Хлорид калия

Хлорид калия — это бинарное неорганическое химическое соединение, калиевая соль соляной кислоты. Химическая формула — KCl. Представляет собой бесцветные кристаллы или белый кристаллический порошок без запаха. Хорошо растворим в воде, растворимость сильно зависит от температуры. В природе встречается в виде минералов сильвина и карналлита, а также входит в состав сильвинита. Является важнейшим калийным удобрением и широко используется в пищевой промышленности как заменитель поваренной соли, а также в медицине и химической промышленности.

История открытия и изучения

Хлорид калия был известен ещё в древности. Природные соли, содержащие калий, использовались для получения поташа (карбоната калия) — важного компонента для производства стекла и мыла. Однако выделение калия как химического элемента произошло лишь в 1807 году, когда английский химик Гемфри Дэви впервые получил металлический калий электролизом расплавленного гидроксида калия (KOH). Хлорид калия как индивидуальное соединение был подробно изучен в XIX веке в ходе развития химии и агрохимии. С развитием промышленного производства калийных удобрений в Германии (XIX век) и в России (XX век) хлорид калия стал одним из самых массовых химических продуктов.

Физические и химические свойства

Физические свойства

Молярная масса: 74,55 г/моль.
Плотность: 1,984 г/см³ (при 20 °C).
Температура плавления: 770 °C.
Температура кипения: 1420 °C (разлагается).
Растворимость в воде: 34,2 г/100 мл (при 20 °C), 56,7 г/100 мл (при 100 °C). Растворимость существенно возрастает с повышением температуры.
Кристаллическая решётка: кубическая гранецентрированная (типа NaCl).
Гигроскопичность: слабая, но при повышенной влажности может слеживаться.

Химические свойства

Хлорид калия — типичная ионная соль. В водном растворе диссоциирует на ионы K⁺ и Cl⁻. Вступает в реакции ионного обмена, например, с нитратом серебра (AgNO₃) с образованием белого творожистого осадка хлорида серебра (AgCl), что используется для качественного обнаружения хлорид-ионов. При электролизе водного раствора хлорида калия на катоде выделяется водород, на аноде — хлор, а в растворе накапливается гидроксид калия (KOH). При электролизе расплава образуются металлический калий и газообразный хлор. С концентрированной серной кислотой (H₂SO₄) реагирует с образованием гидросульфата калия и хлороводорода (при нагревании).

Способы получения

Основным промышленным источником хлорида калия являются природные калийные соли. Основные методы получения:

Галургический метод (кристаллизация): Основан на различной растворимости солей в воде при разных температурах. Измельчённую руду (сильвинит) обрабатывают горячим насыщенным раствором хлорида натрия. При охлаждении раствора из него кристаллизуется хлорид калия, так как его растворимость сильнее зависит от температуры, чем у NaCl.
Флотационный метод: Основан на различной смачиваемости частиц KCl и NaCl. Измельчённую руду обрабатывают в водной суспензии с добавлением реагентов-собирателей (амины), которые избирательно прилипают к частицам хлорида калия, делая их гидрофобными. Затем через суспензию пропускают пузырьки воздуха, которые выносят частицы KCl на поверхность в виде пены, которая затем собирается и высушивается.
Из природных рассолов: В некоторых регионах (например, на Мёртвом море) хлорид калия получают путём выпаривания природных соляных рассолов в специальных бассейнах-испарителях.

Применение

Сельское хозяйство (калийное удобрение)

Это основная область применения. На долю хлорида калия приходится около 90 % всего мирового потребления калийных удобрений. Калий является одним из трёх макроэлементов (N-P-K), необходимых для роста растений. Он регулирует водный баланс, активирует ферменты, способствует накоплению сахаров и крахмала, повышает устойчивость растений к засухе, болезням и полеганию. Хлорид калия вносят под большинство сельскохозяйственных культур, особенно под картофель, сахарную свёклу, подсолнечник, кукурузу, зерновые. Однако для некоторых культур, чувствительных к хлору (табак, виноград, цитрусовые, ягодные кустарники), предпочтительнее использовать бесхлорные калийные удобрения (сульфат калия, калимагнезия).

Пищевая промышленность

В пищевой промышленности хлорид калия зарегистрирован как пищевая добавка E508. Применяется:

Как заменитель поваренной соли (хлорида натрия) для людей, страдающих гипертонией и заболеваниями почек. Вкус хлорида калия более горьковатый, поэтому его часто смешивают с обычной солью.
Как желирующий агент (входит в состав некоторых желирующих смесей).
Как регулятор кислотности и стабилизатор.

Медицина

В медицине хлорид калия используется как лекарственное средство для восполнения дефицита калия в организме (гипокалиемии). Выпускается в виде растворов для внутривенного введения (капельно, строго под контролем врача) или таблеток. Применяется при лечении сердечно-сосудистых заболеваний (например, при мерцательной аритмии), при интоксикации сердечными гликозидами, при длительном приёме мочегонных препаратов. Передозировка хлорида калия (гиперкалиемия) опасна для жизни, так как может вызвать остановку сердца.

Химическая промышленность

Хлорид калия служит сырьём для получения других соединений калия:

Гидроксида калия (KOH) — электролизом раствора.
Металлического калия (K) — электролизом расплава или восстановлением.
Различных солей калия (нитрата, сульфата, карбоната).

Прочие применения

В буровых растворах для нефтегазовой промышленности (для стабилизации глинистых пород).
В составе реагентов-антиобледенителей (как добавка к хлоридам натрия и кальция для снижения температуры замерзания).
В лабораторной практике (как источник ионов калия и хлора, для приготовления буферных растворов, например, для калибровки pH-метров).

Влияние на здоровье и безопасность

Хлорид калия при попадании в организм в больших дозах может вызывать раздражение желудочно-кишечного тракта, мышечную слабость, нарушение сердечного ритма. При вдыхании пыли возможны раздражение дыхательных путей и кашель. Для работы с хлоридом калия в промышленности рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты (респираторы, перчатки, защитные очки). Пожаро- и взрывобезопасен. Относится к малоопасным веществам (4-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76).

Крупнейшие производители

Россия является одним из мировых лидеров по производству хлорида калия. Крупнейшие производители:

ПАО «Уралкалий» (г. Березники, Пермский край) — один из крупнейших в мире производителей калийных удобрений.
ПАО «Акрон» (Новгородская область) — производит хлорид калия как часть комплексных удобрений.
ОАО «Беларуськалий» (Республика Беларусь, г. Солигорск) — крупнейший производитель в Восточной Европе.

Интересные факты

В чистом виде хлорид калия не имеет запаха, но его растворы обладают солёным вкусом.
Природный минерал сильвин (KCl) часто имеет красноватую или розовую окраску из-за примесей оксидов железа.
В больших количествах хлорид калия используется для создания «соляных ванн» в галокамерах (соляных пещерах) для лечения заболеваний дыхательных путей, хотя чаще применяется хлорид натрия.
Смертельная доза хлорида калия для человека при пероральном приёме составляет около 30–50 граммов, однако при внутривенном введении опасная доза значительно меньше.

Источники

ГОСТ 4234-77 «Реактивы. Калий хлористый. Технические условия».
ГОСТ 4568-95 «Калий хлористый. Технические условия».
Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988.
Энциклопедия «Кругосвет» (статья «Калий»).
Данные Международной ассоциации производителей удобрений (IFA).
Официальные сайты ПАО «Уралкалий» и ОАО «Беларуськалий».

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →