т. д. [c.10]

    Ионы кальция, магния, калия и натрия регулируют многие биологические процессы они влияют на функции ферментов и играют роль в передаче нервного возбуждения. Между ними наблюдается антагонизм эффект избыточного количества калия подавляется увеличением концентрации натрия. [c.19]

    Растворимые соединения бария токсичны. Это объясняется тем, что вследствие близости ионных радиусов Ва + и катион бария может замещать катион калия в биологически активных соединениях, не выполняя его функцию. [c.307]

    Спинномозговая жидкость. Функции механическая защита мозга, удаление продуктов метаболизма из мозга, транспорт биологически активных веществ. Общий объем СМЖ — 150 мл, плотность — 1,006—1,008, pH — 7,31, содержание белков — 200—400 мг/л, глюкозы — 2,5-4,44 ммоль/л, натрия — 138-150, калия — 2,7—3,9 ммоль/л. Равновесие между глюкозой крови и глюкозой СМЖ устанавливается за 4 ч. При спинномозговой пункции требуется одновременная оценка уровня глюкозы в крови и СМЖ. Белки проникают в СМЖ из плазмы крови путем пиноцитоза через эндотелий капилляров. [c.457]

    В лейкопластах образуются крахмал и некоторые другие вещества клетки. В хромопластах, окрашенных в желтый, красный или оранжевый цвет, накапливаются биологически важные вещества— каротиноиды. Хлоропласты являются органами первичного синтеза углеводов — фотосинтеза. Они устроены очень сложно. Это округлые или овальные тельца, ярко-зеленого цвета, размером в несколько микрометров. Внутри них находятся очень мелкие зерна— граны, окрашенные в ярко-зеленый цвет. Хлоропласты состоят из хлорофилла, белков, липидов, каротиноидов и некоторого количества РНК- Из элементов, кроме магния, входящего в молекулу хлорофилла, в них обнаружены калий, кальций, марганец и др. Главная функция хлоропластов — биосинтез глюкозы, который идет при использовании солнечной энергии. [c.26]

    В зависимости от химического состава ПАВ мицеллы могут быть неионными, катионными, анионными или амфотерными. Физические свойства ряда детергентов приведены в табл. 1. Наиболее широко применяемые неионные детергенты содержат полиоксиэти-леновую или полиоксипропиленовую цепь, связанную, как правило, со спиртами или фенолами имеющими длинную углеводородную цепь. К неионным ПАВ относятся также эфиры сахаров, жирные алканоламины, жирные окиси аминов. Все эти вещества довольно трудно получить в виде индивидуальных химических соединений, однако отсутствие ионов в мицеллах, которые они образуют, делает их особенно полезными в качестве детергентов и эмульгаторов и позволяет упростить теоретическое рассмотрение структуры таких мицелл. ККМ неионных ПАВ обычно в 100 раз меньше, чем ККМ ионогенных детергентов, содержащих сравнимые по величине гидрофобные группы. Поэтому масса мицелл неионных детергентов существенно больше, чем масса мицелл ионогенных ПАВ. Анионные детергенты обычно содержат длинную углеводородную цепь и карбоксилатную, сульфатную или сульфонатную группу. В качестве противоионов выступают натрий, калий, литий или водород. Длинноцепочечные четвертичные амины или пиридипы с бромид-, хлорид- или иодид-ионом в качестве противоиона образуют группу катионных ПАВ. Степень нейтрализации заряда противоионами в слое Штерна у катионных мицелл несколько меньше (это связано с некоторым экранированием заряда четвертичной аммониевой группы), поэтому их структура более компактна по сравнению с анионными мицеллами. Катионные мицеллы обладают несколько большей солюбилизующей способностью в отношении неполярных субстратов, чем анионные мицеллы, образованные ПАВ того же молекулярного веса. Амфотерные мицеллы образованы цвиттер-ионными молекулами, у которых тип диссоциации определяется pH раствора [45, 46]. Природные фосфатиды и липиды, такие, как лецитин и соли желчных кислот, также образуют мицеллы и определяют многие важные биологические функции in vivo и in vitro [20, 47—51]. [c.228]

    Хорошо известно, что ионы кальция поступают в цитоплазму в ответ на нервную стимуляцию и что именно они вызывают различные ответные реакции в организме, такие, например, как мышечное сокращение. Весьма вероятно, что в результате присоединения ионов Са- к специфическим центрам связывания (как это имеет место, например, в каль-ций-связывающем белке карпа) в молекуле происходят конформационные изменения, инициирующие биологические ответные реакции. Кальций-связывающий белок содержит интересную систему внутренних полярных групп, связанных между собой специфическим образом с помощью водородных связей (рис. 4-5, ). Присоединение ионов кальция может вызывать перестройку этих внутренних связей (гл. 2, разд. Б.7) и изменять тем самым характер взаимодействия этого белка (функция которого точно не известна) с другим белком (ср., например, с действием тропонина С, разд. Е.1). В других кальций-связывающих центрах в белках содержатся остатки у-карбоксиглутаминовой кислоты, способной образовывать хелатные комплексы (дополнение 10-Г). [c.270]

