Глава V. Калий

Получение металла. Калий был получен Г. Дэви практически одновременно с натрием в 1807 г. Эти элементы - ровесники. Г. Дэви подвергал влажный кусок гидроксида калия электролизу, и металлический калий заявил о своих индивидуальных свойствах цветом пламени. Маленькие шарики расплавленного металла, появлявшиеся на катоде, при соприкосновении с воздухом загорались, но не желтым, как у натрия, а фиолетовым пламенем. Дэви назвал новый элемент "потассием". Буквально слово "пот-аш" значит "горшок-зола" - зола, получаемая в горшках. Этот термин употреблялся гораздо раньше открытия калия. Золу растений вываривали в горшках для получения щелочи (раствора карбоната калия), и слово "поташ" фигурирует в сочинениях химиков еще в XVI в. Поташ ценили не только как моющее средство, но и как сырье для выделки селитры, а следовательно, и пороха. В России уже при царе Алексее Михайловиче существовали большие заводы Б. И. Морозова, производившие поташ из древесной золы. Название "калий", ставшее общеупотребительным во многих странах, произведено от арабского "ал-кали" - щелочь.

Принципиально для получения калия вполне можно применить электролиз расплавленного хлорида или гидроксида, т. е. получить этот металл по тому же способу, что и натрий. Однако- металлический калий хорошо растворяется в расплавленной массе (расплаве) и к тому же чрезвычайно легко окисляется. Все это создает практические трудности, поэтому калий приходится получать иным методом. На расплавленный гидроксид калия действуют расплавленным металлическим натрием при 450 °С. Реакция протекает при смешивании потоков гидроксида калия и металлического натрия в специальных аппаратах, причем гидроксид стекает сверху вниз, а жидкая масса натрия подается снизу. Нет ничего удивительного в том, что стоимость металлического калия значительно выше стоимости натрия.

Металлический калий можно получить, применяя в качестве восстановителя и не такой дорогой, как натрий, металл - алюминий. Для этих же целей годится и кремний, который не является металлом, но при высоких температурах энергично соединяется с кислородом и обнаруживает свойство сильного восстановителя. Использование таких восстановителей ведет к успеху только при условии присутствия в смеси еще оксида кальция, весь процесс протекает при температуре около 900 °С в бескислородной среде (вакуум-термический способ). Уравнения реакций довольно сложны, например, процесс с участием алюминия выражается таким общим уравнением:

Наряду с калием, образуется хлорид кальция и алюминат кальция. В этом соединении алюминий ведет себя как кислотообразующий элемент (проявляет свойственную ему амфотерность): его оксид с оксидом кальция дает солеобразное соединение. Возможно, что реакция проходит через несколько стадий. Сначала алюминий восстанавливает оксид кальция, затем кальций отнимает хлор от хлорида калия и, наконец, оксид алюминия с избытком оксида кальция образует алюминат кальция.

Состояние в природе. Так же как и натрий, калий не встречается в природе в свободном состоянии, но, так же как и натрий, он широко представлен различными солями, содержащими ион К⁺. По распространенности соли калия уступают натриевым, но тем не менее встречаются и мощные отложения минералов сильвина КСl, сильвинита KCl·NaCl, карналлита KCl·MgCl₂·6H₂O, селитры KNO₃ и различных силикатов каинита KCl·MgSO₄·6H₂O. Особенно много калийных солей в районе Соликамска.

Соликамск - город на западном склоне Урала у реки Камы - издавна был известен как центр соляной промышленности. Основанный в 1430 г., этот город назывался сначала "Соль Камская" и в XVI и XVII вв. был крупным торговым центром. Позже его значение уменьшилось, но в XX в. после Великой Октябрьской революции Соликамск вернул себе прежнюю роль, но уже на иных основаниях.

В 1925 г. в районе Соликамска были открыты богатые залежи калийных солей, в которых остро нуждались сельское хозяйство и промышленность молодой Советской республики. Калийный комбинат, построенный в 1927 г., уже в 1933 г. выдал продукцию. В Соликамске соляная залежь сверху прикрыта слоями известняков, гипсовых пород, глины. Ниже располагаются пласты каменной соли, переслоенные залежами калиевых солей. Калий можно извлечь из морской воды (после удаления магния) с помощью сложного соединения - дипикриламината кальция. Ионы калия образуют в этом случае нерастворимый осадок.