Калиум хлорид

хемиско соединение

Калиум хлорид (KCl, или калиумова сол) — метална халидна сол составена од калиум и хлор. Тој е без мирис и има бел или безбоен изглед на сјаен кристал. Цврстиот материјал лесно се раствора во вода, а неговите раствори имаат вкус налик на сол. Калиум хлоридот може да се добие од древните исушени езерски наслаги.[7] KCl се користи како ѓубриво,[8] во медицината, во научни цели, омекнувачи за домашна вода (како замена за солта на натриум хлорид) и во преработката на храна, каде што може да биде познат како додаток со број Е E508 .

Калиум хлорид
Назнаки
7447-40-7 Ок
ChEBI CHEBI:32588 Ок
ChEMBL ChEMBL1200731 Н
ChemSpider 4707 Ок
DrugBank DB00761 Ок
3Д-модел (Jmol) Слика
KEGG D02060 Ок
PubChem 4873
RTECS-бр. TS8050000
UNII 660YQ98I10 Ок
Својства
Хемиска формула
Моларна маса 0 g mol−1
Изглед бело кристално цврсто
Мирис без мирис
Густина 1.984 g/cm3
Точка на топење
Точка на вриење
27.77 g/100mL (0 °C)
33.97 g/100mL (20 °C)
54.02 g/100mL (100 °C)
Растворливост Растворлив во глицерол, алкали
Малку растворлив во алкохол, нерастворлив во етер[1]
Растворливост во етанол 0.288 g/L (25 °C)[2]
Киселост (pKa) ~7
−39.0·10−6 cm3/mol
Показател на прекршување (nD) 1.4902 (589 nm)
Структура
Кристална структура концентриран на лице кубни
Fm3m, No. 225
Октаедрала (K+)
Октаедрала (Cl)
Термохемија
Ст. енталпија на
формирање
ΔfHo298
−436 kJ·mol−1[4]
Стандардна моларна
ентропија
So298
83 J·mol−1·K−1[4]
Pharmacology
ATC код A12BA01
B05XA01
орално, IV, IM
Фармакокинетика:
Бубрези: 90%; Фекална: 10%[5]
Опасност
NFPA 704
1
0
0
Температура на запалување {{{value}}}
Смртоносна доза или концентрација:
2600 mg/kg (орално, стаорец)[6]
Безбедносен лист ICSC 1450
Слични супстанци
Други анјони Калиум флуорид
Калиум бромид
Калиум јодид
Други катјони Литиум хлорид
Натриум хлорид
Рубидиум хлорид
Цезиум хлорид
Амониум хлорид
Дополнителни податоци
 Ок(што е ова?)  (провери)
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Природно се јавува како минерал силвит, а во комбинација со натриум хлорид како силвинит.[9]

Употреба

уреди

Ѓубриво

уреди

Поголемиот дел од произведениот калиум хлорид се користи за производство на ѓубриво, наречено поташа, бидејќи растот на многу растенија е ограничен поради достапноста на калиум. Калиум хлоридот што се продава како ѓубриво е познат како муријат на поташа. Огромното мнозинство на ѓубриво од поташа ширум светот се продава како муријат на поташа.

 
Калиум хлорид, набиен, степен на ѓубриво.

Медицинска употреба

уреди

Калиумот е од витално значење за човечкото тело, а калиум хлоридот преку уста е вообичаеното средство за лекување на низок калиум во крвта, иако може да се дава и интравенски. Се наоѓа на списокот на есенцијални лекови на Светската здравствена организација.[10] Предозирањето предизвикува хиперкалемија која може да го наруши клеточното сигнализирање до степен до кој срцето ќе престане, реверзибилно во случај на некои операции на отворено срце.

