კალიუმი

კალიუმი არის რბილი, მოთეთრო-მოვერცხლისფრო მეტალი, რომელიც მიეკუთვნება ქიმიური ელემენტების ტუტე მეტალთა ჯგუფს. იგი გამოისახება სიმბოლოთი K (ლათ. Kalium). მისი ატომური ნომერია 19. სტანდარტულ პირობებში იგი მსუბუქია. ყველა ტუტე მეტალების მსგავსად კალიუმი ძლიერ აქტიურია.

ბუნებში კალიუმი გვხვდება მხოლოდ სხვა ელემენტებთან ნაერთების სახით. მაგალითად, ზღვის წყალში და არაერთ  მინერალში. ის სწრაფად იჟანგება ჰაერზე და ადვილად შედის ქიმიურ რეაქციებში, განსაკუთრებით წყალთან და წარმოქმნის ტუტეს. კალიუმის ქიმიური თვისებები ძლიერ ემსგავსება ნატრიუმის ქიმიური თვისებებს, მაგრამ ცოცხალი ორგანიზმის უჯრედების მიერ ბიოლოგიური ფუნქციისა და გამოყენების თვალსაზრისით ისინი განსხვავდებიან.

ისტორია

სახელწოდება კალიუმი მიიღო არაბული სიტყვიდან ალკალი „ტუტე“. კალიუმი (უფრო სწორად, მისი ნაერთები) გამოიყენება უძველესი დროიდან. პოტაშის წარმოება (რომელიც გამოიყენებოდა როგორც გამრეცხი საშუალება) არსებობდა უკვე მე-19 საუკუნეში. ნაცარი, რომელიც წარმოიქმნება ჩალის (ნამჯა) ან ხის წვისას, ამუშავებდნენ წყლით , ხოლო მიღებულ ხსნარს გაფილტვრის შემდეგ აორთქლებენ. მშრალი ნარჩენი, გარდა კალიუმის კარბონატისა, შეიცავდა კალიუმის სულფატს K₂SO₄, სოდას და კალიუმის ქლორიდს KCl.

1807 წელს ინგლისელმა ქიმიკოსმა დეივიმ კალიუმის ტუტის (KOH) ნალღობის ელექტროლიზით გამოყო კალიუმი და უწოდა მას ”პოტაში” (ლათ. potassium; ეს სახელი დღესაც ფართოდ გამოიყენება ინგლისურ, ფრანგულ, ესპანურ, პორტუგალიურ და პოლონურ ენაზე). 1809 წელს ლ.ვ. გილბერტმა შემოგვთავაზა დასახელება ”კალიუმი” (ლათ. kalium ). ეს დასახელება შევიდა გერმანულ ენაში, იქიდან კი ჩრდილოეთ და დასავლეთ ევროპაში (მათ შორის რუსულში) და ”გაიმარჯვა” ამ ელემენტის სიმბოლოს  (K) შერჩევისას.

 

გავრცელება

ბუნებაში ტუტე მეტალები თავისუფალი სახით არ გვხვდებიან. კალიუმი შედის სხვადასხვა მინერალების და მთის ქანების-სილიკატების შედგენილობაში. მიწის ზედაპირის მყარ ქერქში ის ასზე მეტ მინერალს წარმოშობს, გარდა ამისა, მცირე რაოდენობით ის ასეულობით სხვა მინერალების შემადგენლობაშიც შედის. კალიუმი შედის სილვინის KCl, სილვინიტის KCl·NaCl, კარნალიტის KCl·MgCl₂·6H₂O, კაინიტის KCl·MgSO₄·6H₂O შემადგენლობაში, ასევე არის ზოგიერთი მცენარის ნაცარში კარბონატის სახით K₂CO₃ (პოტაში). კალიუმი შედის ყველა უჯრედის შემადგენლობაში. კალიუმის პროცენტული შემცველობა დედამიწის ქერქში შედგენს 2.4% (მე-5 მეტალია გავრცელების მიხედვით, ხოლო მე-7 დედამიწის ქერქში შემცველობის მიხედვით).

