2.3.2 Элементы к и Na вокруг нас. Применение. Содержание в воде и продуктах питания

Натрий и калий – очень распространенные элементы. Чуть более 2,5% земной коры приходится на натрий, и чуть меньше 2,5% на калий. «Калий» происходит от арабского «алкали» – зола, «натрий» – от «натрон» – сода.

Натрий образует 222 минерала, среди них: галит (хлорид натрия), натриевая или чилийская селитра (нитрат натрия), глауберова соль (десятиводный сульфат натрия), бура (десятиводный тертаборат натрия), аметист, жадий, лунный камень, лазурит. Среди нескольких сотен калийсодержащих минералов: калиевая селитра (или просто селитра, нитрат калия), ортоглаз (двойная соль кремниевой кислоты, К₂Аl₂Si₆O₁₆ или К₂ O ∙ Аl₂O₃ ∙ 6SiO₂), поташ (карбонат калия), сильвинит (mКСl ∙ nNаСl), каинит (КСl ∙ МgSO₄∙3H₂O), нефрит, лазурит и др. В нашей стране находятся самые богатые в мире месторождения калийных удобрений в районе Соликамска. Несмотря на широкое распространение этих элементов в соединениях, в чистом виде эти металлы получить достаточно трудно, т.к. они очень активны. Получают их, в основном, электролизом. Соли легко растворяются и уносятся в море, в почвах их мало, почвы обедняются. Из-за того, что ионы калия легко поглощаются коллоидными частицами почвы, содержание этого элемента в морской воде в 50 раз меньше, чем натрия [147]. Растения чаще страдают от избытка натрия и недостатка калия. Засоленные почвы (содержащие много натрия), улучшают гипсованием:

[Почва]Na⁺ + CaSO₄ ↔ [Почва]Ca²⁺ + Na₂SO₄.

В дальнейшем растворимые соли натрия вымываются из почвы осадками. Калий в растениях в основном находится в молодых растущих клетках, клеточном соке, и способствует быстрому накоплению углеводов. В качестве калийных удобрений используют калий хлористый (хлорид калия и натрия) и калий сернокислый (сульфат калия), печную золу, цементную пыль, органические удобрения, сложные и сложно-смешанные удобрения.

На концентрацию натрия в воде конкретного региона, помимо гидрогеологических условий, вида промышленности, влияет и время года. Концентрация его в питьевой воде обычно не превышает 50 мг/дм³; в речных водах колеблется от 0,6 до 300 мг/дм³ и даже более 1000 мг/дм³ в местностях с засоленными почвами (для калия не более 20 мг/дм³), в подземных – может достигать нескольких граммов и десятков граммов в 1 дм³ на больших глубинах (для калия – аналогично). Уровни натрия выше 50 мг/дм³ вплоть до 200 мг/дм³ могут быть также получены в результате водоподготовки, особенно в процессе натрий-катионитного умягчения [290].

Человеческий организм на 0,35% состоит из элементов калия и на 0,15% из натрия.

Главный пищевой источник натрия – поваренная соль, вводимая в продукты в процессе промышленного производства пищи и при приготовлении пищи дома, досаливании ее при употреблении. К продуктам, содержащим много поваренной соли, относятся (в мг/100 г): соленые, копченые, маринованные, консервированные изделия (500–10000), колбасные изделия (400–1000), сыры (≈1000). Вместе с тем натрий содержится во многих других продуктах: мясе, рыбе (≈1000), хлебе (≈1000), крупах, овощах (≈1000).

Важно подчеркнуть, что в овощах и фруктах существенно выше содержание калия, чем натрия. Калия (в мг/100 г) в картофеле 550–600, изюме 860, какао 2400, шоколаде 535. Для восполнения источников калия рекомендуют есть курагу (более 2000 мг/100 г) или изюм (≈ 1000 мг/100 г).

Суточное потребление натрия с питьевой водой даже при повышенных концентрациях в 15–30 раз ниже, чем с пищей, и не может вызывать существенный дополнительный эффект [290]. СанПиН 10-124 99 ограничивает содержание натрия в питьевой воде величиной ПДК 200 мг/дм³; по калию ограничения не приводятся.

При обогащении продуктов калием в России разрешено использование соединений: адипат калия Е357, бензоат калия Е212, ацетаты калия Е261, аскорбат калия Е303, алюмосиликат калия Е555,альгинат калия Е402, 5-гуанилат калия Е628, 5-инозинат калия Е632, изоаскорбат калия Е317, гидрокарбонаты калия Е501, лактат калия Е326, малаты калия Е351, нитрат калия Е252, нитрит калия Е249, пиросульфит калия, Е224, полифосфат калия Е452, пропионат калия Е283, сахаринат калия Е954, силикат калия Е560, К-олеат Е470а, сорбат калия Е202, сульфаты калия Е515, сульфиты калия Е225, тартраты калия Е336, ферроцианид калия Е536, формиат калия Е237, фосфаты калия Е340, фумараты калия Е366, хлорид калия Е508.

Не все указанные соли одинаково безопасны, некоторые имеют допустимые количественные ограничения [219].

Как источники гомеопатических элементов возможно использование следующих минералов:

- нефрит (он же жад, или жадеит) – моноклинный силикат алюминия, часто с добавлением кальция и железа;

- лазурит (изометрический силикат натрия с включением кальция, алюминия и серы);

- лунный камень – калиевый силикат алюминия, иногда с добавками натрия.

Глауберова соль приводит к повышению осмотического давления в кишечнике, всасыванию воды и усилению перистальтики, поэтому применяется в качестве слабительного средства. Бура применяется наружно как антисептическое средство. Хлорид натрия (поваренная соль) в медицине применяется для ингаляций, ванн. Его 0,9% (1,15 М) раствор называется «физиологическим» и применяется в медицине для внутривенных вливаний, на пищевых предприятиях – в микробиологических лабораториях для приготовления разведений микроорганизмов. Гипертонический раствор – для очищения ран. В домашних условиях используют довольно концентрированный раствор (≈10% – столовая ложка соли на стакан воды) для полосканий.

Гидрокарбонат натрия (пищевая сода) – буферная соль – поддерживает кислотно-щелочное равновесие в жидких средах организма. Гидрокарбонат натрия вследствие гидролиза проявляет слабощелочные свойства и применяется при повышенной кислотности желудочного сока, изжоге и других заболеваниях. Наружно применяется при ожогах, для полосканий, промываний, ингаляций при насморке, конъюктивитах, стоматитах, ларингитах и т.д.

Обычное стекло, в основном, состоит из силиката натрия.

Калиевая селитра применяется при производстве пороха. Натриевая селитра для этого не подходит, потому, что легко впитывает влагу из воздуха, а сырой порох для стрельбы не годится. Нитрат калия формируется в разлагающихся выделениях животных, поэтому до появления современной химии специальные государственные служащие регулярно осматривали конюшни и погреба в поисках кристаллов, обеспечивающих обороноспособность армии [6].

Гидроксид натрия (едкий натр) является самым дешевым и доступным из сильных оснований, поэтому широко применяется в промышленности, в частности как моющее средство (каустическая сода). Большие объемы гидроксида натрия применяются для преобразования древесины в вискозу или бумагу. Гидроксид калия (едкое кали) используется в качестве электролита в щелочных аккумуляторах. Пероксид натрия Na₂O₂ и надпероксид калия KO₂ используют в замкнутых пространствах, например, подводных лодках, для регенерации воздуха. Если воздух пропустить через перекись натрия, углекислый газ в нем заменяется на кислород.

Ядовитые цианистый калий и натрий используется для извлечения золота и серебра из руд, для получения многих органических веществ. В промышленных масштабах цианиды получают при взаимодействии аммиака, кокса и чистых металлов при температуре около 800ºС. Хлорат калия (бертолетова соль) – в спичечном производстве и пиротехнике. Гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) – как протрава при крашении тканей. Хромпик – оранжевые кристаллы дихромата калия используют в производстве красителей и в составе хромовой смеси, которую применяют для мытья стеклянной посуды во всех лабораториях.

В человеческом организме содержится примерно 70 г натрия и 250 г калия, при этом концентрация ионов калия внутри клетки примерно в 35 раз выше, чем вне ее, а концентрация ионов натрия во внеклеточной жидкости в 15 раз больше, чем внутри клетки.