Кулинарска употреба

уреди

Може да се користи како замена за сол за храна, но поради слабиот, горчлив, несолен вкус, често се меша со обична кујнска сол (натриум хлорид) за да се подобри вкусот за да се формира ниска натриумова сол. Додавањето на 1 ppm тауматин значително ја намалува оваа горчина.[11] Поплаки за горчина или хемиски или метален вкус се пријавени и кај калиум хлоридот што се користи во храната.[12]

Индустрија

уреди

Како хемиска суровина, се користи за производство на калиум хидроксид и калиум метал. Исто така се користи во медицината, смртоносни инјекции, научни цели, преработка на храна, сапуни и како замена за кујнска сол без натриум за луѓе кои се загрижени за здравствените ефекти на натриумот.

Се користи како додаток во добиточната храна за да се зголеми нивото на калиум во добиточната храна. Како дополнителна придобивка, познато е дека го зголемува производството на млеко.

Понекогаш се користи во раствор како дополнителна течност во операциите на нафта и природен гас, како и како алтернатива на натриум хлоридот во единиците за омекнување на водата во домаќинството.

Производителите на стакло користат грануларен поташа како флукс, намалувајќи ја температурата на која се топи смесата. Бидејќи поташата му дава одлична бистрина на стаклото, тој најчесто се користи во очила, стаклени садови, телевизори и компјутерски монитори.

KCl е корисен како извор на бета зрачење за калибрација на опремата за следење на зрачењето, бидејќи природниот калиум содржи 0,0118% од изотопот 40 К. Еден килограм KCl дава 16350 бекерели зрачење, кое се состои од 89,28% бета и 10,72% гама, со 1,46083 MeV. За да се користат материјали кои не се продаваат, потребно е да се кристализира последователно, користејќи контролирана температура, за да се извлече KCl, што е предмет на тековно истражување. Исто така, емитира релативно ниско ниво од 511 keV гама зраци од уништувањето на позитронот, што може да се користи за калибрирање на медицински скенери.

Калиум хлоридот се користи во некои производи за одмрзнување дизајнирани да бидат побезбедни за домашни миленици и растенија, иако тие се инфериорни во квалитетот на топење во однос на калциум хлоридот [најниска употреблива температура 12 °F (−11 °C) v. −25 °F (−32 °C) ]. Се користи и во различни марки на флаширана вода.

Калиум хлоридот некогаш се користел како средство за гаснење пожар, како и во преносни апарати за гаснење пожар. Позната како Супер-К сува хемикалија, таа била поефикасна од сувите хемикалии базирани на натриум бикарбонат и била компатибилна со протеинска пена. Овој агенс паднал во немилост со воведувањето на сувата хемикалија калиум бикарбонат (Purple-K) во доцните 1960-ти, која била многу помалку корозивна, како и поефикасна. Оценет е за пожари Б и Ц.

Заедно со натриум хлорид и литиум хлорид, калиум хлоридот се користи како флукс за гасно заварување на алуминиум.

Калиум хлоридот е исто така оптички кристал со широк опсег на пренос од 210 nm до 20 µm. Иако се евтини, кристалите на KCl се хигроскопни. Ова ја ограничува неговата примена на заштитени средини или краткорочни употреби, како што е прототипот. Изложена на слободен воздух, KCl оптиката ќе „гние“. Додека компонентите на KCl порано се користеле за инфрацрвена оптика, тој бил целосно заменет со многу поцврсти кристали како што е цинк селенид.

Калиум хлоридот се користи како скотофор со ознака P10 во CRT со темни траги, на пр. во Скијатрон.

Токсичност

уреди

Типичните количини на калиум хлорид што се наоѓаат во исхраната се чини дека се генерално безбедни.[13] Меѓутоа, во поголеми количини, калиум хлоридот е токсичен. LD50 на орално внесениот калиум хлорид е приближно 2,5 g/kg, или 190 грама за телесна маса од 75 килограми. За споредба, LD50 на натриум хлорид (готвена сол) е 3,75 g/kg.