კალიუმი შავი და თეთრი ფერის ქარსების შემადგენლობაშიც შედის. ოკეანეთა ფსკერის ბაზალტურ ქანებში კი ის 0.3%-ზე მეტი არ არის. ზღვის წყალში მის მხოლოდ უმნიშვნელო რაოდენობას ვხვდებით, დედა-ქანებში კალიუმის ყოველი 1000 ატომიდან ზღვის აუზს მხოლოდ 2 ატომი აღწევს, 998-ს კი ნიადაგის საფარი შთანთქავს და ამაშია ნიადაგის სასწაულებრივი ძალა. კალიუმის ატომები იმდენად თავისუფლად არიან შებმული ნიადაგთან, რომ მცენარის ყოველ უჯრედს თავისუფლად შეუძლია მათი შთანთქმა და თავის სასიცოცხლოდ გამოყენება. ამგვარად, თავისი მიგრაციის ერთ-ერთ ციკლს კალიუმი ნიადაგიდან იწყებს: ის შეიწოვება მცენარეთა ფესვებით, გროვდება, ნაწილობრივ გადადის ცხოველისა და ადამიანის ორგანიზმებში და ისევ ლპობის შედეგად უბრუნდება ნიადაგს, საიდანაც ის ოდესღაც ცოცხალმა უჯრედმა ამოიტანა.

 

იზოტოპები

ბუნებრივი კალიუმი შედგება 3 იზოტოპისაგან. ორი მათგანი სტაბილურია: ³⁹K (იზოტოპური გავრცობადობა 93.258 %) და ⁴¹K (6.730 %). მესამე რადიოაქტიური იზოტოპია ⁴⁰K (0.0117 %), რომლის ნახევრად დაშლის პერიოდია 1.251×10⁹ წელი. ბუნებრივი კალიუმის ყოველ გრამში 1 წმ-ის განმავლობაში იშლება საშუალოდ 32 ბირთვი ⁴⁰K, რის გამოც, მაგალითად, 70 კგ. წონის ადამიანის ორგანიზმში ყოველ წამში ხდება მიახლოებით 4000 რადიოაქტიური დაშლა. ითვლება რომ ⁴⁰K არის გეოთერმული ენერგიის ერთ ერთი მთავარი წყარო მიწის წიაღში. კალიუმიან მინერალებში, თანდათანობით გროვდება ⁴⁰Ar, კალიუმ-40 -ის დაშლის ერთ ერთი პროდუქტი, რაც საშუალებას იძლევა ქანების წლოვანების დადგენისა; კალიუმ-არგონის მეთოდი წარმოადგენს ბირთული გეოქრონოლოგიის ძირითად მეთოდს.

 

ფიზიკური თვისებები

კალიუმი მოვერცხლისფრო–თეთრი მეტალია, დამახასიათებელი ბზინვარებით. სიმკვრივე 0.86 გ/სმ³, ძალიან მსუბუქია და დნობადი, ადვილად იჭრება დანით. შედარებით კარგად იხსნება ვერცხლისწყალში და წარმოქმნის ამალგამას. კალიუმი იწვის მოვარდისფრო-იისფერი ალით. მისი ლღობის ტემპერატურა 100°C-ზე დაბალია.

 

ქიმიური თვისებები

ელემენტური კალიუმი, ისევე როგორც სხვა ტუტე მეტალები ავლენენ ტიპიურ მეტალურ თვისებებს, ქიმიურად ძალიან აქტიურები არიან და წარმოადგენენ ძლიერ აღმდგენლებს. ჰაერზე გაჭრისას მას აქვს მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერი, რომელიც სწრაფად მუქდება, რადგანაც ის იჟანგება და წარმოიქმნება ოქსიდებისა და კარბონატების თხელი ფენა. ატმოსფეროსთან ხანგრძლივი კონტაქტის შედეგად შესაძლებელია ბოლომდე დაიშალოს. წყალთან ურთიერთქმედებს აფეთქდით. მისი შენახვა შესაძლებელია ბენზინის, ნავთის ან სილიკონის ფენის ქვეშ, რომ გამოირიცხოს მისი ზედაპირის კონტაქტი ატმოსფეროსთან და წყალთან. Na Tl, Sn, Pb, Bi-თან კალიუმი წარმოქმნის ინტერმეტალიდებს.

მარტივ ნივთიერებებთან ურთიერთქმედება

კალიუმი ოთახის ტემპერატურაზე ურთიერთქმედებს ჰაერის ჟანგბადთან, ჰალოგენებთან. პრაქტიკულად არ ურთიერთქმედებს აზოტთან (ლითიუმისა და ნატრიუმისაგან განსხვავებით). ზომიერი გაცხელებით ურთიერთქმედებს წყალბადთან ჰიდრიდის წარმოქმნით (200—350° C):

2K + H₂ → 2KH

რეაქციაში შედის ჰალკოგენებთან (100-200° C, E = S, Se, Te)

2K + E → K₂E

კალიუმის ჰაერზე წვისას წარმოიქმნება კალიუმის ზეჟანგი KO₂ (მინარევით K₂O₂):

K + O₂ → KO₂

ფოსფორთან ინერტულ ატმოსფეროში ურთიერთქმედებისას წარმოიქმნება მწვანე ფერის ფოსფიდი (200° С):

3K + P → K₃P

 

ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან

კალიუმი ოთახის ტემპერატურაზე აქტიურად ურთიერთქმედებს წყალთან, მჟავებთან, იხსნება თხევად ამიაკში (−50 °C) მუქი ლურჯი ხსნარის წარმოქმნით.

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂

2K + 2HCl → 2KCl + H₂

K + 6NH₃ → [K(NH₃)]₆

კალიუმი ღრმად აღადგენს განზავებულ გოგირდმჟავას და აზოტმჟავას:

8K + 6H₂SO₄ → 4K₂SO₄ + SO₂ + S^- + 6H₂O

21K + 26HNO₃ → 21KNO₃ + N₂O + N₂ + 13H₂O

მეტალური კალიუმის შელღობით ტუტეებთან,  აღადგენს წყალბადს ჰიდროქსიჯგუფიდან:

2K + 2KOH → 2K₂O + H₂  (450 °C)

ზომიერი გაცხელებით ურთიერთქმედებს აირად ამიაკთან ამიდის წარმოქმნით (65 – 105°C):

2K + 2NH₃ → KNH₂ + H₂

2K + 2C₂H₅OH → 2C₂H₅OK + H₂

ტუტე მეტალების ალკოჰოლატები  არიან ძლიან ძლიერი ფუძეები და ფართოდ გამოიყენებიან ორგანულ სინთეზში.

 

ჟანგბადშემცველი ნაერთები

კალიუმის ურთიერთქმედებით ჰაერის ჟანგბადთან წარმოიქმნება არა ოქსიდი, არამედ სუპეროქსიდები:

K + O₂ → KO₂

კალიუმის ოქსიდის მიღება შესაძლებელია, მეტალის გაცხელებით 180°C-მდე, ისეთ არეში სადაც ჟანგბადი მცირე რაოდენობითაა ან სუპეროქსიდისა და მეტალური კალიუმის ნარევის გაცხელებით.

KO₂ + 3K → 2K₂O

კალიუმს ოქსიდებს ახასიათებთ მკვეთრად გამოხატული ფუძე თვისებები, ენერგიულად ურთიერთქმედებენ წყალთან, მჟავებთან და მჟავაოქსიდებთან. პრაქტიკული მნიშვნელობა მათ არ გააჩნიათ. პეროქსიდები თავისთავად წარმოადგენენ მოთეთრო-ყვითელ ფხვნილებს, რომლებიც კარგად იხსნებიან წყალში და წარმოქმნიან ტუტეებსა და წყალბადის პეროქსიდს.

