Карбонат калия

Карбона́т ка́лия (углеки́слый калий, пота́ш, устар. кальцини́рованный пота́ш) — средняя соль калия и угольной кислоты с формулой Шаблон:Химическая формула. Белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Малотоксичен, относится к III классу опасности<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Тривиальное название соли пота́ш происходит от нид. potasch напрямую или через нем. Pottasche, фр. potasse<ref name="Andreev_P_P_1899">*Шаблон:Книга</ref>.

История

Природный поташ

Поташ — одна из солей, известных людям ещё в древности. Обычно поташ загрязнён различными примесями, поэтому не имеет такого чисто-белого цвета, как измельчённый карбонат калия. До XX века в Европе поташ был одним из важнейших промышленных химических реагентов. Его получали путём водной экстракции из растительной золы с дальнейшей очисткой до необходимого уровня. Производство было сосредоточено в местах, богатых лесом, в Европе, но, в основном, в России и Северной Америке.

В России Пётр I в 1721 году установил монополию на производство поташа: «Нигде никому отнюдь поташа не делать и никому не продавать под страхом ссылки в вечную каторжную работу» — с целью сбережения леса, поскольку вводил технологию производства поташа из «худых бочек, сучьев и прочих обрезков»<ref>Шаблон:Книга</ref>. До введения монополии крупнейшим центром производства поташа́ в XVII веке в России, а следовательно и в мире, были Нижегородский, Арзамасский и Муромский уезды с их богатыми лесами, уничтожавшимися по заимствованной из Литвы технологии и с привлечением литовских специалистов на зольных «майданах» или «будах» (будных станах)<ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Физические и химические свойства

При нормальных условиях выглядит как бесцветные или белые кристаллы (моноклинная модификация), плотностью 2,44 г/см³. При 420 °C переходит в гексагональную модификацию плотностью 2,27 г/см³. Плавится при 891 °CШаблон:Sfn.

При нагревании до 1200 °C разлагается на углекислый газ и оксид калия<ref>Шаблон:Книга</ref>:

<chem>K2CO3 -> K2O + CO2</chem>

Хорошо растворим в воде: 105,5 г/100 мл (0 °C), 110,5 (20 °C), 155,7 (100 °C), гигроскопичен. Образует несколько кристаллогидратов: KШаблон:SubCOШаблон:Sub·5H₂O, KШаблон:SubCOШаблон:Sub·1,5H₂O и KШаблон:SubCOШаблон:Sub·0,5H₂O, второй из них образуется при кристаллизации из водных растворов и хранении безводной формы на воздухе. Все перечисленные гидраты полностью обезвоживаются при 150—160 °CШаблон:SfnШаблон:Sfn.

Водные растворы карбоната калия присоединяют углекислый газ с образованием гидрокарбоната калияШаблон:Sfn.

<chem>K2CO3 + CO2 + H2O -> 2KHCO3</chem>

С двуокисью серы водные растворы реагируют с образованием гидросульфита калия и двуокиси углеродаШаблон:Sfn.

<chem>K2CO3 + 2SO2 + H2O -> 2KHSO3 + CO2</chem>

Получение

Карбонат калия получают:

• как побочный продукт получается при переработке нефелиновШаблон:Sfn.
• воздействием CO₂ на раствор гидроксида калияШаблон:Sfn:

<chem>2KOH + CO2 -> K2CO3 + H2O</chem>

• путём электролиза хлорида калия, в результате чего образуется гидроксид калия, который, вступая в реакцию с углекислым газом, образует воду и карбонат калия (см. выше).

Для использования в качестве удобрения поташ получают из щёлока при выщелачивании водой золы из злаков или водорослей, так как именно карбоната калия больше всего в растворимой части растительных остатков (белая «зола» от костра — в основном поташ). Принцип добычи: в глиняный обожжённый сосуд с небольшим отверстием на дне насыпали золу и слегка утрамбовывали. Потом его заливали определённым количеством воды. Воду, прошедшую через сосуд, тщательно собирали и ею заливали следующую партию. И так до тех пор, пока жидкость не приобретала сиропообразную консистенцию. После лишнюю жидкость выпаривали в металлической посуде и получали поташ.

Крупнейшим производителем поташа в России является АО «Пикалёвская сода» (Ленинградская область)<ref>Шаблон:Cite web</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref>.

Применение

Карбонат калия применяют:

• для изготовления жидкого мылаШаблон:Sfn;
• для производства пигментовШаблон:Sfn;
• для производства хрустального, оптическогоШаблон:Sfn или тугоплавкого стекла;
• для крашения;
• для выращивания сельскохозяйственных культур (соли калия являются хорошим удобрением для растений);
• в фотографии как элемент проявителейШаблон:Sfn;
• в качестве добавки в строительный раствор и бетон для понижения температуры замерзания (даёт белые пятна, поэтому разрабатываются специальные противоморозные присадки, не дающие разводов);
• для производства других соединений калияШаблон:Sfn: например, калиевой селитры для пороха;
• как поглотитель сероводорода при очистке газовШаблон:Sfn;
• как обезвоживающий агентШаблон:Sfn;
• в качестве средства экстренного пожаротушения (в продукте Firevase компании Samsung)
• зарегистрирован в качестве пищевой добавки E501.

Безопасность

Карбонат калия считается «общепризнанным безопасным» (GRAS) в США в качестве пищевой добавки для человека Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Он используется в качестве ароматизатора и адъюванта, питательной добавки, средства контроля рН или вспомогательного средства для обработки пищевых продуктов без каких-либо ограничений<ref>Шаблон:Cite web</ref>. В Европейском союзе карбонат калия указан в Постановлении Комиссии (ЕС) № 231/2012 в качестве разрешённой безопасной пищевой добавки и отнесён к категории «добавки, отличные от красителей и подсластителей»<ref>Regulation (EC) No 1333/2008 of the European Parliament and of the Council of 16 December 2008 on food additives, Europe Commission.</ref><ref>Шаблон:Cite web</ref>. Объединённый экспертный комитет ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам в 1965 году не стал устанавливать допустимое суточное потребление (ДСП) для карбоната калия, присвоив добавке статус «ДСП не определён»<ref>Шаблон:Cite web</ref>. Это происходит в тех случаях, когда в ходе исследований за животными и людьми не удаётся определить вредный уровень для здоровья, а значит нет необходимости регулировать количество добавки в пищевых продуктах.

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Публикация
• Шаблон:ХЭ

Ссылки

• ГОСТ Р 55053-2012. Добавки пищевые. Калия карбонаты Е501. Общие технические условия
• ГОСТ 10690-73.