Интравенски, LD50 на калиум хлорид е далеку помал, на околу 57,2 mg/kg до 66,7 mg/kg; ова се наоѓа со делење на смртоносната концентрација на позитивните калиумови јони (околу 30 до 35 mg/kg) [14] според масата на јони на калиум во калиум хлорид (околу 0,52445 mg K + / mg KCl).[15]

Хемиски својства

уреди

Растворливост

уреди

KCl е растворлив во различни поларни растворувачи.

Растворливост [16]
Растворувач Растворливост
(g/kg растворувач на 25 °C)
Вода 360
Течен амонијак 0,4
Течен сулфур диоксид 0,41
Метанол 5.3
Етанол 0,37
Мравја киселина 192
Сулфолан 0,04
Ацетонитрил 0,024
Ацетон 0,00091
Формамид 62
Ацетамид 24.5
Диметилформамид 0,17-0,5

Растворите на KCl се вообичаени стандарди, на пример за калибрација на електричната спроводливост на (јонските) раствори, бидејќи растворите на KCl се стабилни, што овозможуваат репродуктивни мерења. Во воден раствор, тој во суштина е целосно јонизиран вотK+
и Cl
јони.

Редокс и конверзија во калиум метал

уреди

Иако калиумот е поелектропозитивен од натриумот, KCl може да се редуцира на метал со реакција со метален натриум на 850 °C бидејќи поиспарливиот калиум може да се отстрани со дестилација (видете го Принцип на Ле Шателје и Браун):

 

Овој метод е главниот метод за производство на метален калиум. Електролизата (кои се користи за натриум) не успева поради високата растворливост на калиумот во стопениот KCl.[9]

Физички својства

уреди
 
„Зголемете го приносот на банана користејќи израелски калиум хлорид!“, реклама над автопат во област каде што се одгледува банана во округот Хекоу, Јунан, Кина

Во амбиентални услови, кристалната структура на калиум хлоридот е како онаа на NaCl. Усвојува кубна структура во центарот на лицето позната како фаза B1 со константа на решетка од приближно 6,3 Å. Кристалите лесно се расцепуваат во три насоки. Други полиморфни и хидрирани фази се усвоени при високи притисоци.[17]

Некои други својства се

  • Опсег на пренос: 210 nm до 20 µm
  • Преносливост = 92% на 450 nm и линеарно се зголемува до 94% на 16 µm
  • Индекс на рефракција = 1,456 на 10 µm
  • Загуба на рефлексија = 6,8% на 10 µm (две површини)
  • d N /d T (коефициент на експанзија)= -33,2×10 −6 /°C
  • d L /d T (градиент на индекс на рефракција) = 40×10 −6 /°C
  • Топлинска спроводливост = 0,036 W/(cm·K)
  • Праг на оштетување (Њуман и Новак): 4 GW/cm 2 или 2 J/cm 2 (0,5 или 1 ns пулсот); 4,2 J/cm 2 (1,7 ns пулсот Ковалев и Фаизулов)

Како и кај другите соединенија кои содржат калиум, KCl во форма на прав дава пламен.

Производство

уреди
 
Силвит
 
Силвинит

Калиум хлоридот се екстрахира од минералите силвит, карналит и поташа. Исто така, се екстрахира од солена вода и може да се произведува со кристализација од раствор, флотација или електростатско одвојување од соодветни минерали. Тоа е нуспроизвод од производството на азотна киселина од калиум нитрат и хлороводородна киселина.

Огромното мнозинство на калиум хлорид се произведува како земјоделски и индустриски поташа во Саскачеван, Канада, како и во Русија и Белорусија. Само Саскачеван сочинувал над 25% од светското производство на поташа во 2017 година [18]

Лабораториски методи

уреди

Калиум хлоридот е евтин достапен и ретко се подготвува намерно во лабораторија. Може да се генерира со третирање на калиум хидроксид (или други бази на калиум) со хлороводородна киселина:

 

Оваа конверзија е киселинско-базна неутрализација реакција. Добиената сол потоа може да се прочисти со рекристализација. Друг метод би бил да се дозволи калиумот да гори во присуство на гас хлор, исто така многу егзотермична реакција:

  

Наводи

уреди
  1. „Potassium chloride (PIM 430)“. International Programme on Chemical Safety. 3.3.1 Properties of the substance. Посетено на 2011-01-17.
  2. „periodic-table-of-elements.org“. Архивирано од изворникот (website shows values in g/100ml) на 29 October 2020. Посетено на 4 October 2019.
  3. Sirdeshmukh DB, Sirdeshmukh L, Subhadra KG (2001). Alkali Halides: A Handbook of Physical Properties. Berlin: Springer. ISBN 978-3-540-42180-1.
  4. 4,0 4,1 Zumdahl SS (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. стр. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
  5. „Compound Summary for Potassium Chloride“. PubChem. U.S. National Library of Medicine. CID 4873. Посетено на 17 October 2015.
  6. Chambers M. „7447-40-7 - WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M - Potassium chloride [USP:JAN]“. ChemIDplus. U.S. National Libary of Medicine. Архивирано од изворникот на 15 July 2015. Посетено на 22 December 2017.
  7. Rayner-Canham G (22 December 2013). Descriptive inorganic chemistry. Overton, Tina (Sixth. изд.). New York, NY. ISBN 978-1-4641-2557-7. OCLC 882867766.
  8. „Potassium Fertilizers (Penn State Agronomy Guide)“. Penn State Agronomy Guide (Penn State Extension). Архивирано од изворникот на 2016-12-20. Посетено на 2016-12-10.
  9. 9,0 9,1 Burkhardt ER (2006). „Potassium and Potassium Alloys“. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a22_031.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  10. World Health Organization (2019). World Health Organization model list of essential medicines: 21st list 2019. Geneva: World Health Organization. hdl:10665/325771. WHO/MVP/EMP/IAU/2019.06. License: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
  11. Lorient D, Linden G (1999). New ingredients in food processing: biochemistry and agriculture. Boca Raton: CRC Press. стр. 357. ISBN 978-1-85573-443-2. ... in dietary food containing potassium chloride, thaumatin added in the ratio of 1 ppm considerably reduces the sensation of bitterness. ...
  12. „Taste properties of potassium chloride alone and in mixtures with sodium chloride using a check-all-that-apply method“. Journal of Food Science. 77 (9): S319–S322. September 2012. doi:10.1111/j.1750-3841.2012.02862.x. PMID 22901084.
  13. Center for Food Safety and Applied Nutrition. „GRAS Substances (SCOGS) Database - Select Committee on GRAS Substances (SCOGS) Opinion: Potassium chloride“. www.fda.gov (англиски). Архивирано од изворникот на 31 October 2017. Посетено на 21 July 2019.
  14. „Fatal poisoning by potassium in human and rabbit“. Forensic Science. 9 (1): 33–36. 1977-01-01. doi:10.1016/0300-9432(77)90062-0. PMID 838413.
  15. „Molecular weight of KCl“. www.convertunits.com. Посетено на 2018-11-04.
  16. Burgess J (1978). Metal Ions in Solution. New York: Ellis Horwood. ISBN 978-0-85312-027-8.
  17. „Crystal structure of potassium chloride monohydrate: water intercalation into the B1 structure of KCl under high pressure“. Acta Crystallographica. Section C, Structural Chemistry. 78 (Pt 12): 749–754. December 2022. doi:10.1107/S2053229622011135. PMC 9720884 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 36468558 Проверете ја вредноста |pmid= (help).
  18. „Mineral Commodity Summaries“ (PDF). U.S. Geological Survey. January 2018. Архивирано од изворникот (PDF) на 10 January 2019.

Надворешни врски

уреди