K₂O₂ + 2H₂O → 2KOH + H₂O₂

4KO₂ + 2H₂O → 4KOH + 3O₂↑

4KO₂ + 2CO₂ → 2K₂CO₃ + 3O₂↑

ნახშირბადის დიოქსიდის ჟანგბადით შეცვლის თვისება, გამოიყენება იზოლირებულ აირწინაღებში და წყალქვეშა ნავებში. მშთანთქმელის სახით გამოიყენება კალიუმის სუპეროქსიდისა და ნატრიუმის პეროქსიდის ექვიმოლური ნარევი. თუკი ნარევი არ არის ექვიმოლური, ანუ ნატრიუმის პეროქსიდი არის ჭარბად აღებული, მაშინ აირი შთაინთქმება უფრო მეტი ვიდრე გამოიყოფა (ორი მოცულობა CO₂ შთანთქმისას გამოიყოფა ერთი მოცულობა O₂) და წნევა ჩაკეტილ სისტემაში ვარდება, ხოლო კალიუმის სუპეროქსიდის ჭარბად აღების შემთხვევაში (ორი მოცულობა CO₂ შთანთქმისას გამოიყოფა სამი მოცულობა O₂) გამოიყოფა უფრო მეტი აირი ვიდრე შთაინთქმება და წნევაც იზრდება.

ნარევის ექვიმოლური რაოდენობის შემთხვევაში (Na₂O₂:K₂O₄ = 1:1) მოცულობები შთანთქმული და გამოყოფილი აირებისა არის ტოლი (ოთხი მოცულობა CO₂-თან გამოიყოფა ოთხი მოცულობა O₂)

პეროქსიდები არიან ძლიერი დამჟანგველები, ამიტომაც მათ იყენებენ ქსოვილების გასათეთრებლად საფეიქრო მრეწველობაში.

პეროქსიდებს ღებულობენ მეტალების ჰაერზე გავარვარებით, რომელიც არ შეიცავს ნახშირბადის დიოქსიდს.

ასევე ცნობილია კალიუმის ოზონიდი KO₃, მოწითალო-ნარინჯისფერი ნაერთი. მისი მიღება შესაძლებელია კალიუმის ჰიდროქსიდისა და ოზონის ურთიერთქმედებით 20 °С ტემპერატურის პირობებში (>20 °С)

4KOH + 4O₃ → 4KO₃ + O₂ + 2H₂O

კალიუმის ოზონიდი არის ძალიან ძლიერი დამჟანგველი, მაგალითად, ჟანგავს ელემენტურ გოგირდს სულფატამდე და დისულფატამდე 50 °С-ზე.

6KO₃ + 5S → 4K₂SO₄ + 2K₂S₂O₇

ჰიდროქსიდი (KOH)

კალიუმის ჰიდროქსიდი (ანუ მწვავე ტუტე) მიეკუთვნება ტუტეებს. არის მყარი თეთრი გაუმჭვირვალე ნივთიერება, კრისტალები ძალიან ჰიგროსკოპულია, ლღობის ტემპერატურით 360 °C. მწვავე ტუტე ეწოდება წყალში კარგად ხსნად ტუტე მეტალთა ჰიდროქსიდებს. ის ძალიან კარგად იხსნება წყალში და გამოყოფს დიდი რაოდენობით სითბოს. მწვავე ტუტის ხსნადობა 20 °C-ზე 100გრ. წყალში შეადგენს 112გრ-ს.

მათგან მნიშვნელოვანია KOH. კალიუმის ჰიდროქსიდი თეთრი ფერის, არაგამჭვირვალე, მყარი კრისტალური ნივთიერებაა. წყალში კარგად იხსნება დიდი რაოდენობა სითბოს გამოყოფით. წყალხსნარებში ის მთლიანად დისოცირდება და წარმოადგენს ძლიერ ტუტეს. ამჟღავნებს ფუძის ყველა თვისებას, ჰაერზე შთანთქავს ტენსა და ნახშირბადის (IV) ოქსიდს, რის გამოც გაზების გასაშრობად იყენებენ.

