Карбонаты калия (е501): история, польза, вред

Вред

В результате исследований доказано, что карбонат калия (формула К2СО3) наносит вред организму человека. Но справедливости ради нужно отметить, что опасен он только во взвешенном состоянии. Если он попадает в верхние дыхательные пути, то непременно вызовет сильнейшее раздражение и аллергическую реакцию. Могут также проявиться астматические приступы у больных с хронической формой.

Это вещество также вызывает местное раздражение и зуд, если попадает на влажные кожные покровы и слизистую рта и глаз. Проявляется и в форме экземы. Если порошок попадает на руки или лицо, его необходимо немедленно смыть водой.

Потребление

Производство калия и запасы на некоторых действующих рудниках (менее 2% мировых запасов) (как вK2О{\ displaystyle {\ ce {K2O}}}эквивалент) (2017 г., в млн тонн)
Страна	Производство	Резервы
Канада	12,0 (28,57%)	1000 (25,64%)
Россия	7,2 (17,14%)	500 (12,82%)
Беларусь	6,4 (15,24%)	750 (19,23%)
Китай	6,2 (14,76%)	360 (9,23%)
Германия	2,9 (6,90%)	150 (3,85%)
Израиль	2,2 (5,24%)	270 (6,92%)
Иордания	1,3 (3,10%)	270 (6,92%)
Чили	1,2 (2,86%)	150 (3,85%)
Испания	0,7 (1,67%)	44 (1,13%)
Соединенные Штаты	0,5 (1,19%)	210 (5,38%)
Объединенное Королевство	0,5 (1,19%)	40 (1,03%)
Бразилия	0,3 (0,71%)	24 (0,62%)
Другие страны	0,5 (1,19%)	90 (2,31%)

Удобрения

Калий является третьим по значимости питательным веществом для растений и сельскохозяйственных культур после азота и фосфора . Он использовался с древних времен как удобрение почвы (около 90% нынешнего использования). Элементарный калий не встречается в природе, потому что он бурно реагирует с водой. В составе различных соединений калий составляет около 2,6% земной коры по массе и является седьмым по распространенности элементом, по содержанию схожим с натрием, составляющим примерно 1,8% земной коры. Калий важен для сельского хозяйства, поскольку он улучшает удержание воды, урожай, питательную ценность, вкус, цвет, текстуру и устойчивость пищевых культур к болезням. Он широко применяется для обработки фруктов и овощей, риса, пшеницы и других зерновых, сахара, кукурузы, соевых бобов, пальмового масла и хлопка, все из которых обладают улучшающими качество свойствами питательных веществ.

Спрос на продукты питания и корма для животных был на подъеме с 2000 годом Соединенных Штатов Министерства сельского хозяйство «s Службы экономических исследований (ERS) приписывает тенденцию к среднегодовому приросту населения в 75 миллионов людей во всем мире. С географической точки зрения экономический рост в Азии и Латинской Америке в значительной степени способствовал увеличению использования калийных удобрений. Рост доходов в развивающихся странах также стал фактором роста использования калийных удобрений и удобрений. Имея больше денег в домашнем бюджете, потребители добавляли в свой рацион больше мясных и молочных продуктов. Этот сдвиг в режимах питания потребовал увеличения площади посевных площадей, внесения удобрений и кормления большего числа животных — все это требовало большего количества калийных удобрений.

После многих лет тенденции к росту в 2008 году использование удобрений замедлилось. Мировой экономический спад является основной причиной сокращения использования удобрений, падения цен и увеличения запасов.

Крупнейшими потребителями калия в мире являются Китай, США, Бразилия и Индия. Бразилия импортирует 90% необходимых ей калийных удобрений. Ожидается, что к 2022 году потребление калия для производства удобрений вырастет примерно до 37,8 млн тонн.

Импорт и экспорт калия часто указываются в эквиваленте K ₂ O , хотя удобрения никогда не содержат оксид калия как таковой, поскольку оксид калия является едким и гигроскопичным .

Другое использование

Помимо использования в качестве удобрения, хлорид калия важен во многих промышленно развитых странах, где он используется в переработке алюминия , в хлорщелочной промышленности для производства гидроксида калия, в гальванике металлов , буровом растворе для нефтяных скважин , таянии снега и льда, термообработка стали, в медицине для лечения гипокалиемии и умягчения воды . Гидроксид калия используется для промышленной очистки воды и является предшественником карбоната калия, некоторых форм фосфата калия, многих других калиевых химикатов и производства мыла. Карбонат калия используется для производства добавок к корму , цемента , огнетушителей., продукты питания, фотохимия и текстиль. Он также используется в пивоваренном пиве , фармацевтических препаратах, а также в качестве катализатора для синтетического каучука производства. Также в сочетании с кварцевым песком для производства силиката калия , иногда известного как жидкое стекло , для использования в красках и электродах для дуговой сварки . На эти виды использования, не связанные с удобрениями, приходится около 15% годового потребления калийных удобрений в Соединенных Штатах.

Запасные

Не существует заменителей калия как важного питательного вещества для растений и необходимого пищевого продукта для животных и людей. Навоз и глауконит (зеленый песок) являются источниками с низким содержанием калия, которые можно выгодно транспортировать только на короткие расстояния до посевных полей

Описание материала

Поташ (он же карбонат калия) представляет собой противоморозную добавку в виде порошка белого или светло-серого цвета, который применяется для более быстрого и качественного застывания раствора. Однако вещество используется для работы с раствором не только в зимнее, но и в летнее время.

Так выглядит порошок

Высолы на бетонной плоскости

Сфера применения

Дело в том, что зимой поташ актуально добавлять в смесь из тех соображений, что вода в растворе застывает, а вот летом происходит несколько иной процесс – влага быстро испаряется из смеси. То есть получается, что в обоих случаях бетон твердеет без нужного количества воды.

Но если добавить поташ в бетон, то вещество ускорит время твердения цемента и рабочая масса при любой температуре застынет нормально, полноценно и равномерно.

По сути, поташ – это щелок, который получают путем выпаривания влаги из древесной золы. Да и само слово переводится с немецкого языка, как горшок (пот) и зола (аш). Дело в том, что в средних веках вещество выпаривали в горшках.

Кроме всего прочего, материал применяется для изготовления стекла, жидкого мыла, удобрений.

Цена данного вещества сама по себе достаточно низкая, а если учесть, что порошка в раствор добавляют очень мало (примерно 2% от общего количества смеси), то применение поташа получается экономически выгодным.

Засыпка добавки в раствор

Обратите внимание на то, что использование карбоната калия в бетонных растворах позволяет экономить еще и на том, что допускается добавление в смесь цемента более низких марок.
Без потери уровня прочности бетонной конструкции. В целом материал очень востребован в нашей стране

Особенно в Сибири и в северных регионах, где большую часть года преобладают низкие температуры

В целом материал очень востребован в нашей стране. Особенно в Сибири и в северных регионах, где большую часть года преобладают низкие температуры.

Что же касается воздействия порошка на металлическую арматуру (которая имеется во многих ЖБИ), то с этим все в порядке – никакой коррозии и разъеданий стали из-за поташа не будет.

Материал не горит и не является опасным и токсичным грузом, поэтому его можно спокойно транспортировать своими силами и хранить в обычных складских помещениях.

Хранение карбоната натрия

Если же говорить о том, сколько конкретно добавлять порошка в кубический метр бетона, то тут стоит рассмотреть все подробнее – количество карбоната калия зависит от температуры на улице и от марки цемента.

Все данные приведены в таблице.

Марка раствора	М-50	М-100	М-150
Примерная температура окружающей среды	Количество поташа	Кол-во порошка	Кол-ва поташа
От 0 до -5 °C	9-11 кг.	17-20 кг.	20-24 кг.
От -6 до -10 °C	11-15 кг.	20-27 кг.	24-32 кг.
От -11 до -15 °C	15-18 кг.	27-34 кг.	32-40 кг.
От -16 до -20 °C	18-22 кг.	34-41 кг.	40-48 кг.
От -21 до -25 °C	22-28 кг.	41-51 кг.	48-60 кг.

Теперь о негативной стороне вопроса.

Ограничения использования

Инструкция использования данного вещества предполагает такие запреты:

Нельзя добавлять поташ в растворы, в составе которых имеется активный кремнезем.
Запрещается добавки в тот бетон, который в дальнейшем будет соприкасаться с известью или силикатным кирпичом.

Силикатный кирпич

Нельзя использовать раствор с добавлением поташа, если в дальнейшем изделие или конструкция будет эксплуатироваться в условиях повышенной влажности.
Не рекомендуется вещество и для приготовления крупнопористых смесей, керамзитобетона или растворов без песка.

Кроме того стоит помнить и о том, что поташ разъедает изоляцию проводов.

https://youtube.com/watch?v=4rpnx9QPaes

Историческая справка

Углекислый калий с давних времен назывался поташ. Слово это имеет латинское происхождение. Дословно его можно перевести так: потт — горшок, аш — зола. Вот такой получается интересный перевод – горшок золы. Почему такое странное название? Это связано со старинным способом его получения.

Большую популярность поташ приобрел в 17-19 веках. Он выступал как основной химический реагент. Его использовали практически во всех отраслях промышленности тех лет. В Российской империи небезызвестный своими новаторскими идеями Петр Первый ввел монополию на производство поташа в 1721 году. Сегодня же карбонат калия относится к 3-му классу опасных веществ. Его производят во многих странах.

Использование поташа: столетия назад и сейчас

Изначально, когда вещество только было обнаружено человеком, его оценили как эффективное средство для очистки и дезинфекции. После выщелачивания древесной смолы в водоемах, в них проще было отстирать ткани и очистить посуду от остатков пищи и жира. Позже было обнаружено свойство улучшения теста – после добавления поташа оно становилось более воздушным. Начиная примерно с 16 века, основными отраслями потребления углекислого калия стало изготовление стекла, мыловарение и выработка красящих веществ. Можно говорить о том, что поташ вышел на производственный уровень.

Сегодня сфера использования добавки Е501 значительно расширилась. Её можно обнаружить, например, в некоторых продуктах питания:

в шоколаде (используется как стабилизатор и эмульгатор, улучшающий структуру и предотвращающий появление белого налёта на шоколаде);
в продуктах из какао, сухом молоке, печенье, выпечке, хлебобулочных изделиях (выступает разрыхлителем, а в дрожжевом тесте является питательной средой для дрожжей);
в сгущённом молоке (стабилизирует консистенцию);
в джемах, мармеладе и варенье из цитрусовых (осуществляет регулирование кислотности);
в пряниках (вместо добавки Е500);
в безалкогольных напитках (действует как регулятор кислотности).

Фармацевтическая отрасль ценит карбонат калия за его дезинфицирующее действие: вещество включают в состав мазей, кремов и гелей с бактерицидным и противогрибковым эффектом, противочесоточных растворов.

При гипокалиемии гидрокарбонат калия назначается в составе комбинированной терапии вместе с натрия альгинатом или натрия цитратом.

Как и раньше, вещество используется как очиститель и компонент бытовой химии, жидкого мыла, различных дезинфекторов для рук и столовых приборов.

В сфере сельского хозяйства карбонат калия считается эффективным удобрением для почвы, кроме того, им обрабатывают и дезинфицируют помещения для животных: загоны, хлева, стойла.

Как компонент некоторых строительных материалов, Е501 обеспечивает их морозоустойчивость.

Производство

В промышленном масштабе гидроксид калия получают электролизом хлористого калия.

Возможны три варианта проведения электролиза:

электролиз с твердым асбестовым катодом (диафрагменный метод производства),
электролиз с полимерным катодом (мембранный метод производства),
электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод производства).

В ряду электрохимических методов производства самым легким и удобным способом является электролиз с ртутным катодом, но этот метод наносит значительный вред окружающей среде в результате испарения и утечек металлической ртути. Мембранный метод производства самый эффективный, но и самый сложный.

В то время как диафрагменный и ртутный методы были известны соответственно с 1885 и 1892 гг., мембранный метод появился сравнительно недавно — в 1970 гг.

Основной тенденцией в мировом производстве гидроксида калия в последние 10 лет является переход производителей на мембранный метод электролиза. Ртутный электролиз является устаревшей, экономически невыгодной и негативно действующей на окружающую среду технологией. Мембранный электролиз полностью исключает использование ртути. Экологическая безопасность мембранного метода заключается в том, что сточные воды после очистки вновь подаются в технологический цикл, а не сбрасываются в канализацию.

При использовании данного метода решаются следующие задачи:

исключается стадия сжижения и испарения хлора,
водород используется для технологического пара, исключаются газовые выбросы хлора и его соединений.

Мировым лидером в области мембранных технологий является японская компания «Асахи Касэй».

В России производство гидроксида калия осуществляется ртутным (ЗП КЧХК) и диафрагменным (Сода-Хлорат) методами.

Особенностью технологического оформления производства гидроксида калия является тот факт, что на аналогичных установках электролиза можно выпускать как едкое кали, так и каустическую соду. Это позволяет производителям без существенных капиталовложений переходить на производство гидроксида калия взамен каустической соды, производство которой не столь рентабельно, а сбыт в последние годы усложняется. При этом в случае изменений на рынке возможен безболезненный перевод электролизёров на производство ранее выпускавшегося продукта.

Примером перевода части мощностей с производства гидроксида натрия на гидроксид калия может служить ОАО «Завод полимеров КЧХК», начавший промышленный выпуск едкого кали на пяти электролизерах в 2007 году.

Терминология

Калий относится к соединениям калия и калийсодержащим материалам, чаще всего карбонату калия. Слово «поташ» происходит от Средний голландский «Potaschen«, обозначающее» горшечный пепел «, в 1477 году.Старый способ изготовления карбонат калия (K₂CO₃) был путем сбора или производства древесная зола (занятие зольные горелки ), выщелачивание золу, а затем выпаривание полученного раствора в больших чугунных горшках, в результате чего остался белый осадок, названный «зола». Примерно 10% от веса обыкновенного древесная зола может быть восстановлен в виде поташа. Позже, поташ стал широко применяться к солям калия природного происхождения и полученным из них коммерческим продуктам, хотя, скорее всего, он получил свое название (где он использовался) от аниона кислоты, который заменил карбонатную составляющую, обычное двусмысленное использование «поташа» для «калия».

В следующей таблице перечислены некоторые соединения калия, в традиционных названиях которых присутствует слово «поташ»:

Распространенное имя	Химическое название (формула)
Калийные удобрения	1942 г. карбонат калия (K₂CO₃); c.1950 любой один или несколько из хлористый калий (KCl), сульфат калия (K₂ТАК₄) или азотнокислый калий (KNO₃). Делает не содержать оксид калия (K₂O), которые не занимают растения. Однако количество калия часто указывается как K₂O эквивалент (то есть сколько было бы, если бы в K₂O form), чтобы можно было сравнивать яблоки с яблоками между различными удобрениями с использованием разных типов калийных удобрений.
Каустический калий или калийный щелок	гидроксид калия (КОН)
Карбонат калия, соли винного камня, или жемчужный пепел	карбонат калия (K₂CO₃)
Хлорат калия	хлорат калия (KClO₃)
Мюриат поташа (СС)	хлористый калий (KCl: NaCl = 95: 5 или выше)
Нитрат калия или селитры	азотнокислый калий (KNO₃)
Сульфат калия (СОП)	сульфат калия (K₂ТАК₄)
Перманганат калия	перманганат калия (KMnO₄)

Как производили поташ

Производили поташ из древесной золы и применяли на Руси, а больше в Германии, Польше, Голландии, Англии для мыловарения и стеклоделия. Дуб и ольха на лесных полянах пережигались в золу, которая растворялась в воде. Когда густота раствора достигала тестообразной консистенции, этим тестом обмазывали ольховые и дубовые поленья, которые и складывали в «буды» (кучи), пересыпая при этом каждый ряд поленьев новым слоем зольного теста. Башню поджигали, а пережженную расплавленную золу собирали в берестяные кули — это и был поташ.

Людей на майданы, или станы, требовалось очень много, так что зачастую крупнейшие из таких станов превращались в постоянные людские поселения, сооруженные из землянок. В частности, Ачкинская легенда (Ачка — село в Сергачском районе Нижегородской области) рассказывает, что, когда их прапрадедов на телегах везли на поташную каторгу, спереди и сзади каравана ехали вооруженные стрельцы.

Быт майданщиков обычно обустраивался так: выкапывалась яма глубиной примерно мужику по пояс, из жердей делали каркас, поверх которого клали крышу. Сверху землянка засыпалась толстым слоем дерна. Иногда кровли не выдерживали, заживо хороня под собою несчастных обитателей. Если позволяло время, строились и рубленые хижины-землянки, тоже присыпанные сбоку для тепла вынутым фунтом.

История открытия и изучения

Конечно, мы не знаем наверняка, кто первым получил калий, потому что он был известен еще в Древней Греции и Риме. Затем его отделили от золы и использовали для промывки. Любопытно, что его долгое время путали с другим веществом — бикарбонатом калия. Есть знакомые бикарбонат натрия, калий — вместе их называли просто щелочными или щелочными солями. Они начали выделяться в 18-19 веках. Впервые об этом стало известно в 1759 году, когда Андреас Маргграф установил, что сода является минеральной щелочью, а поташ — растительной. А в 1807 году Гэмфри Дэви установил химический состав каждого из этих веществ.

Первые известия о производстве калия относятся к XIV веку. Самое крупное из предприятий располагалось в Германии и Скандинавских странах. Карбонат калия использовался на мыловаренных заводах, в текстильной промышленности, в химчистках. В 15 веке к конкурсу присоединилась и Россия. До этого не умели отделить калий от золы, а просто вывозили продукты горения вместе, например, с мехами. Стекольная промышленность как внутри России, так и за рубежом тоже нуждалась в этом веществе. Спрос вырос, как и предложение.

Кстати, само название «поташ» буквально является ключом к разгадке того, как его получали в древности. Дело в том, что на латыни это звучит как поташ, который, в свою очередь, представляет собой сплав слов «ясень» и «горшок».

Производство

Все коммерческие калийные месторождения происходят из эвапорит отложения и часто закапываются глубоко под поверхностью земли. Калийные руды обычно богаты хлоридом калия (KCl), хлоридом натрия (NaCl) и другими солями и глинами, и их обычно получают обычными шахтными разработками с измельчением добытой руды в порошок. Другие методы включают в себя добычу методом растворения и методы выпаривания из рассолов.

В методе испарения горячая вода вводится в калий, который растворяется, а затем перекачивается на поверхность, где он концентрируется за счет испарения, вызванного солнечным излучением. Амин Затем реагенты добавляются либо к добытым, либо к выпаренным растворам. Амин покрывает KCl, но не NaCl. Пузырьки воздуха цепляются за амин + KCl и всплывают на поверхность, в то время как NaCl и глина опускаются на дно. Поверхность очищается от амина + KCl, который затем сушится и упаковывается для использования в качестве удобрения, богатого калием — KCl легко растворяется в воде и быстро становится доступным для питание растений.

Калийные месторождения можно найти по всему миру. В настоящее время месторождения разрабатываются в Канаде, России, Китае, Беларуси, Израиле, Германии, Чили, США, Иордании, Испании, Великобритании, Узбекистане и Бразилии. с наиболее значительными месторождениями, присутствующими в Саскачеван, Канада.

Сколько кому платили при производстве поташа

В зависимости от квалификации, майданщики делились на разные категории. Поливачи обмазывали и «поливали» золою полусметанные костры. Годовое жалованье каждого из них составляло 10—20 рублей, вдобавок харчи натурой: десять четвертей муки, четверть с полуосьминой крупы, осьмину толокна и три пуда соли. Может быть, именно оттуда пошла русская поговорка «с ним пуд соли съел», то есть провел зиму на майдане, на отдаленном лесном кордоне, куда тропинку от людских жилищ еще в ноябре вьюга замела.

«Будники» были наиболее многочисленной на стану группой поташной голытьбы. Они определенным образом складывали бревна в костры. Кроме устойчивости конструкций, от них требовалось соблюдать правильное чередование пород деревьев. Жалованьем будника в XVII столетии были 3—5 рублей в год, не считая харчей.

«Воштари» (возчики) доставляли бревна с лесосеки, а также свозили готовый поташ в кулях и бочках в барские амбары. Кроме питания, им полагалось по 3—4 рубля в год. Бочарам за бочки для экспортного продукта платили еще меньше — от двух с полтиною до трех целковых.

С апреля по ноябрь рабочие обитали в землянках, от постоянной близости к гигантским кострам и отсутствия сносной питьевой воды лопалась кожа на лицах и руках, а рабочий день тянулся от зари до зари. За какие-то полтора столетия лес был вырублен на сотни километров. В XVIII веке западноевропейские химики нашли способ получения поташа и тем самым спасли остатки припьянских лесов от окончательного истребления.

Применения поташа в истории

Итак, история исследования и использования такого вещества, как поташ, насчитывает не один век. Интересно, что он был известен еще древним римлянам. Они по достоинству оценили свойства данного вещества и использовали его для стирки. Именно они впервые подметили, что зола способна удалить даже сильные жирные пятна с вещей. Только спустя несколько веков этому нашли научное подтверждение. Оказывается, что поташ, попадая в воду, создает щелочную среду. Жирные вещества в ней просто напросто расщепляются.

Примечательно, что в больших объемах научились добывать карбонат калия уже в начале семнадцатого века. Такое производство по праву можно было назвать промышленным. Процесс его получения был трудоемок. Сначала строились большие каменные очаги. В них раздували сильный костер, поддерживая его дровами. Затем в специальном деревянном корыте смешивали сильно горячую воду и приготовленную древесную золу. Получался раствор, которым, как ни странно это звучит, поливали костер, следя, чтобы он не потух. Конечно, здесь требовалось мастерство и умение. Появились даже специальные люди обученные ремеслу, которых называли «поливала». Но как же получали сам поташ? Под костром, который долгое время периодически поливали раствором золы, появлялся слой карбоната калия. И чем больше по времени протекал этот процесс, тем наслоение было толще. Теперь только оставалось дождаться, пока он остынет. Потом его долбили и закатывали по небольшим бочкам. Но экономичным этот процесс нельзя было назвать. Чтобы получить один килограмм поташа уходил кубометр древесины.

Варианты упаковки для вещества: как перевозят и хранят карбонат калия

Обычно в заводских условиях добавку фасуют в мешки, контейнеры или барабаны. Мешки должны соответствовать некоторым требованиям: они должны быть либо пятислойными с ламинированным слоем внутри, либо многослойными бумажными с соответствующим подкладом, либо пропиленовыми, в которых также должен быть защитный внутренний слой.

Лучшие материалы месяца

Коронавирусы: SARS-CoV-2 (COVID-19)
Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: на сколько эффективны
Самые распространенные «офисные» болезни
Убивает ли водка коронавирус
Как остаться живым на наших дорогах?

Барабаны и коробки изготавливаются из гофрированного картона, а внутри имеют слой пищевого полиэтилена, который используется и для производства специальных контейнеров для перевозки и хранения Е501.

Углекислый калий или калия карбонат – одна из древнейших солей, известных человеку. Её, как компонент древесной золы, обнаружили ещё во 2 тысячелетии до нашей эры, и до сих пор применяют в самых различных сферах деятельности человека.

Добавка является разрешённой к использованию в Украине, России, государствах Европейского союза. Встретить её можно в продуктах питания (шоколаде, варенье, мармеладе, сгущённом молоке, продуктах из какао), а также в средствах для чистки, медикаментах и строительных материалах. Фермеры также применяют вещество для удобрения земель, обработки ран у домашнего скота, дезинфекции помещений, где содержатся животные.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Будем признательны, если воспользуетесь кнопочками:

Современные способы получения

Легче всего карбонат калия получить из щелочи в процессе выщелачивания водой золы из водорослей и злаков. Поташа больше всего содержится в растворимой составляющей растительных остатков. Еще сравнительно недавно принцип получения этого вещества был такой. В глиняный сосуд с маленьким отверстием на дне помещали золу. Затем ее утрамбовывали. Заливали строго отмеренным количеством горячей воды. Она должна была пройти через весь слой золы и стечь в емкость. Потом ее снова заливали в сосуд, так до тех пор, пока жидкость не приобретала густую консистенцию. Затем лишнюю воду выпаривали и после остывания получали поташ. Весь процесс был куда более экономичным, чем предыдущий. Требовалось уже не так много золы.

Сегодня это вещество получают в результате электролиза KCl. Это цепь сложных химических реакций. В итоге осуществляется гидролиз карбоната калия. Во взаимодействие вступают гидроксид К и углекислый газ. Формула реакции выглядит следующим образом: 2(КОН) + СО₂ → К₂СО₃ + Н₂О