    Каждая клетка состоит из огромного числа атомов и молекул. Попробуем разобраться, насколько они универсальны и какие функции выполняют в клетках Оказалось, что из периодической системы элементов всего лишь шесть биоэлементов используются для построения подавляющего числа биологически значимых молекул углерод С, ьшслород О, водород Н, сера 8, азот N и фосфор Р. Еще 16 микроэлементов присутствуют в клетках в различных количествах и соотношениях. К ним относятся железо Ре, медь Си, цинк Zn, марганец Мп, кобальт Со, иод I, молибден Мо, ванадий V, никель N1, хром Сг, фтор Р, селен 8е, кремний 81, олово 8п, бор В, мышьяк Аз и пять ионов натрий Na , калий К , магний Mg , кальций Са » , хлор С1 . Каков бы ни был принцип отбора атомов для процессов жизнедеятельности, он не связан с их распространенностью в природе. Например, из галогенов только хлор и иод выбраны природой, хотя фтор и бром обладают не меньшей доступностью. По-видимому, в основу отбора положен принцип пригодности и целесообразности. Например, шесть основных биоэлементов имеют набор свойств, достаточный для построения почти всех необходимых для клетки молекул. [c.6]

    Биология и медицина. Начало биологическим применениям стеклянных электродов с металлической функцией ( катион-чувствительных ) положили работы Эйзенмана с сотрудниками (1957 г.). Результаты работы, проведенной под руководством Эйзенмана, дали возможность биологам получать данные об активности ионов калия и натрия непосредственно с места их действия (in situ) в биологических процессах. В этих работах подчеркивается и другая сторона вопроса для ряда биологических явлений (возникновение биопотенциалов, клеточная проницаемость и связанные с ней процессы нервного возбуждения, кажущаяся специфичность многих клеток и тканей по отношению к ионам К ) физико-химические закономерности оказываются во многом сходными с теми, которые имеют важное значение в функционировании стеклянных и мембранных электродов. Это повышает интерес и значимость самой ионообменной теории стеклянного электрода. [c.331]

    Если смешать соответствующие фосфолипиды и белки и нанести эту смесь на поверхность воды, то спонтанно образуются мембраноподобные структуры, сходные по толщине с биологическими мембранами. Исследование таких искусственных мембран, приготовленных из белков и липидов природных мембран, дает нам возможность лучше понять структуру и функцию биологических мембран. Искусственные мембраны обнаруживают разную проницаемость для разных ионов в зависимости от природы белков и липидов, входящих в их состав. Чрезвычайно-интересные эффекты можно наблюдать при добавлении к искусственным мембранам некоторых антибиотиков. Валиномицин, например, благодаря своей структуре (т. е. определенным размерам и заряду молекулы) оказывается способным притягивать и удерживать ионы калия, но не притягивает ионов натрия (рис. 2.5). Если добавить валиномицин к искусственной мембране, отделяющей растворы с ионами К+ и Ка+ от чистой воды. [c.28]

    Этот последний член семейства ГР—ПРЛ— ХС не выполняет у человека строго определенной функции. При биологических испытаниях он проявляет лактогенную и лютеотропную активность, а его метаболические эффекты качественно сходны с действием гормона роста, включая торможение поглощения глюкозы, стимуляцию высвобождения свободных жирных кислот и глицерола, усиление задержки азота и кальция (несмотря на повыщение выделения кальция с мочой), а также снижение мочевой экскреции фосфора и калия. ХС может поддерживать рост развивающегося плода, однако и в тех случаях, когда ни у плода, ни в плаценте нет генов группы ГР—ХС (кроме генов ГР-Ы и ХС-Ь), внутриутробное развитие плода и рост младенца в неонатальном периоде протекают нормально. Поскольку [c.177]

    Структурная и молекуля1рная организация биологических мембран. Эта проблема — одна из актуальнейших в современной биологии. Ее решение позволит не только адекватно представить структурную и функциональную организацию клетки, но и активно воздействовать на нее. Мембраны образуют большие площади и играют универсальную регуляторную роль. Функции биологических мембран многообразны активный транспорт веществ, общая н избирательная диффузия небольших молекул и рюнов, регулирование транспорта ионов и продуктов метаболизма внутри клеток, преобразование световой энергии в химическую энергию АТФ и энергии биологического окисления в химическую энергию макроэргических фосфорных связей. Мембраны поддерживают неравномерное распределение ионов (например, калия, натрия, хлора) между протопластом и окружающей средой и обусловливают появление разности биоэлектрических потенциалов. [c.65]

Биологическое значение натрия и калия

Натрий в биологии

Ион натрия (Na +) необходим для некоторых видов растений в небольшом количестве, но натрий в качестве питательного вещества, как правило, необходим животным в больших количествах, потому что он используется для генерации нервных импульсов и для поддержания баланса электролитов и жидкости. Ионы натрия необходимы животным для выполнения вышеупомянутых функций. Он также необходим для сердечной деятельности и некоторых метаболических функций.Если в организме слишком много или слишком мало натрия, это влияет на здоровье.

Распределение натрия по видам

Растения:

Натрий — это микроэлемент, который способствует метаболизму и синтезу хлорофилла в растениях. Он заменяет калий в нескольких ролях, таких как помощь в открытии и закрытии устьиц и поддержание тургорного давления. Концентрации в цитоплазме могут привести к ингибированию ферментов, что, в свою очередь, вызывает некроз и хлороз, так как избыток натрия в почве ограничивает поглощение воды из-за снижения водного потенциала, что может привести к увяданию.Растения разрабатывают эти механизмы для предотвращения таких проблем, как ограничение поглощения натрия корнями, хранящими его в клеточных вакуолях, и контроль их на больших расстояниях, ограничивая повреждение нового роста.

Животные:

Некоторым растениям нужен натрий в небольшом количестве, поэтому полностью растительная диета обычно приводит к низкому содержанию натрия в организме. Это требует некоторых трав для получения натрия из минеральных источников и солонцов. Лучший ответ — натрий для чисто соленого вкуса.

Люди:

Минимальная потребность в натрия составляет от 115 до 500 миллиграммов в день. Это зависит от потоотделения из-за физических нагрузок и от того, адаптирован ли человек к климату. Основным источником натрия в рационе является хлорид натрия. Допустимое количество натрия составляет от 1,2 до 1,5 граммов в день.

Калий в биологии:

Калий является важным минеральным микроэлементом.Это главный внутриклеточный ион для всех типов клеток, при этом он играет важную роль в поддержании баланса жидкости и электролитов. Калий необходим всем живым существам для функционирования всех живых клеток. Он присутствует во всех тканях растений и животных. Он содержится в клетках растений и в смешанном рационе с особенно высокой концентрацией. Он наиболее концентрирован во фруктах. Растения обычно обладают высокой концентрацией калия. Это, в свою очередь, связано с относительно очень низким уровнем натрия в растениях.Поэтому вначале люди выделяли калий из золы растений. Производство тяжелых сельскохозяйственных культур быстро истощает калийные почвы из-за высокой концентрации калия в растениях, а сельскохозяйственные удобрения потребляют 93% химического производства калия в современной мировой экономике.

Функции натрия и калия в живых организмах совершенно разные. Животные по-разному используют натрий и калий для создания электрического потенциала в клетках животных.

Функция в растении:

Калий обеспечивает ионную среду для метаболических процессов в цитозоле. Дефицит иона калия может нарушить способность растения поддерживать эти процессы. Он также участвует в других процессах, таких как синтез белка, фотосинтез и поддержание баланса катионов и анионов в цитозоле и вакуоли.

Функция у животных:

Калий является основным катионом внутри клеток животных.Мембранный потенциал можно описать как разницу между концентрациями этих заряженных частиц, которая приводит к разнице в электрическом потенциале как внутри, так и снаружи клеток. Переносчик ионов должен поддерживать баланс между калием и натрием в клеточной мембране. Клетки обладают способностью производить электрический разряд, который очень важен для функционирования организма.

Преимущества калия при проблемах со здоровьем:

Преимущества калия для здоровья человека очень широки, но они сильно недооцениваются.Тем не менее, сейчас самое время признать преимущества калия для здоровья человека. Мы указываем преимущества в некоторых категориях:

1. Беречь от ударов —

В наши дни инсульты очень распространены. Ежегодно около 1 25 000 человек теряют свою драгоценную жизнь из-за этих инсультов. Инсульты возникают в организме, если отсутствует приток крови к мозгу. Чтобы избежать этой болезни, люди должны ежедневно соблюдать диету, богатую калием.Исследование показывает, что люди, которые придерживаются диеты, богатой калием, имеют на 24% меньший риск развития инсульта, чем люди, которые придерживаются минимально богатой калием диеты. Эти диеты напрямую связаны, чтобы свести к минимуму риск любых проблем с сердцем.

2. Беречь от камней в почках —

Согласно общему сценарию, проблема камней в почках является частым заболеванием во всем мире. В общих чертах мы можем определить проблему камней в почках как совокупность материалов, которые могут образовываться в концентрированной моче.Типичный минерал, содержащийся в почечном камне, — это кальций. Различные исследования утверждают, что уровень кальция в моче можно снизить с помощью цитрата калия. Сорта фруктов и овощей содержат достаточное количество калия. Теперь вы можете добавить эти овощи и фрукты в свой рацион, чтобы бороться с проблемой камней в почках. Четырехлетнее исследование показало, что люди, которые ежедневно придерживаются богатой калием диеты, имеют на 51% меньше шансов получить эту почечнокаменную болезнь. С другой стороны, двенадцатилетнее исследование утверждает, что люди, которые ежедневно придерживаются богатой калием диеты, имеют на 35% меньше шансов заболеть почечнокаменной болезнью.

3. Берегитесь от проблем с артериальным давлением —

Артериальное давление — это болезнь, которая напрямую влияет на сердце и мозг. Артериальное давление приводит к фатальной проблеме сердечного приступа и кровоизлияния в мозг. Удаляя из организма избыток натрия, диета, богатая калием, может снизить кровяное давление. Повышенный уровень натрия в организме может легко поднять кровяное давление, особенно в случае, если у человека уже есть проблема с высоким кровяным давлением.Сводный результат 33 исследований показывает, что диета, богатая калием, благоприятно влияет на систолическое и диастолическое артериальное давление. В ходе эксперимента некоторые люди потребляли повышенный уровень калия. В результате их предыдущее кровяное давление снизилось на 3,49 мм рт. Ст., А их последнее кровяное давление снизилось на 1,96 мм рт.

4. Продолжайте снижать задержку воды —

Когда в организме начинает накапливаться избыток жидкости, человек сталкивается с проблемой удержания воды.Фактически, проблема удержания воды была решена с помощью калия. Функция калия заключается в увеличении мочеиспускания и снижении уровня натрия.

5. Беречь от остеопороза —

При остеопорозе бывают пористые и полые кости. Кальций, один из важнейших минералов для здоровья костей, при этом заболевании практически отсутствует. Диета, богатая калием, повышает уровень кальция, который снижается при мочеиспускании. В группе из 62 наиболее здоровых женщин в возрасте от «45 до 55» наблюдается наибольшая общая костная масса только из-за диеты, богатой калием.С другой стороны, исследование 994 здоровых женщин в пременопаузе показало, что эти женщины придерживались богатой калием диеты и имели большую костную массу в бедрах и пояснице.

Недостатки низкого и высокого количества калия —

Данные одной анонимной страны показывают, что только менее 2% людей соответствуют предписанным рекомендациям по калию. Однако меньшее количество калия в организме не повредит, поскольку он не вызывает такой дефицит.Несмотря на это, когда человеческий организм внезапно начинает терять большое количество калия, эта ситуация начинает вызывать серьезные дефициты в организме. Когда человеческий организм не может выводить минералы через мочеиспускание, возникает избыток калия в крови.

Наконец, мы можем сказать, что калий должен быть неотъемлемой частью нашего ежедневного рациона.

Калий | Элементы | RSC Education

Калий является важным элементом почти для всех живых существ, и в нашем организме содержится около 120 г, которые содержатся в основном в красных кровяных тельцах, мышцах и головном мозге.

Один из его природных изотопов — калий-40. Это β-излучатель, преобразующий ядро ​​в аргон-40, что объясняет, почему 1% этого газа содержится в атмосфере Земли.

Калий в нашем организме

Ионы калия выполняют множество метаболических функций, наиболее важными из которых являются регулирование внутриклеточной жидкости, растворение белков, управление нервными импульсами и сокращение мышц. Движение натрия и калия через мембраны нервных клеток позволяет передавать нервные импульсы.Это боковое движение заряда проходит как волна вдоль волокна, как если бы это был электрический ток.

Клеточные мембраны имеют каналы, по которым ионы натрия и калия протекают избирательно и против градиента концентрации. Есть триллионы этих натрий-калиевых насосов, которые могут переносить 200 ионов натрия и калия в секунду в клетку и из клетки. Некоторые каналы пропускают только калий.

Токсины и питательные вещества

Токсин черной змеи мамба убивает свою жертву, блокируя калиевые каналы.Убийства и казни совершались путем введения в кровоток концентрированного раствора хлорида калия для создания осмотического давления, препятствующего перемещению калия через клеточную мембрану. Затронуты все функции организма, но не более резко, чем сердечная мышца, которая перестает биться.

Калий необходим в рационе намного больше, чем натрий. Нам требуется регулярное потребление, потому что у нас нет механизма для хранения этого элемента. Продукты, богатые калием, включают изюм и миндаль, которые содержат 860 мг на 100 г, смородину (750), арахис (680) и бананы (350).Существуют важные пищевые добавки на основе калия, такие как тартрат калия-натрия (KNaC ₄ H ₄ O ₆ , он же E337), который является компонентом разрыхлителя и гидросульфита калия (KHSO ₃ , он же E228). который добавляют в вина, чтобы предотвратить рост дрожжевых грибков.

Соли калия в форме нитрата калия (он же селитра, KNO ₃ ), карбоната калия (он же поташ, K ₂ CO ₃ ) и сульфата алюминия калия (он же квасцы, KAl (SO ₄ ) ₂ ) известны веками.В 1600-х годах было известно, что калий — это способ улучшения почвы. Сегодня хлорид калия широко используется в качестве удобрения и называется его традиционным названием MoP, или хлорид калия.

Прошлое и настоящее

6 октября 1807 года Хэмфри Дэви (1778-1829) поместил немного влажного поташа на платиновый диск, подключенный к отрицательному полюсу своей батареи. Он поместил платиновую проволоку, подключенную к положительному полюсу, в контакт с калием и вскоре заметил образование металлических шариков на платиновом диске.Это был первый случай выделения металла с помощью электролиза. Он назвал новый металл калием и отметил, что при попадании в воду он образует шарики, которые скользят по поверхности, горят пламенем лавандового цвета.

Мировое производство калийных руд, таких как сильвит (KCl) и карналлит (KMgCl ₃ .6H ₂ O), составляет около 35 миллионов тонн. Великобритания добывает около 400 000 тонн KCl в год на руднике в Боулби в Йоркшире. Большинство из них превращается в удобрения, но некоторые из них используются для производства гидроксида калия (КОН) путем электролиза раствора KCl.Он используется для изготовления жидкого мыла и моющих средств или превращается в карбонат калия (K ₂ CO ₃ ) для производства стекла. Немного попадает в лекарства, капельницы и инъекции физраствора.

Из самого металлического калия производится около 200 тонн в год паров натрия вверх по колонне при 870 ° C, по которым течет расплавленный хлорид калия. Они вступают в реакцию и выделяют пары калия, которые конденсируются в верхней части. Металлический калий производится для производства супероксида калия (KO ₂ ), который образуется при сгорании в кислородном газе.Он хранится в шахтах, подводных лодках и космических аппаратах для регенерации кислорода в воздухе, когда он истощается. Этот оксид реагирует с диоксидом углерода с образованием карбоната калия (K ₂ CO ₃ ) и при этом выделяет газообразный кислород.

Подшивка фактов

Атомный номер 19; атомная масса 39,0983; температура плавления 64 ° C (сплав с цезием и натрием остается жидким до -78 ° C), температура кипения 774 ° C, плотность 0,86 г / см ^-3 . Калий — мягкий серебристый щелочной металл с высокой реакционной способностью.Его предпочтительное состояние — ион K ⁺ . Сам металл растворяется в жидком аммиаке с образованием синего раствора, который является мощным восстановителем.

Калий | Коалиция по образованию в области полезных ископаемых

Вернуться к Периодической таблице

Год открытия

1807

обнаружил

Сэр Хэмфри Дэви из Англии

Биологический рейтинг

Необходим для всей жизни.

Описание

Название калия происходит от английского слова «potash», распространенного названия гидроксида калия. Калий — легкий, очень мягкий металл серебристо-белого цвета. Он даже более активно реагирует с водой, чем натрий. Он настолько реактивен с кислородом, что при контакте с воздухом тускнеет до сероватого цвета за секунды. Калий содержится в большом количестве радиоактивного изотопа K40. Следовательно, металлический калий почти всегда слабо радиоактивен.Металлический калий редко используется для чего-либо, потому что натрий будет делать то же самое, что и калий, а натрий намного дешевле. Несмотря на это, калий очень распространен, будучи седьмым по содержанию элементом в земной коре. Соединения калия используются в стекле, мыле, взрывчатых веществах, разрыхлителе, лосьонах для загара и особенно в удобрениях. Символ калия, K, происходит от его латинского названия kalium .

Биологические преимущества

Как и натрий, калий важен для всех живых существ по тем же причинам (т.е. он используется для функционирования нервной системы, сердца и мозга). Ион калия широко используется в межклеточных жидкостях. Калий играет важную роль в росте растений. Встречающийся в природе радиоактивный изотоп калия, K40, считается основной причиной мутаций в эволюции жизни. Когда в диете человека не требуется солей натрия или они с низким содержанием натрия, их заменителем почти всегда является калиевая соль. Бананы — хороший естественный источник диетического калия.