კალიუმი იწვის იისფერი ალით, მისი წვის შედეგად მიიღება ზეჟანგები ფხვნილის სახით

 

გამოყენება

კალიუმისა და ნატრიუმის თხევადი შენალღობი ოთახის ტემპერატურაზე გამოიყენება, როგორც თბოგადამტანი ჩაკეტილ სისტემებში. გარდა ამისა, ფართოდ გამოიყენება მისი თხევადი შენალღობები რუბიდიუმთან და ცეზიუმთან. ნალღობი შემადგენლობით ნატრიუმი 12%, კალიუმი 47%, ცეზიუმი 41% ხასიათდება რეკორდულად დაბალი ლღობის ტემპერატურით Tლღ = -78°C.

კალიუმის ნაერთები - არის მნიშვნელოვანი ბიოგენური ელემენტი და ამიტომაც გამოიყენება სასუქების სახით.

კალიუმის მარილები ფართოდ გამოიყენება გალვანოტექნიკაში, იმდენად რამდენადაც, მიუხედავად მათი მაღალი ღირებულებისა, ისინი ხშირად უფრო ხსნადნი არიან ვიდრე შესაბამისი ნატრიუმის მარილები და ამიტომაც უზრუნველყოფენ ელექტროლიტების ინტენსიურ მუშაობას გაზრდილი დენის სიმკვრივის დროს.

 

კალიუმიანი სასუქები

კალიუმის მარილები უმთავრესად გამოიყენებიან სასუქებად. კალიუმის უკმარისობა ნიადაგში შესამჩნევად ამცირებს მოსავალს და მცენარეთა წინააღმდეგობას არაკეთილნაყოფიერი პირობების მიმართ. ამიტომ მოპოვებული კალიუმის მარილების 90%-მდე გამოიყენება კალიუმიანი სასუქების სახით. მნიშვნელოვან კალიუმიან სასუქებს წარმოადგენენ: ნედლი მარილები, რომლებიც წარმოადგენენ დაფქვილ ბუნებრივ მარილებს, უპირატესად მინერალებს სილვინიტს NaCI·KCI და კაინიტს MgSO₄·KCI·3H₂O. ბუნებრივი კალიუმის მარილების გადამუშავების შედეგად მიღებული კონცენტრირებული სასუქებია KCI და K₂SO₄. პოტაშის K₂CO₃ შემცველი მერქნისა და ტორფის ნაცარი.

ქლორკალიუმი (KCI) მაღალპროცენტული თეთრი წვრილკრისტალური მარილია. მინარევების სახით შეიცავს ნარინჯისფერ და წითელ კრისტალებს. ფიზიოლოგიურად მჟავე სასუქია, ხასიათდება ჰიგროსკოპულობით. გამოიყენება ყველა კულტურაში. მიუხედავად იმისა, რომ ქლორს შეიცავს მცირე რაოდენობით, ქლორისადმი მგრძნობიარე კულტურებში (კარტოფილი, თამბაქო, ვაზი, ხახვი, კომბოსტო და სხვ.) მისი შეტანა სასურველია თესვის ან დარგვის წინ შემოდგომაზე ან გაზაფხულზე, რათა ამ პერიოდის ნალექების ზემოქმედებით ქლორი ჩაირეცხოს ქვედა ფენებში. კალიუმის გვარჯილა მოყვითალო რუხი ფერის კრისტალური, ნაკლებ ჰიგროსკოპული მარილია. გამოიყენება ყველა ტიპის ნიადაგზე ყველა კულტურაში. კალიუმთან ერთად სასუქში აზოტის შემცველობა ბევრად განაპირობებს მის მაღალ ეფექტს. კალიმაგნეზია კრისტალური მოთეთრო ფერის მარილია ყვითელი მინარევებით. ხასიათდება კარგი ფიზიკური თვისებებით, არის როგორც ფხვნილისებრი, ისე გრანულირებული. გამოიყენება ყველა კულტურაში. კალიუმ- მაგნიუმის კონცენტრატი რუხი ფერის გრანულირებული მარილია. ნაკლებ ჰიგროსკოპულია. ცეცხლ და ფეთქებად საშიშია, დაცული უნდა იქნეს შენახვის და უსაფრთხოების წესები. გამოიყენება ყველა კულტურაში, მათ შორის ქლორისადმი მგრძნობიარე კულტურებშიც. ნიტროფოსკა თეთრი მონაცრისფრო მარილია, არაჰიგროსკოპულია, ნორმალური შენახვის პირობებში არ იბელტება, გამოიყენება ერთწლიან და მრავალწლიან კულტურებში.

