Mořská voda obsahuje přibližně 400 ppm draslíku. Má tendenci se usazovat, a proto většinou končí v sedimentech. Řeky obecně obsahují asi 2-3 ppm draslíku. Tento rozdíl je způsoben především velkou koncentrací draslíku v oceánských bazaltech. Žula bohatá na vápník obsahuje až 2,5 % draslíku. Ve vodě je tento prvek přítomen především jako ionty K+ (aq).
40K je přirozeně hojný radioaktivní izotop draslíku. Mořská voda obsahuje přirozenou koncentraci asi 4,5 . 10-5 g/l.
Jakým způsobem a v jaké formě reaguje draslík s vodou?
Draslík rychle a intenzivně reaguje s vodou za vzniku bezbarvého zásaditého roztoku hydroxidu draselného a plynného vodíku podle následujícího reakčního mechanismu:
2K (s) + 2H2O (l) -> 2KOH (aq) + H2 (g)
Jedná se o exotermní reakci a draslík se zahřívá tak, že hoří fialovým plamenem. Navíc vodík uvolněný při reakci silně reaguje s kyslíkem a vznítí se. Draslík reaguje s vodou pomaleji než rubidium, které je v periodické tabulce umístěno pod draslíkem. S vodou reaguje rychleji než sodík, který je v periodické tabulce umístěn výše.
Rozpustnost draslíku a jeho sloučenin
Draslík není rozpustný ve vodě, ale s vodou reaguje, jak bylo vysvětleno dříve. Sloučeniny draslíku mohou být rozpustné ve vodě. Příkladem je dichroman draselný s rozpustností ve vodě 115 g/l, manganistan draselný s rozpustností ve vodě 76 g/l, jodid draselný s rozpustností ve vodě 92 g/l a jodid draselný, kterého lze rozpustit dokonce až 1480 g v jednom litru vody.
Proč je draslík přítomen ve vodě?
Draslík se vyskytuje v různých minerálech, z nichž se může rozpouštět při zvětrávacích procesech. Příkladem jsou živce (ortoklas a mikroklin), které však nejsou pro výrobu sloučenin draslíku příliš významné, a chlorové minerály karnalit a sylvit, které jsou pro výrobní účely nejvýhodnější. Některé jílové minerály obsahují draslík. Přirozenými procesy se dostává do mořské vody, kde se usazuje především v sedimentech.
Elementární draslík se získává z chloridu draselného, ale pro svou rozsáhlou reaktivitu neslouží k mnoha účelům. Uplatňuje se ve slitinách a v organické syntéze.
Řada sloučenin draslíku, především dusičnan draselný, jsou oblíbená syntetická hnojiva. 95 % komerčně používaného draslíku se přidává do syntetických hnojiv. Pravidelně se používají také draselné soli a směsi sloučenin hořčíku a vápníku. Při regeneraci se uvolňují odpadní vody, které jsou nebezpečné při vypouštění do povrchových vod a které se obtížně čistí.
Draslík se používá při výrobě skla, aby bylo pevnější a pevné. Toto sklo se používá hlavně v televizních obrazovkách. Jiné sloučeniny draslíku se používají při výrobě tekutého mýdla, přidávají se do léků nebo nálevů nebo se používají ve fotografii či koželužství. Ve většině případů není draslík aktivní složkou, ale spíše vedlejším aniontem. To platí také pro použití chlorečnanu draselného v zápalkách a ohňostrojích a pro dusičnan draselný v prášku. Draselné hlinky jsou základem pro lepidlo na papír a používají se jako plnivo syntetického kaučuku.
Sloučeniny draslíku jsou nejreaktivnější základní chemické sloučeniny, což platí například pro hydroxidy a dusičnany draselné. Hydroxid draselný tvoří žíravou potaš a uplatňuje se v detergentech, změkčovadlech, zelených mýdlech, při odsiřování ropy a v absorbérech oxidu uhličitého.
Dalšími příklady použití sloučenin draslíku jsou jodid draselný pro měření oxidační kapacity vzorků odpadů, dichroman draselný pro měření oxidační kapacity organických látek v půdoznalství a biologickém čištění odpadních vod a dikyano-aureát draselný, což je extrémně toxická sloučenina zlata rozpustná ve vodě, která se uplatňuje pro technické zlacení. Sloučeniny draslíku se mohou dostat do odpadních vod prostřednictvím moči. Neobvyklou aplikací je zvýšení množství deště v suchých oblastech pomocí chloridu draselného. Uvolňuje se těsně pod mraky z letadel, stoupá vzhůru a zdvojnásobuje množství vlhkosti v mracích, což způsobuje, že začne silněji pršet.
Jelikož uvolňování draslíku ze skládek domovního odpadu je obvykle mimořádně vysoké, může se tato sloučenina uplatnit jako indikátor jiných toxických sloučenin v podzemních vodách.
Jaké jsou účinky draslíku ve vodě na životní prostředí?
Draslík je nutričním požadavkem téměř všech organismů, kromě řady bakterií, protože hraje důležitou roli v nervových funkcích.
Draslík hraje ústřední roli v růstu rostlin a často ho omezuje. Draslík z odumřelého rostlinného a živočišného materiálu je v půdě často vázán na jílové minerály, než se rozpustí ve vodě. V důsledku toho jej rostliny opět snadno přijímají. Orba může tento přirozený proces narušit. Proto se do zemědělských půd často přidávají draselná hnojiva. Rostliny obsahují v průměru asi 2 % draslíku (v sušině), ale hodnoty se mohou pohybovat od 0,1 do 6,8 %. Larvy komárů obsahují 0,5-0,6 % draslíku a brouci 0,6-0,9 % draslíku (v sušině). Draselné soli mohou kvůli vysoké osmotické aktivitě ničit rostlinné buňky.
Draslík je ve vodě slabě nebezpečný, ale díky své relativně vysoké pohyblivosti a nízkému transformačnímu potenciálu se poměrně rychle šíří. Toxicita draslíku je obvykle způsobena jinými složkami ve sloučenině, například kyanidem v kyanidu draselném.
Hodnota LD50 pro potkany je 5 mg/kg. Pro bromičnan draselný je to 321 mg/kg a pro fluorid draselný 245 mg/kg. Příklady hodnot LD50 pro vodní organismy zahrnují 132 mg/l pro ryby a 1,16 mg/l pro dafnie.
Jeden ze tří přirozeně se vyskytujících izotopů draslíku je 40K, který je radioaktivní. Existuje podezření, že tato sloučenina způsobuje modifikace genů rostlin a živočichů. Vzhledem ke svému přírodnímu původu však nemá třídu radioaktivní toxicity. Celkem existuje dvanáct nestabilních izotopů draslíku.
Jaké jsou zdravotní účinky draslíku ve vodě?
Draslík je pro nás nezbytnou součástí stravy a přijímáme ho asi 1-6 g denně při potřebě 2-3,5 g denně. Celkové množství draslíku v lidském těle se pohybuje někde mezi 110 a 140 g a závisí především na svalové hmotě. Po červených krvinkách a mozkové tkáni obsahují nejvíce draslíku svaly.
Zatímco jeho protějšek sodík je přítomen ve vnitrobuněčných tekutinách, draslík je přítomen především uvnitř buněk. Zachovává osmotický tlak. Poměr draslíku v buňkách a draslíku v plazmě je 27:1 a je regulován pomocí sodíko-draslíkových pump.
Mezi životně důležité funkce draslíku patří jeho úloha při nervových podnětech, svalových kontrakcích, regulaci krevního tlaku a rozpouštění bílkovin. Chrání srdce a tepny a může dokonce předcházet kardiovaskulárním onemocněním. Poměr sodíku a draslíku býval 1:16, nyní je asi 3:1, což zabraňuje především vysokému příjmu sodíku.
Nedostatek draslíku je poměrně vzácný, ale může vést k depresi, svalové slabosti, poruše srdečního rytmu a zmatenosti. Ztráta draslíku může být důsledkem chronického průjmu nebo onemocnění ledvin, protože fyzikální rovnováhu draslíku regulují ledviny. Pokud ledviny nepracují dostatečně, musí se omezit příjem draslíku, aby se zabránilo větším ztrátám.
Kontakt pokožky s kovy obsahujícími draslík má za následek žíravou korozi draslíku. Ta je nebezpečnější než kyselá koroze, protože pokračuje neomezeně. Žíravé draselné kapky velmi poškozují oči.
Příjem řady sloučenin draslíku může být obzvláště škodlivý. Při vysokých dávkách chlorid draselný narušuje nervové impulzy, což ruší prakticky všechny tělesné funkce a ovlivňuje především činnost srdce. Kalium hlinitý může způsobovat žaludeční potíže a nevolnost již při koncentraci 2 g, ve vyšších koncentracích může být žíravý a dokonce smrtelný. Uhličitan draselný je pro dospělé smrtelný při dávkách nad 15 g. Totéž platí pro vinan draselný při 1 g a pro kyanid draselný při pouhých 50 mg. Dichroman draselný je smrtelný při 6 až 8 g a 30 g dusičnanu draselného způsobuje těžkou intoxikaci, která může vyústit ve smrt. Hydroxid draselný může být vzhledem ke svému silně žíravému mechanismu smrtelný v koncentracích mezi 10 a 12 ml 15% žíraviny. Manganistan draselný se používá při bělení a dezinfekci a jeho koncentrace mezi 5 a 8 g je smrtelná.
Které technologie čištění vody lze použít k odstranění draslíku z vody?
Draslík lze z vody odstranit pomocí reverzní osmózy.
Draslík se používá při čištění vody. Například manganistan draselný je použitelný k oxidaci sloučenin obsažených ve vodě, například k odstranění železa nebo manganu, a k dezinfekci. To se však obecně nedoporučuje. Aplikace manganistanu draselného umožňuje stanovit oxidační kapacitu organických látek ve vodě. Obecně je tato hodnota vyšší než BSK. Dichroman draselný se používá pro stanovení CHSK.
Literatura a ostatní prvky a jejich interakce s vodou
.