海水には約400ppmのカリウムが含まれています。 沈殿しやすく、その結果、ほとんどが沈殿物に行き着きます。 河川は一般に2～3ppm程度のカリウムを含んでいます。 この違いは、主に海洋玄武岩にカリウムが多く含まれていることに起因しています。 カルシウムの豊富な花崗岩は、最大2.5％のカリウムを含んでいます。 水中では主にK+ (aq)イオンとして存在します。
40Kは天然に多く存在するカリウムの放射性同位体です。 海水には、自然界で約4.5 . 10-5 g/Lです。
カリウムはどのような方法で、どのような形で水と反応するのでしょうか。
カリウムは次の反応機構により、水と急速かつ激しく反応し、無色の塩基性水酸化カリウム溶液と水素ガスを生成します：
2K (s) + 2H2O (l) -> 2KOH (aq) + H2 (g)
これは発熱反応で、カリウムは紫の炎を上げて燃えるように加熱されます。 また、反応中に放出された水素は酸素と強く反応し発火する。 カリウムは、周期律表でカリウムの下に位置するルビジウムよりも、水との反応が遅い。
カリウムとカリウム化合物の溶解度
カリウムは非水溶性だが、先に説明したように水と反応する。 カリウムの化合物は水溶性である場合があります。 例えば、水溶性115g/Lの重クロム酸カリウム、水溶性76g/Lの過マンガン酸カリウム、水溶性92g/Lのヨウ化カリウム、1リットルの水に1480gまででも溶解するヨウ化カリウムがある。
なぜカリウムは水中に存在するのか？
カリウムはさまざまな鉱物中に存在し、風化作用によってそこから溶け出すことがある。 たとえば、長石（斜長石と微斜長石）はカリウム化合物の生産にはあまり重要ではありませんが、塩素鉱物のカルナライトとシルバイトは生産目的に最も適しています。 粘土鉱物の中にはカリウムを含むものがある。
塩化カリウムから単体のカリウムが抽出されるが、反応性が高いため、あまり利用されない。
硝酸カリウムを中心とする多くのカリウム化合物は、合成肥料として人気があります。商業的に適用されるカリウムの95%は合成肥料に添加されています。 また、カリウム塩やマグネシウムとカルシウムの混合物も定期的に使用されている。
カリウムはガラスの製造に使われ、ガラスを強く、硬くするために使われます。 このガラスは主にテレビ画面に使われています。 その他のカリウム化合物としては、液体石鹸の製造に使われたり、薬や輸液に添加されたり、写真やなめし革に使われたりします。 ほとんどの場合、カリウムは有効成分ではなく、隣接するアニオンである。 これはマッチや花火の塩素酸カリウムの用途や、粉体の硝酸カリウムの用途にも当てはまります。
カリウム化合物は最も反応性の高い塩基性化合物であり、例えば水酸化カリウムや硝酸カリウムがこれにあたります。 水酸化カリウムは苛性カリを形成し、洗剤、柔軟剤、グリーンソープ、石油の脱硫、二酸化炭素吸収剤などに応用されています。
カリウム化合物の他の応用例としては、廃棄物サンプルの酸化力測定に用いられるヨウ化カリウム、土壌科学や生物学的排水処理における有機物酸化力測定に用いられる重クロム酸カリウム、非常に毒性の高い水溶性金化合物で技術用金めっきに用いられるジシアノオウレイトカリウムが挙げられます。 カリウム化合物は尿を通して排水に混入する可能性がある。 変わったところでは、塩化カリウムで乾燥地帯の雨量を増やすという用途がある。 飛行機から雲の真下に放出され、上昇し、雲の中の水分量を2倍にし、雨を強く降らせる。
家庭ごみの埋立地からのカリウムの放出は通常例外的に多いので、この化合物は地下水中の他の毒性化合物の指標として応用されるかもしれない。
水中のカリウムの環境影響とは？
カリウムは神経機能に重要な役割を果たすため、ほぼすべての生物に必要な食事ですが、多くのバクテリアは、
カリウムは植物の成長において中心的役割を果たし、それを制限することが多いのです。 植物や動物の死骸に含まれるカリウムは、水に溶ける前に土壌中の粘土鉱物と結合していることが多い。 その結果、再び植物に取り込まれやすくなります。 耕作はこの自然なプロセスを乱す可能性がある。 そのため、農業用土壌にはカリウムの肥料がよく使われる。 植物には平均して約2％のカリウム（乾燥質量）が含まれていますが、0.1～6.8％の範囲で変動することがあります。 蚊の幼虫には0.5～0.6％、甲虫には0.6～0.9％のカリウムが含まれています（乾燥質量）。 カリウム塩は浸透圧活性が高いため、植物細胞を殺すことがあります。
カリウムは水中での有害性は弱いですが、比較的高い移動性と低い変質能のため、かなり急速に拡散します。 カリウムの毒性は通常、化合物中の他の成分、例えば青酸カリ中のシアンによって引き起こされます。
ラットのLD50値は5mg/kgです。 臭素酸カリウムの場合は321mg/kg、フッ化カリウムの場合は245mg/kgである。 水生生物のLD50値は、魚類で132mg/L、ミジンコで1.16mg/Lです。
天然に存在する3つのカリウム同位体のうちの1つが40Kで、これは放射性物質です。 この化合物は、植物や動物の遺伝子に変化を与えることが疑われています。 しかし、自然界に存在するため、放射性毒性分類はありません。 不安定なカリウム同位体は全部で12種類あります。
水中のカリウムの健康への影響は？
カリウムは私たちの食生活に必要で、1日に1～6g程度を必要量として摂取しているのですが、2～3.5gは必要量です。 人体内のカリウム総量は110～140gの間にあり、主に筋肉量に依存します。 赤血球や脳組織に次いで、筋肉に多く含まれています。
相手のナトリウムが細胞内液に存在するのに対し、カリウムは主に細胞内に存在します。 浸透圧を維持する。 細胞内のカリウムと血漿中のカリウムの関係は27：1で、ナトリウム-カリウムポンプによって調節されています。
カリウムの重要な機能には、神経刺激、筋収縮、血圧調節、タンパク質溶解の役割があります。 心臓や動脈を保護し、心血管系疾患を予防する可能性もあります。 ナトリウムとカリウムの関係は、かつては1：16でしたが、現在は約3：1となっており、主にナトリウムの大量取り込みを防いでいます。
カリウムが不足することは比較的まれですが、うつ病、筋力低下、心拍障害、錯乱などを引き起こすことがあります。 カリウムの損失は、慢性的な下痢や腎臓病の結果である可能性がありますが、これは物理的なカリウムのバランスが腎臓によって調整されているためです。 腎臓の働きが不十分な場合は、カリウムの摂取を制限して、損失が大きくならないようにしなければなりません。
カリウム金属と皮膚が接触すると、苛性カリによる腐食が発生します。 これは酸による腐食よりも危険で、無制限に続くからです。 苛性カリを滴下すると、目に大きなダメージを与える。
多くのカリウム化合物の摂取は、特に有害であると考えられる。 高用量の塩化カリウムは神経インパルスを妨害し、事実上すべての身体機能を中断させ、主に心臓の機能に影響を及ぼす。 ミョウバンカリウムは2gという低濃度でも胃の不調や吐き気を催すことがあり、高濃度では腐食性があり、致死的な場合もある。 炭酸カリウムは15g以上で成人に致死量、酒石酸カリウムは1g、シアン化カリウムは50mgで同様に致死量となる。 重クロム酸カリウムは6～8gで致死量となり、硝酸カリウムは30gで重度の中毒を起こし、死に至ることもある。 水酸化カリウムは腐食性が強いので、15％苛性ソーダで10～12mlの濃度で致死することがある。 過マンガン酸カリウムは漂白や殺菌に応用され、5～8gで致死量となります。
水からカリウムを除去するためにどのような浄水技術が応用できますか？
カリウムは逆浸透によって水から除去できるかもしれません。 例えば、過マンガン酸カリウムは、鉄やマンガンの除去など水系化合物の酸化や殺菌に適用されます。 しかし、これは一般的には推奨されません。 過マンガン酸カリウムを適用すると、水中の有機物の酸化能力を測定することができます。 一般的にこれはBODを超える。 重クロム酸カリウムはCOD測定のために適用される。
文献と他の元素と水との相互作用
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