 

მნიშვნელოვანი ნაერთები

კალიუმის ბრომიდი - გამოიყენება მედიცინაში, როგორც ნერვული სისტემის დამამშვიდებელი საშუალება.

კალიუმის ჰიდროქსიდი (მწვავე ტუტე) - გამოიყენება ტუტე აკუმულატორებში და გაზების გაშრობისას.

კალიუმის კარბონატი (პოტაში) - გამოიყენება როგორც სასუქი მინის ხარშვისას.

კალიუმის ქლორიდი (სილვინი) - გამოიყენება როგორც სასუქი.

კალიუმის ნიტრატი (კალიუმის სელიტრა) - სასუქი, შავი დენთის კომპონენტი.

კალიუმის ქლორატი და პერქლორატი (ბერთოლეს მარილი) გამოიყენება ასანთის წარმოებაში, სარაკეტო დენთის, მანათობელი ჭურვების, ასაფეთქებელი ნივთიერებების წარმოებაში და გალვანოტექნიკაში.

კალიუმის ბიქრომატი (ქრომპიკი) - ძლიერი დამჟანგველი, გამოიყენება ”ქრომიანი ნარევის” მოსამზადებლად, რომელსაც იყენებენ ქიმიური ჭურჭლის რეცხვისას და ტყავის დამუშავებისას (სათრიმლავი). ასევე გამოიყენება აცეტილენის ქარხნებში აცეტილენის გასასუფთავებლად ამიაკისაგან, გოგირდწყალბადისა და ფოსფინისაგან.

კალიუმის პერმანგანატი - ძლიერი დამჟანგველი, გამოიყენება მედიცინაში, როგორც ანტისეპტიკური საშუალება და ასევე ჟანგბადის მისაღებად ლაბორატორიულ პირობებში.

ნატრიუმ-კალიუმის ტარტრატი გამოიყენება პიეზოელექტრიკის სახით.

კალიუმის დიჰიდროფოსფატი და დიდეიტეროფოსფატი მონოკრისტალების სახით ლაზერულ ტექნიკაში.

კალიუმის პეროქსიდი და კალიუმის სუპეროქსიდი გამოიყენება ჰაერის რეგენერაციისათვის წყალქვეშა ნავებში და იზოლირებულ აირწინაღებში (შთანთქავს ნახშირბადის დიოქსიდს და გამოყოფს ჟანგბადს ).

კალიუმის ფთორობორატი - მნიშვნელოვანი ფლუსია ფოლადების და ფერადი მეტალების მირჩილვისათვის.

კალიუმის ციანიდი - გამოიყენება გალვანოტექნიკაში (მოვერცხლვა, მოოქროვება), ოქროს მოპოვების დროს და ფოლადის ნიტროცემენტირებისას.

კალიუმი კალიუმის პეროქსიდთან  ერთად გამოიყენება წყლის თერმოქიმიური დაშლისას წყალბადად და ჟანგბადად.

 

 

ბიოლოგიური როლი

კალიუმი არის მნიშვნელოვანი ბიოგენური ელემენტი, განსაკუთრებით მცენარეულ სამყაროში. კალიუმის უკმარისობის დროს მცენარის ფესვი ვითარდება ძალიან ცუდად, მცირდება მოსავალი, ამიტომაც დაახლოებით 90% მოპოვებული კალიუმის მარილებისა გამოიყენება სასუქების სახით.

 

 კალიუმი ადამიანის ორგანიზმში

კალიუმს ძირითადად შეიცავს უჯრედები, ანუ 40-ჯერ მეტია ვიდრე უჯრედშორის სივრცეში. კალიუმი წარმოადგენს ძირითად უჯრედშიდა იონს, მაშინ როცა ნატრიუმი მთავარი უჯრედსგარეთა იონია. უჯრედის ფუნქციონირების პროცესში ჭარბი კალიუმი ტოვებს ციტოპლაზმას, ამიტომაც მნიშვნელოვანია კონცენტრაციის შენარჩუნება.

კალიუმი და ნატრიუმი არის ფუნქციონალურად დაკავშირებული ერთმანეთთან და ასრულებს სხვადასხვა ფუნქციებს. ამ ორი იონის ურთიერთქმედებას დიდი მნიშვნელობა აქვს უჯრედების იზოტონურობის შენარჩუნებისათვის. კალიუმის კატიონი, რომელიც წარმოქმნის და ინარჩუნებს უჯრედის ელექტრულ მემბრანულ პოტენციალს, არეგულირებს უჯრედშიდა ოსმოსურ წნევას, ასტიმულირებს გლიკოლიზის ფერმენტების აქტივობას, მონაწილეობს ცილებისა და გლიკოგენის მეტაბოლიზმში, თამაშობს მნიშვნელოვან როლს ნერვული იმპულსების გატარებაში, გააჩნია იმუნომოდულატორული მოქმედება.

კალიუმის იონები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ორგანიზმის გულ-სისხლძარღვთა და სხვა სისტემების ფუნქციების რეგულირებაში. კალიუმის ნაკლებობა ორგანიზმში შეიძლება გახდეს გულის კუნთის, კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის ფუნქციის მოშლის (პირღებინება, დიარეა), ნერვ-კუნთოვანი გამტარობის და ჩონჩხის მუსკულატურის კუმშვადობის დარღვევის მიზეზი.

რეკომენდირებული დღიური ნორმა კალიუმისა ბავშვებისათვის შეადგენს 600მგ-დან 1700მგ-მდე, მოზრდილებისათვის 1800მგ-დან 5000მგ-მდე. კალიუმისადმი მოთხოვნა დამოკიდებულია მთლიანად სხეულის წონაზე, ფიზიკურ აქტიურობაზე, ფიზიოლოგიურ მდგომარეობაზე და საცხოვრებელი ადგილის კლიმატზე.

კალიუმის ძირითად წყაროს კვების პროდუქტებიდან წარმოადგენს ბოსტნეული და ხილი, განსაკუთრებით მშრალი ხილი (ჭერმის ჩირი, ქიშმიში და სხვა). კალიუმი უხვადაა გარგარის ჩირში, ლეღვში, ფორთოხალში, ნესვში, ლობიოში, კივში, ბანანში, ყურძენში, ღვიძლში, რძეში, არაქისის კარაქში, კარტოფილში (500 გ კარტოფილი კალიუმის დღიურ მოთხოვნილებას მთლიანად აკმაყოფილებს).

კალიუმი საკმაო რაოდენობითაა თევზებში და რძის პროდუქტებში. თითქმის ყველა სახის თევზი შეიცავს კალიუმს, 100გ-ში 200მგ. კალიუმის შემცველობა თევზის სხვადასხვა სახეობაში არაერთნაირია. დიდი რაოდენობით კალიუმს შეიცავს ბოსტნეული, სოკო და ბალახები, თუმცა დაკონსერვებულ პროდუქტებში მისი შემცველობა გაცილებით ნაკლებია. ასევე დიდი რაოდენობით კალიუმს შეიცავს ტკბილეული, განსაკუთრებით შოკოლადი.

კალიუმის შეწოვა მიმდინარეობს სწორ ნაწლავში. კალიუმის ათვისებას ხელს უწყობს ვიტამინ B₆, ხოლო აფერხებს ალკოჰოლი.

უნდა აღინიშნოს, რომ კალიუმი განსაკუთრებით მოზარდებისათვის არის მნიშვნელოვანი, ასაკოვან ადამიანს კი მოთხოვნილება კალიუმზე შესამჩნევად უმცირდება. კალიუმი ნივთიერებათა ცვლის პროცესებში აქტიურად მონაწილეობს. გარდა ამისა, იგი აუცილებელია გულის კუნთის მუშაობისთვის. ადამიანის ორგანიზმში კალიუმი გულის მუშაობის აღმგზნებია, ელემენტი ნატრიუმი კი პირიქით, გულის მოქმედებას ამშვიდებს. ამიტომაა, რომ ორგანიზმი ცდილობს სისხლში ყოველთვის გააჩნდეს მარილების მუდმივი კონცენტრაცია.

კალიუმის ნაკლებობის დროს ვითარდება ჰიპოკალიემია. წარმოიშობა გულისა და ჩონჩხის მუსკულატურის მუშაობის დარღვევა. კალიუმის ხანგრძლივმა დეფიციტმა შეიძლება გამოიწვიოს მწვავე ნევროლოგია.

კალიუმის სიჭარბის დროს ვითარდება ჰიპერკალიემია, რომლისთვისაც ძირითად სიმპტომს წარმოადგენს სწორი ნაწლავის წყლული. ნამდვილმა ჰიპერკალიემიამ შეიძლება გამოიწვიოს გულის გაჩერება.

 

მიღება

კალიუმს, ისევე როგორც სხვა ტუტე მეტალებს, ღებულობენ ქლორიდების ან ტუტეების ნალღობის ელექტროლიზით. რადგანაც ქლორიდებისათვის დამახასითებელია მაღალი ლღობის ტემპერატურა (600-650 °C), ხშირად მიმართავენ ტუტის ნალღობის ელექტროლიზს, რომელსაც უმატებენ სოდას ან პოტაშს (12%-მდე). ქლორიდების ნალღობის ელექტროლიზის დროს კათოდზე წარმოიქმნება გამლღვალი კალიუმი, ხოლო ანოდზე - ქლორი:

K⁺ + e− → K

2Cl⁻ − 2e⁻ → Cl₂

ტუტის ელექტროლიზის დროს კათოდზე ასევე წარმოიქმნება გამლღვალი კალიუმი, ხოლო ანოდზე - ჟანგბადი:

4OH⁻ − 4e⁻ → 2H₂O + O₂

წყალი ნალღობიდან მალევე ორთქლდება. იმისათვის, რომ კალიუმი არ შევიდეს ურთიერთქმედებაში ქლორთან ან ჟანგბადთან, კათოდს ამზადებენ სპილენძისაგან და მის ქვემოთ ათავსებენ სპილენძის ცილინდრს. წარმოქმნილი გამლღვალი კალიუმი გროვდება ცილინდრში. ანოდსაც ასევე ამზადებენ ცილინდრის სახით ნიკელისაგან (ტუტის ელექტროლიზის დროს) ან კიდევ გრაფიტისაგან (ქლორიდების ელექტროლიზის დროს)

კალიუმის მიღების ამ ხერხებმა ვერ ჰპოვა გავრცელება ტექნიკური სიძნელეების გამო (დაბალი გამოსავლიანობა დენის მიხედვით, ტექნიკის უსაფრთხოების უზრუნველყოფის სიძნელე). ამჟამად კალიუმის სამრეწველო მიღება დაფუძნებულია შემდეგ პროცესებზე. 800 °C-ზე გამდნარ კალიუმის ქლორიდზე ატარებენ ნატრიუმის ორთქლს, ხოლო გამოყოფილ კალიუმის ორთქლს აკონდენსირებენ.

 

KCl + Na → NaCl + K

გამლღვალ კალიუმის ჰიდროქსიდსა და თხევად ნატრიუმს შორის ურთიერთქმედება მიმდინარეობს 440 °C-ზე ნიკელისაგან დამზადებულ სარეაქციო სვეტში.

KOH + Na → NaOH + K

 

 

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით