Какая решетка у калия


КАЛИЙ (K)

Свойства атома Калия

Название, символ, номер

Калий / Kalium (K), 19

Символ

K

Номер

19

Атомная масса (молярная масса)

39,0983 (1) а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Ar] 4s1

Радиус атома

235 пм

Химические свойства Калия

Ковалентный радиус

203 пм

Радиус иона

133 пм

Электроотрицательность

0,82 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

−2,92 В

Степени окисления

0; +1

Энергия ионизации (первый электрон)

 418,5 (4,34) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества Калия

Плотность (при н. у.)

0,856 г/см3

Температура плавления

336,8К; 63,65 °C

Температура кипения

1047К; 773,85 °C

Уд. теплота плавления

2,33 кДж/моль

Уд. теплота испарения

76,9 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

29,6 Дж/(K·моль)

Молярный объём

45,3 см3/моль

Кристаллическая решётка простого вещества Калия

Структура решётки

кубическая объёмно-центрированная

Параметры решётки

5,332 Å

Температура Дебая

100 K

Прочие характеристики Калия

Теплопроводность

(300 K) 79,0 Вт/(м·К)

Номер CAS

07.09.7440

Определение кристаллической решетки - Химический словарь

Что такое решетка?

Решетка - это упорядоченный массив точек, описывающий расположение частиц, образующих кристалл.

Элементарная ячейка кристалла определяется узлами решетки. Элементарная ячейка - это наименьшая часть кристалла, которая регулярно повторяется посредством трансляции в трех измерениях, что создает весь кристалл.

Например, показанное здесь изображение представляет собой элементарную ячейку примитивной кубической структуры.

В нарисованной структуре все частицы (желтые) одинаковы. В этом частном случае точки решетки, определяющие элементарную ячейку, совпадают с центрами частиц кристалла. Это не всегда так.

Ионная решетка

Если кристалл состоит из ионов, соединение можно описать как ионную решетку.

Хорошо известными примерами ионных решеток являются хлорид натрия, перманганат калия, бура (борат натрия) и сульфат меди (II).

Кристаллы перманганата калия. Изображение Бена Миллса.

Элементарная ячейка перманганата калия. Изображение Бена Миллса.

Ковалентная решетка

Если кристалл состоит из ковалентно связанных атомов, его можно описать как ковалентную решетку или бесконечную ковалентную решетку.

Хорошо известными примерами ковалентных решеток являются алмаз, кварц (диоксид кремния), кремний и серое олово.

Кристаллический кремний.Изображение Энрикорос.

Небольшая часть кристаллической структуры кремния.

Константы решетки

Постоянные решетки (или параметры решетки) - это длины и углы между краями элементарной ячейки.

На этой решетчатой ​​диаграмме параллелепипеда постоянные решетки - это a, b и c (длины) и α, β и γ (углы).

Решетчатые конструкции

Решетки Браве. На основе изображения Napy1 Kenobi.

Кристаллические материалы вписываются в одну из четырнадцати известных структур решетки. Они известны как решетки Браве .

Названия систем кристаллической решетки, соответствующие номерам на диаграммах, следующие:

1. Примитивная кубическая
2. Телоцентрированная кубическая
3. Гранецентрированная кубическая
4. Телоцентрированная тетрагональная
5. Телоцентрированная тетрагональная
6. Примитивная орторомбическая
7. Орторомбическая центрированная по основанию
8. Тело центрированная орторомбическая
9.Орторомбическая форма с центрированием по граням
10. Примитивная моноклиническая схема
11. Моноклиническая система с центрированием по основанию
12. Триклиническая форма
13. Ромбоэдрическая форма
14. Гексагональная

Дефекты решетки

Если предположить, что кристалл основан на математически совершенной ионной решетке, его расчетная прочность на растяжение была бы намного больше, чем наблюдается на самом деле.

Настоящие кристаллы имеют дефекты решетки, которые являются источниками слабости. Ионы, отсутствующие в ожидаемых местах, и ионы, занимающие необычные координационные узлы, являются примерами дефектов решетки.

Дефекты решетки также могут быть полезны, например, улучшая проводимость некоторых полупроводниковых материалов.


.

энтальпия решетки (энергия решетки)

РЕШЕТЧАТАЯ ЭНТАЛЬПИЯ (РЕШЁТНАЯ ЭНЕРГИЯ)

 

На этой странице представлены энтальпии решетки (энергии решетки) и циклы Борна-Габера.

Энтальпия решетки и энергия решетки обычно используются так, как будто они означают одно и то же - вы часто найдете оба термина, используемые в одной и той же статье учебника или на веб-сайте, в том числе на университетских сайтах.

Фактически, между ними существует разница, которая связана с условиями, при которых они рассчитываются.Однако разница мала и ничтожна по сравнению с разными значениями энтальпии решетки, которые вы найдете из разных источников данных.

Если вы не продолжите изучать химию на уровне ученой степени, разница между этими двумя терминами вряд ли вас беспокоит.


Примечание: Пока я писал этот раздел, разные значения для одного и того же фрагмента данных из разных источников сводили меня с ума, потому что нет простого способа узнать, какие данные являются самыми последними или наиболее точными.

В приведенных ниже циклах Борна-Габера я использовал числа, которые дают последовательный ответ, но, пожалуйста, не думайте, что они обязательно являются наиболее точными. Если вы проводите курс для подростков 16-18 лет, все это не имеет особого значения - вы просто используете цифры, которые вам даны.

Если вы воспользуетесь моей книгой по химическим расчетам, вы найдете несколько другой набор чисел. Они взяты из Книги данных по химии, изданной Старком и Уоллесом, опубликованной Джоном Мюрреем. Ценности этой уже довольно старой книги часто немного отличаются от более поздних источников.

Не беспокойтесь об этом. Это никак не влияет на принципы. Только не думайте, что любой бит данных, который вам предоставлен (даже мной), обязательно "правильный"!



 

Что такое энтальпия решетки?

Два разных способа определения энтальпии решетки

Есть два разных способа определения энтальпии решетки, которые прямо противоречат друг другу, и вы найдете оба широко используемых.Фактически, есть простой способ разобраться в этом, но многие источники его не используют.

Я объясню, как вы можете это сделать, но сначала давайте посмотрим, как возникает проблема.

Энтальпия решетки - это мера силы сил между ионами в ионном твердом теле. Чем больше энтальпия решетки, тем сильнее силы.

Эти силы полностью разрушаются только тогда, когда ионы присутствуют в виде газообразных ионов, разбросанных так далеко друг от друга, что между ними существует незначительное притяжение.Вы можете показать это на простой диаграмме энтальпии.

Для хлорида натрия твердое вещество более стабильно, чем ионы газообразного вещества, на 787 кДж / моль -1 , и это показатель силы притяжения между ионами в твердом теле. Помните, что энергия (в данном случае тепловая энергия) выделяется, когда создаются связи, и она необходима для разрыва связей.

Итак, энтальпия решетки может быть описана двумя способами.

  • Вы можете описать это как изменение энтальпии, когда 1 моль хлорида натрия (или чего-то еще) образовался из его рассеянных газообразных ионов.Другими словами, вы смотрите на стрелку вниз на диаграмме.

    В случае хлорида натрия это будет -787 кДж / моль -1 .

  • Или вы можете описать это как изменение энтальпии, когда 1 моль хлорида натрия (или чего-то еще) распадается с образованием рассеянных газообразных ионов. Другими словами, вы смотрите на стрелку вверх на диаграмме.

    В случае хлорида натрия это будет +787 кДж / моль -1 .

Обе относятся к одной и той же диаграмме энтальпии, но одна рассматривает ее с точки зрения образования решетки, а другая - с точки зрения ее разрушения.

К сожалению, оба из них часто называют «энтальпией решетки».

 

Это абсурдно запутанная ситуация, которую легко разрешить. Я предлагаю вам никогда не использовать термин «энтальпия решетки» без его уточнения.

  • Вам следует говорить об «энтальпии диссоциации решетки», если вы хотите говорить о количестве энергии, необходимом для разделения решетки на рассеянные газообразные ионы.

    Для NaCl энтальпия диссоциации решетки составляет +787 кДж · моль -1 .

  • Вам следует говорить об «энтальпии образования решетки», если вы хотите говорить о количестве энергии, высвобождаемой при образовании решетки из рассеянных газообразных ионов.

    Для NaCl энтальпия образования решетки составляет -787 кДж · моль -1 .

Это немедленно устраняет любую возможность путаницы.

Итак. . .

Энтальпия диссоциации решетки - это изменение энтальпии, необходимое для преобразования 1 моля твердого кристалла в его рассеянные газообразные ионы.Энтальпии диссоциации решетки всегда положительны.
 
Энтальпия образования решетки - это изменение энтальпии, когда 1 моль твердого кристалла образуется из его рассеянных газообразных ионов. Энтальпии образования решетки всегда отрицательны.

Примечание: Узнайте, какую из этих версий ваша программа, вероятно, хочет, чтобы вы знали (даже если они просто называют это «энтальпией решетки»), и сконцентрируйтесь на этой версии, но помните о путанице!

Между прочим, если вы когда-нибудь не уверены, какая версия используется, вы можете сказать это по знаку обсуждаемого изменения энтальпии.Если, например, знак положительный, он должен относиться к разрыву связей и, следовательно, к энтальпии диссоциации решетки.



 

Факторы, влияющие на энтальпию решетки

Двумя основными факторами, влияющими на энтальпию решетки, являются заряды ионов и ионные радиусы (которые влияют на расстояние между ионами).

Заряды на ионах

Хлорид натрия и оксид магния имеют точно такое же расположение ионов в кристаллической решетке, но энтальпии решетки очень разные.


Примечание: На этой диаграмме и аналогичных диаграммах ниже меня не интересует, определяется ли энтальпия решетки как положительное или отрицательное число - меня просто интересуют их относительные размеры. Строго говоря, поскольку я не добавил знак к вертикальной оси, значения относятся к энтальпиям диссоциации решетки. Если вы предпочитаете энтальпию образования решетки, просто мысленно поставьте перед каждым числом отрицательный знак.


Вы можете видеть, что энтальпия решетки оксида магния намного больше, чем у хлорида натрия. Это потому, что в оксиде магния ионы 2+ притягивают ионы 2-; в хлориде натрия притяжение составляет только между ионами 1+ и 1-.

 

Радиус ионов

Энтальпия решетки оксида магния также увеличивается по сравнению с хлоридом натрия, потому что ионы магния меньше ионов натрия, а ионы оксидов меньше ионов хлорида.

Это означает, что ионы расположены ближе друг к другу в решетке, и это увеличивает силу притяжения.

Вы также можете увидеть влияние размера иона на энтальпию решетки, спускаясь по группе вниз в Периодической таблице.

Например, когда вы переходите вниз по группе 7 Периодической таблицы от фтора к йоду, вы ожидаете, что энтальпии решетки их натриевых солей будут падать по мере увеличения отрицательных ионов - и это так:

Притяжение определяется расстоянием между центрами противоположно заряженных ионов, и это расстояние, очевидно, тем больше, чем больше отрицательный ион.

И вы можете увидеть точно такой же эффект, когда вы спускаетесь по группе 1. Следующая гистограмма показывает энтальпии решетки хлоридов группы 1.


Примечание: Чтобы избавить кого-либо от необходимости связываться со мной, чтобы указать на это, было бы не совсем справедливо включать хлорид цезия в этот список. Хлорид цезия имеет другое расположение ионов в кристалле, что мало влияет на энтальпию решетки.Эффект достаточно мал, чтобы фактически не повлиять на тренд.


 

Расчет энтальпии решетки

Невозможно измерить изменение энтальпии, начиная с твердого кристалла и конвертируя его в его рассеянные газообразные ионы. Еще труднее представить, как можно было бы сделать обратное - начать с рассеянных газообразных ионов и измерить изменение энтальпии, когда они преобразуются в твердый кристалл.

Вместо этого всегда необходимо рассчитывать энтальпии решетки, и это можно сделать двумя совершенно разными способами.

Вы можете использовать цикл закона Гесса (в данном случае называемый циклом Борна-Габера), включающий изменения энтальпии, которые можно измерить . Рассчитанные таким образом энтальпии решетки описываются как экспериментальные значения.

Или вы можете провести расчеты в стиле физики, выясняя, сколько энергии будет выделено, например, когда ионы, рассматриваемые как точечные заряды, объединяются, чтобы образовать решетку.Они описаны как теоретические значения. Фактически, в этом случае то, что вы фактически вычисляете, правильно описывается как энергия решетки .


Примечание: Если вы не уверены в циклах закона Гесса, вам следует перейти по этой ссылке перед тем, как продолжить, Essential .


Экспериментальные значения - циклы Борна-Габера

Стандартные энтальпии распыления

Прежде чем мы начнем говорить о циклах Борна-Габера, есть дополнительный термин, который нам нужно определить.То есть энтальпия распыления , ΔH ° a .

Стандартная энтальпия атомизации - это изменение энтальпии, когда 1 моль газообразных атомов образуется из элемента в его стандартном состоянии. Изменение энтальпии распыления всегда положительное.

Вам всегда придется подавать энергию, чтобы разбить элемент на отдельные газообразные атомы.

Все следующие уравнения представляют изменения, связанные с энтальпией распыления:

Обратите особое внимание на то, что «моль -1 » дается на моль образованных атомов, а НЕ на моль элемента, с которого вы начинаете.Довольно часто вам придется записывать дроби в левую часть уравнения. Сделать это неправильно - распространенная ошибка.

 

Циклы Борна-Габера

Я собираюсь начать с рисования цикла Борна-Габера для хлорида натрия, а затем тщательно его обсудить. Вы увидите, что я произвольно решил изобразить это для энтальпии образования решетки. Если бы вы хотели изобразить его для энтальпии диссоциации решетки, красная стрелка была бы перевернута - указывала вверх.

 

 

Сфокусируйтесь для начала на верхней из двух более толстых горизонтальных линий. Мы начинаем здесь с элементов натрия и хлора в их стандартных состояниях. Обратите внимание, что нам нужна только половина моля газообразного хлора, чтобы получить 1 моль NaCl.

Стрелка, направленная вниз от этой линии к нижней толстой линии, представляет изменение энтальпии образования хлорида натрия.

Цикл Борна-Габера теперь представляет собой образование хлорида натрия как происходящее в целом ряде небольших изменений, для большинства из которых нам известны изменения энтальпии - за исключением, конечно, энтальпии решетки, которую мы хотим вычислить.

  • +107 - энтальпия распыления натрия. Мы должны произвести газообразные атомы, чтобы использовать следующую стадию цикла.

  • +496 - это первая энергия ионизации натрия. Помните, что первые энергии ионизации переходят от газовых атомов к газообразным однозарядным положительным ионам.

  • +122 - энтальпия распыления хлора. Опять же, мы должны произвести газообразные атомы, чтобы мы могли использовать следующую стадию цикла.

  • -349 - первое сродство к электрону хлора. Помните, что первое сродство к электрону передается от газообразных атомов к газообразным однозарядным отрицательным ионам.

  • И, наконец, у нас есть положительные и отрицательные газообразные ионы, которые мы можем преобразовать в твердый хлорид натрия, используя энтальпию образования решетки.


Примечание: Если вы забыли об энергиях ионизации или сродстве к электрону, перейдите по этим ссылкам, прежде чем продолжить.


Теперь мы можем использовать закон Гесса и найти два разных маршрута вокруг диаграммы, которые мы можем приравнять.

Как я нарисовал, два маршрута очевидны. Схема настроена так, чтобы между жирными линиями отображались два разных маршрута.

Итак, вот снова цикл с вычислением прямо под ним. . .

-411 = +107 + 496 + 122-349 + LE

LE = -411 - 107 - 496 - 122 + 349

LE = -787 кДж моль -1


Примечание: Обратите внимание, что в расчетах мы не делаем никаких предположений о знаке энтальпии решетки (несмотря на то, что он явно отрицательный, потому что стрелка указывает вниз).В первой строке расчета я только что написал «+ LE» и оставил это на усмотрение расчета, чтобы определить, что это отрицательный ответ.


Как бы это было по-другому, если бы вы нарисовали на диаграмме энтальпию диссоциации решетки? (Возможно, потому, что это то, чего требует ваша программа.)

Теперь ваша диаграмма будет выглядеть так:

Единственное различие на диаграмме - это направление стрелки энтальпии решетки.Это, конечно, означает, что вам нужно найти два новых маршрута. Вы не можете использовать исходный, потому что это будет противоречить направлению стрелки энтальпии решетки.

На этот раз оба маршрута начнутся с элементов в их стандартных состояниях и закончатся у газообразных ионов.

–411 + LE = +107 + 496 + 122–349

LE = +107 + 496 + 122–349 + 411

LE = +787 кДж моль -1

И снова цикл сортирует за вас знак энтальпии решетки.


Примечание: Вы найдете больше примеров расчетов с использованием циклов Борна-Габера в моей книге расчетов по химии. Сюда входят и более сложные циклы с участием, например, оксидов.

Если вы сравните цифры в книге с приведенными выше цифрами для NaCl, вы обнаружите небольшие отличия - главным виновником является сродство хлора к электрону, хотя есть и другие небольшие отличия. Не беспокойтесь об этом - значения в книге взяты из более старого источника данных.На экзамене вы просто будете использовать заданные вами значения, так что это не проблема.



Теоретические значения энергии решетки

Предположим, что соединение полностью ионное. Предположим также, что ионы являются точечными зарядами - другими словами, что заряд сосредоточен в центре иона. Выполняя вычисления в стиле физики, можно рассчитать теоретическое значение ожидаемой энергии решетки.

И нет - я не забываю об этом! Расчеты такого рода заканчиваются значениями энергии решетки , а не энтальпии решетки . Если вы знаете, как это сделать, вы можете довольно легко конвертировать между ними.

Существует несколько различных уравнений различной степени сложности для вычисления энергии решетки таким способом. От вас не ожидается, что вы сможете выполнять эти вычисления на этом уровне, но вы можете ожидать, что прокомментируете их результаты.

Есть две возможности:

  • Имеется разумное согласие между экспериментальным значением (рассчитанным по циклу Борна-Габера) и теоретическим значением.

    Хлорид натрия - вот такой случай - теоретические и экспериментальные значения совпадают с точностью до нескольких процентов. Это означает, что для хлорида натрия предположения о том, что твердое вещество является ионным, достаточно хороши.

  • Экспериментальные и теоретические значения не совпадают.

    Часто цитируемым примером этого является хлорид серебра AgCl. В зависимости от того, откуда вы получаете свои данные, теоретическое значение энтальпии решетки для AgCl примерно на 50–150 кДж / моль -1 меньше значения, полученного по циклу Борна-Габера.

    Другими словами, рассмотрение AgCl как 100% ионного вещества значительно занижает его энтальпию решетки.

    Объяснение заключается в том, что хлорид серебра на самом деле имеет значительное количество ковалентных связей между серебром и хлором, потому что между ними недостаточно разницы в электроотрицательности, чтобы обеспечить полный перенос электрона от серебра к хлору.

Сравнение экспериментальных (цикл Борна-Габера) и теоретических значений энтальпии решетки - хороший способ оценить, насколько кристалл чисто ионный.


Примечание: Если вы забыли об электроотрицательности, возможно, вам стоит пересмотреть его сейчас, перейдя по этой ссылке.


 

Почему хлорид магния MgCl 2 ?

Этот раздел может выходить за рамки того, что требует ваша программа.Прежде чем тратить на это время, проверьте свою программу (а также, если возможно, прошлые экзаменационные работы), чтобы убедиться в этом.

Возникает вопрос, почему с энергетической точки зрения хлорид магния представляет собой MgCl 2 , а не MgCl или MgCl 3 (или любую другую формулу, которую вы можете выбрать).

Оказывается, MgCl 2 - это формула соединения, которое имеет наиболее отрицательное изменение энтальпии образования - другими словами, оно является наиболее устойчивым по отношению к элементам магнию и хлору.

Давайте посмотрим на это с точки зрения циклов Борна-Габера.

В циклах на этот раз мы заинтересованы в том, чтобы определить, каким будет изменение энтальпии образования для воображаемых соединений MgCl и MgCl 3 .

Это означает, что нам придется использовать теоретические значения энтальпий их решетки. Мы не можем использовать экспериментальные, потому что этих соединений явно не существует!

Я беру теоретические значения энтальпии решетки для этих соединений, которые я нашел в Интернете.Я не могу подтвердить это, но все другие значения, использованные этим источником, были точными. Точные значения в любом случае не имеют большого значения, потому что результаты очень четкие.

Мы начнем с соединения MgCl, потому что этот цикл точно такой же, как и цикл NaCl, который мы уже рассмотрели.

 

Цикл Борна-Габера для MgCl

Найдите два пути вокруг этого, не встречая стрелок против течения. Это просто:

ΔH f = +148 + 738 + 122 - 349 - 753

ΔH f = -94 кДж моль -1

Таким образом, соединение MgCl определенно энергетически более стабильно, чем его элементы.

Я очень грубо нарисовал этот цикл в масштабе, но это будет становиться все труднее и труднее, когда мы рассмотрим две другие возможные формулы. Итак, я собираюсь переписать его в виде таблицы.

Из диаграммы видно, что изменение энтальпии образования можно найти, просто сложив все другие числа в цикле, и мы можем сделать это точно так же в таблице.

кДж
энтальпия распыления Mg +148
1-й IE Mg +738

00 900 Энтальпия 9322012219

сродство к электрону Cl -349
энтальпия решетки -753
расчетное ΔH f -94
 

Цикл Борна-Габера для MgCl 2

Уравнение изменения энтальпии образования на этот раз:

Так как это меняет числа в цикле Борна-Габера?

  • Вам нужно добавить вторую энергию ионизации магния, потому что вы получаете ион 2+.

  • Вам нужно умножить энтальпию распыления хлора на 2, потому что вам нужно 2 моля газообразных атомов хлора.

  • Вам нужно умножить сродство хлора к электрону на 2, потому что вы получаете 2 моля хлорид-ионов.

  • Очевидно, вам нужно другое значение энтальпии решетки.

рассчитано ΔH f
кДж
энтальпия распыления Mg +148
1-й ИЭ Mg +738
2-й ИЭ

19 900 + 2
энтальпия атомизации Cl (x 2) +244
сродство к электрону Cl (x 2) -698
энтальпия решетки -253
-643

Вы можете видеть, что при производстве MgCl 2 выделяется гораздо больше энергии, чем при производстве MgCl.Это почему?

Вам нужно вложить больше энергии, чтобы ионизировать магний и получить ион 2+, но гораздо больше энергии выделяется в виде энтальпии решетки. Это потому, что между ионами 1- и 2+ существует более сильное ионное притяжение, чем между ионами 1- и 1+ в MgCl.

Так что насчет MgCl 3 ? Энергия решетки здесь была бы еще больше.

 

Цикл Борна-Габера для MgCl 3

Уравнение изменения энтальпии образования на этот раз:

Так как же это изменит числа в цикле Борна-Габера на этот раз?

  • Вам нужно добавить третью энергию ионизации магния, потому что вы получаете ион 3+.

  • Вам нужно умножить энтальпию распыления хлора на 3, потому что вам нужно 3 моля газообразных атомов хлора.

  • Вам нужно умножить сродство хлора к электрону на 3, потому что вы получаете 3 моля хлорид-ионов.

  • Вам снова нужно другое значение энтальпии решетки.

кДж
энтальпия распыления Mg +148
1-й ИЭ Mg +738
2-й ИЭ

19 900 + 2
3-й ИЭ Mg +7733
энтальпия атомизации Cl (x 3) +366
сродство к электрону Cl (x 3) -1047
энтальпия решетки -5440
расчетная ΔH f +3949

На этот раз соединение чрезвычайно энергетически нестабильно как по отношению к его элементам, так и по отношению к другим соединениям, которые могут образоваться.Чтобы получить 1 моль MgCl 3 , вам потребуется около 4000 кДж!

Посмотрите внимательно на причину этого. Энтальпия решетки является самой высокой для всех этих возможных соединений, но она недостаточно высока, чтобы компенсировать очень большую третью энергию ионизации магния.

Почему третья энергия ионизации такая большая? Первые два электрона, которые нужно удалить из магния, приходят с уровня 3s. Третий идет от 2п. Он находится ближе к ядру, и ему также не хватает экранирующего слоя - и для его удаления требуется гораздо больше энергии.

3s-электроны экранированы от ядра электронами 1-го и 2-го уровней. Электроны 2p экранируются только уровнем 1 (плюс небольшая помощь со стороны 2s электронов).

 

Заключение

Хлорид магния - это MgCl 2 , потому что это комбинация магния и хлора, которая дает наиболее энергетически стабильное соединение - соединение с наиболее отрицательным изменением энтальпии образования.

 
 

Куда бы вы сейчас хотели пойти?

В меню химической энергетики.. .

В меню «Физическая химия». . .

В главное меню. . .

 

© Джим Кларк, 2010 (изменено в июле 2013 г.)

.

Что калий делает для вашего тела? Подробный обзор

Важность калия сильно недооценивается.

Этот минерал классифицируется как электролит, поскольку он очень реактивен в воде. При растворении в воде он производит положительно заряженные ионы.

Это особое свойство позволяет ему проводить электричество, что важно для многих процессов в организме.

Интересно, что диета, богатая калием, имеет множество важных преимуществ для здоровья.Это может помочь снизить артериальное давление и задержку воды, защитить от инсульта и помочь предотвратить остеопороз и камни в почках (1, 2, 3, 4).

В этой статье представлен подробный обзор калия и того, что он делает для вашего здоровья.

Калий - третий по содержанию минерал в организме (5).

Он помогает телу регулировать жидкость, посылать нервные сигналы и регулировать мышечные сокращения.

Примерно 98% калия в организме содержится в клетках. Из них 80% содержится в мышечных клетках, а остальные 20% - в костях, печени и эритроцитах (6).

Попадая внутрь вашего тела, он действует как электролит.

В воде электролит растворяется на положительные или отрицательные ионы, которые могут проводить электричество. Ионы калия несут положительный заряд.

Ваше тело использует это электричество для управления различными процессами, включая баланс жидкости, нервные сигналы и мышечные сокращения (7, 8).

Следовательно, низкое или высокое количество электролитов в организме может повлиять на многие важные функции.

Резюме: Калий - важный минерал, который действует как электролит.Он помогает регулировать баланс жидкости, нервные сигналы и мышечные сокращения.

Корпус примерно на 60% состоит из воды (9).

40% этой воды содержится внутри ваших клеток в веществе, называемом внутриклеточной жидкостью (ICF).

Остальное находится вне ваших клеток, в таких областях, как кровь, спинномозговая жидкость и между клетками. Эта жидкость называется внеклеточной жидкостью (ВКЖ).

Интересно, что количество воды в ICF и ECF зависит от концентрации в них электролитов, особенно калия и натрия.

Калий является основным электролитом в ICF, и он определяет количество воды внутри элементов. И наоборот, натрий является основным электролитом в ECF, и он определяет количество воды вне ячеек.

Количество электролитов по отношению к количеству жидкости называется осмоляльностью. В нормальных условиях осмоляльность внутри и снаружи клеток одинакова.

Проще говоря, баланс электролитов внутри и снаружи клеток одинаков.

Однако, когда осмолярность неодинакова, вода со стороны с меньшим количеством электролитов переместится в сторону с большим количеством электролитов, чтобы уравнять концентрацию электролитов.

Это может привести к сокращению клеток по мере того, как из них выходит вода, или к набуханию и взрыву при перемещении воды в них (10).

Вот почему так важно убедиться, что вы потребляете правильные электролиты, включая калий.

Поддержание хорошего баланса жидкости важно для оптимального здоровья. Плохой баланс жидкости может привести к обезвоживанию, которое, в свою очередь, влияет на сердце и почки (11).

Соблюдайте диету, богатую калием, и избегайте обезвоживания, чтобы поддерживать хороший водный баланс.

Резюме: На баланс жидкости влияют электролиты, в основном калий и натрий. Диета, богатая калием, может помочь вам поддерживать хороший баланс жидкости.

Нервная система передает сообщения между мозгом и телом.

Эти сообщения доставляются в форме нервных импульсов и помогают регулировать сокращение мышц, сердцебиение, рефлексы и многие другие функции организма (12).

Интересно, что нервные импульсы генерируются ионами натрия, перемещающимися в клетки, и ионами калия, перемещающимися из клеток.

Движение ионов изменяет напряжение клетки, что активирует нервный импульс (13).

К сожалению, падение уровня калия в крови может повлиять на способность организма генерировать нервный импульс (6).

Получение достаточного количества калия из вашего рациона может помочь вам поддерживать здоровую функцию нервов.

Резюме: Этот минерал играет важную роль в активации нервных импульсов в вашей нервной системе.Нервные импульсы помогают регулировать мышечные сокращения, сердцебиение, рефлексы и многие другие процессы.

Нервная система помогает регулировать мышечные сокращения.

Однако изменение уровня калия в крови может влиять на нервные сигналы в нервной системе, ослабляя мышечные сокращения.

Как низкий, так и высокий уровень в крови могут влиять на нервные импульсы, изменяя напряжение нервных клеток (6, 14).

Минерал также важен для здоровья сердца, поскольку его движение внутрь и наружу клеток помогает поддерживать регулярное сердцебиение.

Когда уровень минерала в крови слишком высок, сердце может стать расширенным и вялым. Это может ослабить его сокращения и вызвать ненормальное сердцебиение (8).

Точно так же низкие уровни в крови также могут изменять сердцебиение (15).

Когда сердце не бьется должным образом, оно не может эффективно перекачивать кровь к мозгу, органам и мышцам.

В некоторых случаях сердечная аритмия или нерегулярное сердцебиение могут быть фатальными и привести к внезапной смерти (16).

Резюме: Уровни калия оказывают значительное влияние на сокращение мышц.Измененные уровни могут вызвать мышечную слабость, а в сердце - нерегулярное сердцебиение.

Диета, богатая калием, приносит много впечатляющих преимуществ для здоровья.

может помочь снизить кровяное давление

Высокое кровяное давление встречается почти у каждого третьего американца (17).

Это фактор риска сердечных заболеваний, ведущая причина смерти во всем мире (18).

Диета, богатая калием, может снизить артериальное давление, помогая организму выводить излишки натрия (18).

Высокий уровень натрия может повысить кровяное давление, особенно у людей, у которых кровяное давление уже высокое (19).

Анализ 33 исследований показал, что когда люди с высоким кровяным давлением увеличивали потребление калия, их систолическое кровяное давление снижалось на 3,49 мм рт. Ст., А диастолическое артериальное давление снижалось на 1,96 мм рт.

В другом исследовании с участием 1 285 участников в возрасте от 25 до 64 лет ученые обнаружили, что у людей, которые ели больше всего калия, кровяное давление снижалось по сравнению с людьми, которые ели меньше всего.

Те, кто потреблял больше всего, имели в среднем систолическое артериальное давление на 6 мм рт.ст. и диастолическое артериальное давление на 4 мм рт.ст. (20).

Может помочь защитить от инсультов

Инсульт возникает при недостаточном притоке крови к мозгу. Это причина смерти более 130 000 американцев ежегодно (21).

Несколько исследований показали, что диета, богатая калием, может помочь предотвратить инсульт (1, 22).

В результате анализа 33 исследований, в которых приняли участие 128 644 человека, ученые обнаружили, что у людей, которые ели больше всего калия, риск инсульта на 24% ниже, чем у людей, которые ели меньше всего (1).

Кроме того, анализ 11 исследований с 247 510 участниками показал, что люди, которые ели больше всего калия, имели на 21% более низкий риск инсульта. Они также обнаружили, что диета, богатая этим минералом, снижает риск сердечных заболеваний (22).

Может помочь предотвратить остеопороз

Остеопороз - это заболевание, характеризующееся полыми и пористыми костями.

Это часто связано с низким уровнем кальция, важного минерала для здоровья костей (23).

Интересно, что исследования показывают, что диета, богатая калием, может помочь предотвратить остеопороз за счет уменьшения количества кальция, теряемого организмом с мочой (24, 25, 26).

В исследовании с участием 62 здоровых женщин в возрасте 45–55 лет ученые обнаружили, что люди, которые ели больше всего калия, имели наибольшую общую костную массу (2).

В другом исследовании с участием 994 здоровых женщин в пременопаузе ученые обнаружили, что у тех, кто ел больше всего калия, костная масса в пояснице и бедрах была выше (27).

Может помочь предотвратить образование камней в почках

Камни в почках - это скопления материала, которые могут образовываться в концентрированной моче (28).

Кальций является обычным минералом в камнях в почках, и несколько исследований показывают, что цитрат калия снижает уровень кальция в моче (29, 30).

Таким образом, калий помогает бороться с камнями в почках.

Многие фрукты и овощи содержат цитрат калия, поэтому его легко добавить в свой рацион.

В ходе четырехлетнего исследования с участием 45 619 мужчин ученые обнаружили, что у тех, кто потреблял больше всего калия в день, риск образования камней в почках на 51% ниже (3).

Аналогичным образом, в 12-летнем исследовании с участием 91 731 женщины ученые обнаружили, что у тех, кто ежедневно потреблял больше всего калия, риск образования камней в почках был на 35% ниже (31).

Может уменьшить задержку воды

Задержка воды происходит, когда внутри тела накапливается избыток жидкости.

Исторически калий использовался для лечения задержки воды (32).

Исследования показывают, что высокое потребление калия может помочь уменьшить задержку воды за счет увеличения выработки мочи и снижения уровня натрия (4, 33, 34).

Резюме: Диета, богатая калием, может снизить артериальное давление и задержку воды, защитить от инсультов и помочь предотвратить остеопороз и камни в почках.

Калий содержится во многих цельных продуктах, особенно во фруктах, овощах и рыбе.

Большинство органов здравоохранения согласны с тем, что ежедневное потребление 3 500–4 700 мг калия является оптимальным (35, 36).

Вот сколько калия вы можете получить, съев порцию продуктов, богатых этим минералом, на 3,5 унции (100 граммов) (37).

  • Свекла, вареная: 909 мг
  • Ямс, запеченный: 670 мг
  • Бобы пинто, приготовленные: 646 мг
  • Белый картофель, запеченный: 544 мг
  • Портобелло на гриле: 521 мг
  • Авокадо: 485 мг
  • Сладкий картофель, запеченный: 475 мг
  • Шпинат, приготовленный: 466 мг
  • Капуста: 447 мг
  • Лосось, приготовленный: 414 мг
  • Бананы: 358 мг
  • Горох, приготовленный: 271 мг

С другой стороны, добавки, отпускаемые без рецепта, не лучший способ увеличить потребление калия.

Во многих странах органы управления пищевыми продуктами ограничивают калий в безрецептурных добавках до 99 мг, что намного меньше количества, которое вы можете получить из одной порции цельных продуктов, богатых калием, указанных выше (38).

Этот предел в 99 мг вероятен, потому что многие исследования показали, что высокие дозы калия из добавок могут повредить кишечник и даже привести к смерти от сердечной аритмии (38, 39, 40).

Однако люди, страдающие дефицитом калия, могут получить от своего врача рецепт на добавку с более высокими дозами.

Резюме: Калий содержится во многих фруктах, овощах и рыбе, например, в лососе. Большинство органов здравоохранения предлагают ежедневно принимать 3 500–4 700 мг калия.

Менее 2% американцев соответствуют рекомендациям США в отношении калия (41).

Однако низкое потребление калия редко вызывает дефицит (42, 43).

Наоборот, недостаток калия чаще всего возникает, когда организм внезапно теряет слишком много калия. Это может произойти при хронической рвоте, хронической диарее или в других ситуациях, когда вы потеряли много воды (44).

Также редко бывает слишком много калия. Хотя это может произойти, если вы принимаете слишком много добавок калия, нет убедительных доказательств того, что здоровые взрослые люди могут получать слишком много калия из продуктов (45).

Избыток калия в крови обычно возникает, когда организм не может удалить минерал с мочой. Следовательно, он в основном поражает людей с плохой функцией почек или хроническим заболеванием почек (46).

Кроме того, некоторым группам населения может потребоваться ограничить потребление калия, в том числе людям с хроническим заболеванием почек, лицам, принимающим лекарства от артериального давления, и пожилым людям, поскольку функция почек обычно снижается с возрастом (47, 48, 49).

Однако есть некоторые свидетельства того, что прием слишком большого количества добавок калия может быть опасным. Их небольшой размер позволяет легко получить передозировку (39, 40).

Одновременное употребление слишком большого количества добавок может нарушить способность почек удалять избыток калия (50).

Тем не менее, для оптимального здоровья важно ежедневно получать достаточно калия.

Это особенно актуально для пожилых людей, поскольку повышенное артериальное давление, инсульты, камни в почках и остеопороз чаще встречаются у пожилых людей.

Резюме: Дефицит или избыток калия редко возникают из-за диеты. Несмотря на это, поддержание адекватного потребления калия важно для вашего здоровья в целом.

Калий - один из важнейших минералов в организме.

Помогает регулировать баланс жидкости, сокращения мышц и нервные сигналы.

Более того, диета с высоким содержанием калия может помочь снизить артериальное давление и задержку воды, защитить от инсульта и предотвратить остеопороз и камни в почках.

К сожалению, мало людей получают достаточно калия. Чтобы увеличить свой рацион, потребляйте больше продуктов, богатых калием, таких как свекла, шпинат, капуста и лосось.

.

Что такое калий? (с иллюстрациями)

Калий - это минерал, представленный в периодической таблице элементов с атомным номером 19, обозначенный символом K. Это мягкий металл, обнаруженный в земной коре и во многих продуктах питания, и обычно необходим для поддерживать оптимальное здоровье. Изолированный сэром Хамфри Дэви в 1807 году, этот элемент обычно чрезвычайно реактивен при контакте с водой, что вызывает быстрое выделение водорода. Он часто сочетается с натрием или хлоридом, чтобы сделать его более стабильным и производить соединения, содержащиеся в таких предметах, как стекло, мыло и удобрения.

Минеральный калий содержится во многих продуктах, включая бананы.
Недвижимость

Классифицируемый как щелочной атом, калий имеет один электрон во внешней оболочке, окружающей ядро.Низкая энергия ионизации этого электрона делает элемент химически активным. Существуют три разновидности, или изотопы, один из которых распадается, и геологи могут использовать его для определения возраста горных пород.

Шпинат можно использовать для приготовления здоровых зеленых смузи.

Металл остается твердым при комнатной температуре и обычно имеет температуру плавления 146,3 ° F (63,5 ° C) и кипит при температуре 1398,2 ° F (759 ° C). Обычно он находится в твердом состоянии и естественным образом встречается в горных породах. Это седьмое место по распространенности на планете, составляющее 2,4% от массы земной коры. Визуально его можно определить по серебристому цвету, и обычно он достаточно мягкий, чтобы его можно было разрезать ножом.

Спички, которые сделаны с калием.
Значение для здоровья человека

Калий - одно из важнейших питательных веществ, помогающее всем органам, тканям и клеткам функционировать должным образом. Являясь электролитом, он необходим для повседневной работы организма. Минерал также помогает регулировать водный баланс внутри и снаружи каждой клетки вместе с натрием.Это важно для роста и сокращения мышц, функции нервных клеток и синтеза белка.

Фейерверк, содержащий калий.

Общие источники этого вещества включают:

Киви богаты калием, важным минералом, который помогает организму поддерживать необходимый уровень электролитов.
  • Виноград и другие фрукты, растущие на виноградных лозах
  • Шпинат и другие листовые зеленые овощи
  • Морковь
  • Картофель
  • Бананы
  • Гайки
  • Цельнозерновые
  • Рыба
Калий имеет атомный номер 19 в периодической таблице.

Уровни калия в организме могут по-разному влиять на здоровье.Некоторые исследования показали, что поддержание надлежащего уровня в диете может улучшить здоровье костей у пожилых людей и может предотвратить такие состояния, как остеопороз. В других исследованиях низкие уровни коррелировали с высоким кровяным давлением. Добавки иногда снижают артериальное давление, но, возможно, только при дефиците минерала. Любой, кто принимает их для облегчения состояния здоровья, должен проконсультироваться со специалистом в области здравоохранения.

Шпинат - хороший источник калия.

Этот минерал играет важную роль в здоровье сердечно-сосудистой системы и, по-видимому, снижает риск сердечных заболеваний и инсульта в целом. Такие состояния, как болезнь Крона или язвенный колит, часто связаны с низким уровнем этого минерала, поскольку он не усваивается должным образом. В дополнение к диетическим источникам его можно принимать через пищевые добавки в капсулах, порошке или жидкой форме.

Морковь содержит калий.
Дефицит

Недостаток этого минерала может вызвать усталость или мышечные судороги, но серьезный дефицит или гипокалиемия может вызвать серьезные проблемы, такие как нарушение работы сердца, нарушение нервной системы и даже смерть. Это состояние обычно вызвано желудочно-кишечными проблемами, такими как диарея или рвота, или применением диуретиков для лечения других состояний.Поскольку этот минерал регулируется почками, состояние почек также может повлиять на его количество в организме.

Дефицит калия может привести к мышечным спазмам.
Передозировка

Повышенный уровень калия является более необычным, это называется гиперкалиемией, поскольку чрезмерное его количество обычно выводится почками и выводится с мочой.Обычно гиперкалиемия вызывается таким заболеванием, как серьезная инфекция или почечная недостаточность. Снижение почечной эффективности с возрастом в сочетании с некоторыми лекарствами, такими как нестероидные противовоспалительные препараты, также может привести к накоплению минерала.

Калий используется для повышения жесткости бумаги от мух.
Другое применение

Помимо важности для здоровья человека, этот минерал находит множество различных промышленных и производственных применений. Почти весь добытый калий используется в удобрениях, так как он играет ключевую роль в метаболизме растений, использовании воды и синтезе крахмала и белков.Когда растения растут в среде, богатой калием, они, как правило, дают больший урожай, становятся более засухоустойчивыми и менее подверженными болезням и дают более качественные фрукты и овощи.

Виноград и другие фрукты, растущие на лозах, являются хорошими источниками калия.

Различные формы этого минерала также используются в производстве закаленного стекла, мыла, промышленных чистящих средств, муховой бумаги и красок, а также для дубления кожи, изготовления заменителей соли, обработки муки, чтобы сделать ее более прочной, и в производстве разрыхлителя. Кроме того, он используется для изготовления спичек и взрывчатых веществ, таких как фейерверки, в которых он служит окислителем. Это означает, что он обеспечивает фейерверк достаточным количеством кислорода, чтобы он мог гореть достаточно горячо и достаточно быстро, чтобы он мог взлететь и взорваться.Кроме того, включение калия придает фейерверку пурпурно-розовый цвет.

Меры предосторожности

При работе с этим веществом важно соблюдать меры предосторожности, так как оно может загореться при контакте с водой, и его очень сложно потушить, потому что это хороший окислитель.Он также может вызывать сильное раздражение кожи и глаз, а также разъедать ткани. Важно избегать контакта с калием без защитного снаряжения, а также его вдыхания и потребления, так как это может серьезно повредить легкие и желудочно-кишечный тракт. Повторяющееся воздействие, вдыхание или потребление могут привести к смерти. С медицинской точки зрения, этот минерал взаимодействует с несколькими различными типами лекарств, включая нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), бета-блокаторы, инсулин, слабительные и ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ).

Гранулы калия, которые часто добавляют в удобрения. .

Смотрите также