Роль в жизненных процессах

Критично для жизненных процессов растений и животных.

Содержание в процентах в человеческом теле: 0,2%

Источники

Большая часть калия получается из залежей эвапоритовой соли, содержащей сильвин (хлорид калия). Его также получают из минералов алунита и карналлита. Полевой шпат ортоклаз — очень распространенный минерал, содержащий калий. Калий также можно получить электролизом поташа (КОН). Калий добывают в России, Канаде, Германии, Израиле, Франции и США.

Вернуться к Периодической таблице

Какова функция калия (K) в растениях? — Greenway Biotech, Inc.

Калий — важнейший макроэлемент для общего выживания живых существ. Это богатый минеральными макроэлементами, присутствующими как в тканях растений, так и в тканях животных. Это необходимо для правильной работы всех живых клеток.

Калия относительно много в земной коре и составляет до 2,1% по весу. Калий добывают в виде поташа (KOH), сильвита (KCl), карналлита и лангбейнита. Его не найти в свободной природе.

Почему калий важен для растений?

Калий — незаменимый компонент для правильного развития растений.

Он важен в фотосинтезе, в регуляции реакции растений на свет через открытие и закрытие устьиц.

Калий также важен в биохимических реакциях растений.

По сути, калий (K) отвечает за многие другие жизненно важные процессы, такие как транспортировка воды и питательных веществ, синтез белка и крахмала.

Как растения усваивают калий?

Биодоступность и поглощение калия растениями из почвы зависит от ряда различных факторов.

Скорость дыхания растений в значительной степени является определяющим фактором для правильного поглощения и транспорта калия растениями. Его поглощение зависит от достаточного количества энергии (АТФ).

Калий играет жизненно важную роль в перемещении основных питательных веществ, воды и других веществ от корней через стебель к листьям.

Он также доступен через удобрения в форме K2O. Ткани растений анализируют форму этих удобрений и превращают их в более биодоступную форму.

Поглощается в виде ионов — K +.

Какова функция калия в растениях?

Калий (K) играет важную роль в физиологических процессах растений. Поэтому он требуется в больших количествах для правильного роста и размножения растений.

Считается жизненно важным после азота в том, что касается питательных веществ, необходимых растениям. Его также называют «качественным питательным веществом» из-за того, что он способствует ряду биологических и химических процессов в растениях.

Вот почему калий важен для растений:

• Калий регулирует открытие и закрытие устьиц, таким образом регулируя поглощение СО2, тем самым усиливая фотосинтез.

• Он запускает активацию важных биохимических ферментов для образования аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ обеспечивает энергией другие химические и физиологические процессы, такие как выведение отходов растениями.

• Он играет роль в осморегуляции воды и других солей в тканях и клетках растений.

• Калий также способствует синтезу белка и крахмала в растениях.

• Активирует ферменты, отвечающие за определенные функции.

Что такое дефицит калия в растениях?

Вне зависимости от его доступности из почвы, дефицит калия может возникать, начиная с нижних листьев и переходя к другим жизненно важным частям растений.

Дефицит может вызывать аномалии растений, влияющие на воспроизводство и рост.Степень тяжести зависит от типа растения и почвы.

Некоторые симптомы дефицита калия могут включать:

• Хлороз: Может вызывать пожелтение листьев, края листьев могут опадать, а также приводить к осыпанию и опаданию листьев.

• Задержка роста: Калий является важным катализатором роста, его недостаток или недостаток может привести к замедлению роста или плохому развитию корней и стеблей.

• Плохая устойчивость к экологическим изменениям: Снижение доступности калия напрямую приведет к меньшей циркуляции жидкости и перемещению питательных веществ в растениях.Это напрямую сделает растения восприимчивыми к перепадам температуры.

Какое значение имеет калий в сельском хозяйстве?

Калий важен в сельском хозяйстве и почвенном садоводстве. Он используется в составе искусственных удобрений.

Калийные удобрения повышают урожайность сельскохозяйственных культур, увеличивают производство зерновых, богатых крахмалом и содержанием белка в растениях.

Кроме того, калийные удобрения могут помочь улучшить иммунитет растений к погодным изменениям, болезням и нематодам.

Калий в основном используется в гидропонике для улучшения роста корней и повышения устойчивости к засухе. Он также увеличивает образование целлюлозы и, таким образом, уменьшает полегание.

цех калийных удобрений

Чтобы получать обильные урожаи в любое время года, не забудьте добавить в почву удобрения, богатые калием.

Вы можете купить наш ассортимент калийных удобрений ниже.

Похожие сообщения:

Калий для растениеводства | UMN Extension

На рисунке 7 приведены примеры того, как сушка различных почв перед анализом влияет на количество извлеченного калия.Образцы почвы были взяты из илистого суглинка в Red Wing, суглинка в Рочестере и Ламбертоне и суглинистого песка в Беккере.

В Рочестере и Ред-Винге влажный тест К извлек больше калия, чем тест с воздушной сушкой. Влажный K-тест извлекал больше K при увеличении расхода K.

Эти два теста были аналогичными для песчаного грунта в Беккере и без применения К в Red Wing. В Ламбертоне влажный K-тест извлекал меньше K, чем тест с воздушной сушкой, когда было нанесено 100 фунтов K ₂ O или меньше.

Рисунок 7: Сравнение теста почвы K, полученного на образцах почвы, высушенных на воздухе и влажных в полевых условиях, в четырех полевых районах Миннесоты с различными типами почвы.

Влияние высыхания на тест на почву К может затруднить оценку того, где может возникнуть дефицит. Не рекомендуется вносить удобрения, если значение К-теста для воздушной сушки превышает 160 ppm. Неуверенность в том, произойдет ли высвобождение фиксации, может изменить то, как интерпретировать этот критический уровень.

Количество извлеченного калия и результаты испытаний почвы

На рис. 8 показана взаимосвязь между количеством K, экстрагированного на влажных образцах, и разницей между K, экстрагированным ацетатом аммония во влажном тесте по сравнению с обычным тестом с воздушной сушкой.

Рисунок 8: Взаимосвязь между K в полевых влажных образцах почвы и K в полевых влажных и воздушно-высушенных тестах для суглинков (Ламбертон) и илистых суглинков (Моррис).

Данные показывают, что влажный тест будет извлекать меньше K, чем воздух-сухой тест, когда тест влажной почвы составляет менее 200 ppm, и будет извлекать больше K, когда он превышает 200 ppm.

Если для вашей почвы вероятно завышение K, вы можете использовать критический уровень 200 ppm для целей строительства или обслуживания. Это помогает снизить риск снижения урожайности из-за завышенной оценки доступного K из-за воздушной сушки образцов почвы.

Во влажном К-тесте используется та же химическая экстракция, что и в обычном воздушно-сухом тесте, но его следует рассматривать как отдельный тест. Не используйте классы интерпретации теста почвы для теста с воздушной сушкой в ​​Миннесоте для теста влажного К.

Удобрение 101: Большая тройка — азот, фосфор и калий | TFI

Это возделываемые пахотные земли, которые позволяют человечеству выжить и процветать. Растения обеспечивают пищу, клетчатку, жилье и множество других преимуществ, а удобрения играют ключевую роль в этом процессе.Поскольку ожидается, что к 2050 году численность населения мира превысит 9 миллиардов человек, удобрения будут необходимы больше, чем когда-либо, для увеличения производства сельскохозяйственных культур, чтобы люди были сыты и здоровы.

Все растущие растения нуждаются в 17 основных элементах, чтобы полностью раскрыть свой генетический потенциал. Из них 17 поглощаются растениями через почву, а остальные три поступают из воздуха и воды.

Поколения почвоведения дали знания о том, как проверять уровни питательных веществ в почве, как растения усваивают их и как лучше всего восполнить эти питательные вещества после сбора урожая.Вот тут-то и пригодятся удобрения.

Азот, фосфор и калий, или NPK, являются основными питательными веществами «большой тройки» в коммерческих удобрениях. Каждое из этих основных питательных веществ играет ключевую роль в питании растений.

Азот считается самым важным питательным веществом, и растения поглощают больше азота, чем любой другой элемент. Азот необходим для того, чтобы растения были здоровыми в процессе их развития и питательными для употребления в пищу после сбора. Это потому, что азот необходим для образования белка, а белок составляет большую часть тканей большинства живых существ.Ниже представлена ​​фотография кукурузы с дефицитом азота.

Второй из большой тройки, фосфор, связан со способностью растений использовать и накапливать энергию, включая процесс фотосинтеза. Он также необходим для нормального роста и развития растений. Фосфор в коммерческих удобрениях поступает из фосфоритов. Ниже представлена ​​фотография кукурузы с дефицитом фосфора.

Калий — третье важное питательное вещество коммерческих удобрений.Он помогает укрепить способность растений противостоять болезням и играет важную роль в повышении урожайности и общего качества. Калий также защищает растение в холодную или сухую погоду, укрепляя его корневую систему и предотвращая увядание. Ниже представлена ​​фотография кукурузы с дефицитом калия.

Большая тройка — азот, фосфор и калий — обеспечивает основные питательные вещества современных коммерческих удобрений. Следите за The Voice, поскольку мы продолжим углубленное изучение удобрений в предстоящие недели.

Для получения дополнительной информации о питательных веществах «большой тройки» в коммерческих удобрениях ознакомьтесь с учебными модулями 4R по азоту , фосфору и калию .

PDB-101: Молекула месяца: калиевые каналы

Все живые клетки окружены мембраной, которая отделяет водный мир внутри от окружающей среды снаружи. Мембраны являются эффективными барьерами для малых ионов (а также для больших молекул, таких как белки и ДНК), предоставляя новую возможность: различия в уровнях ионов могут использоваться для быстрой передачи сигналов.Например, клетка может повысить уровень ионов калия внутри нее. Затем, в мгновение ока, калий может высвободиться через каналы в мембране, создавая большое изменение уровня калия, которое будет ощущаться по всей клетке. Этот процесс используется во всех типах клеток — бактериях, растениях и животных. Два общих примера работы ионных каналов — это сокращение мышц (которое запускается высвобождением ионов кальция) и передача нервных сигналов (которая включает сложный поток ионов натрия и калия).

Ионные каналы в нервных сигналах

Когда вы чувствуете запах цветка и знаете, что это роза, или касаетесь горячего предмета и сразу же убираете руку, нервы из вашего носа и рук используют выброс ионов для отправки сигналов в ваш мозг и передать соответствующий ответ. Нервные клетки готовятся к отправке сигнала, концентрируя ионы калия внутри и избирательно откачивая ионы натрия наружу. Это создает разницу в электрическом потенциале на клеточной мембране.Чтобы послать сигнал, натриевые каналы вдоль нерва открываются, позволяя натрию проникать и уменьшая напряжение на мембране. Затем калиевые каналы открываются, выпуская ионы калия наружу и восстанавливая исходное напряжение. Другие каналы и насосы позже сбрасывают распределение ионов натрия и калия внутри и вне клетки. Благодаря продуманной конструкции оба этих канала чувствительны к напряжению на мембране, открываясь при изменении напряжения. Итак, когда каналы открываются на одном конце нервной клетки, поток ионов там мгновенно запускает каналы, расположенные дальше по мембране, чтобы открыться.В результате возникает волна открывающихся каналов, которая устремляется вниз по нервной клетке, неся нервный сигнал до конца.

Калиевые каналы

Калиевые каналы предназначены для пропускания потока ионов калия через мембрану, но для блокирования потока других ионов, в частности ионов натрия. Эти каналы обычно состоят из двух частей: фильтра, который выбирает и пропускает калий, но не натрий, и вентиль, который открывает и закрывает канал на основе сигналов окружающей среды.Показанная здесь структура из записи PDB 1bl8 показывает фильтрующую часть бактериального калиевого канала. Он состоит из четырех идентичных белковых молекул, которые охватывают всю ширину мембраны, образуя селективную пору в центре. Ионы калия, показанные зеленым, свободно проходят через него со скоростью до ста миллионов ионов в секунду. Но он также в высшей степени селективен — пропускает только один ион натрия на каждые десять тысяч ионов калия. Кристаллографические структуры этого канала показали, как это достигается.

Открытие и закрытие

Сотни различных ионных каналов создаются живыми клетками для множества различных функций. Все они имеют похожие фильтры, показанные вверху в этих двух примерах, подключенные к специализированным доменам стробирования, показанным внизу. Мембрана схематически показана серой полосой, и только две из четырех цепочек показаны в фильтрах селективности, так что вы можете видеть поры. Стробирующие домены открывают и закрывают канал на основе различных сигналов, таких как напряжение или присутствие ключевых сигнальных молекул.Для открытия и закрытия калиевых каналов используются несколько структурных механизмов. Считается, что в двух простых бактериальных каналах, показанных здесь, белковые домены, связанные с каналом, скручивают четыре цепи канала. Это можно ясно увидеть, сравнив «открытую» структуру канала записи PDB 1lnq справа с «закрытой» структурой записи PDB 1k4c слева (область стробирования этой структуры взята из низкого разрешения структура в 1ф6г ).Считается, что более сложные каналы, обнаруженные в нервных клетках, которые открываются и закрываются после обнаружения изменений напряжения на мембране, включают в себя небольшой привязанный шар белка, который плавает над и физически блокирует поры. (Примечание: несколько удивительно, что кристаллическая структура закрытого канала содержит несколько ионов калия в канале, показанном здесь зеленым цветом, но структура открытого канала была решена без ионов калия.