Атом калия

11.01.2017

Атом К состоит из трех изотопов (распространенность, %): стабильные 39K (93,08) и 41K (6,91) и радиоактивный 40K (0,0119). Последний неустойчив (T1/2 = 1,3*10в9 лет) и, захватывая 40Ar, превращается в стабильный 40Ca, что сопровождается β- (1,32 МэВ) и γ-излучением (1,46 МэВ). Из короткоживущих радионуклидов в качестве радиоактивных индикаторов используются 45K и 43K (Т1/2 соответственно 13 и 24 ч), a 42K (Т1/2 = 12,5 лет) — в химии, биологии и др. Радиоизотопы 40K и 42K занимают второе место после Ra как источники природного радиоактивного фона и являются радио-токсичными.
Основное количество 40K поступает на Землю с метеоритным веществом (частицы массой до 10-14 г), возможно также за счет мантийного источника.
В периодической таблице К (bd02p6s1) расположен в I группе под Na, в 4-м периоде, граничит с Ca, а по диагонали — с Mg и Sr. Являясь элементом s-типа, он несколько отличается от Na и Li и особенно близок к Rb и Cs. Литофилен, валентность I, обладает высокой щелочностью и большим размером катиона, типичными для I группы. Имеет высокие гидролизуемость и окислительные потенциалы, восстановительную реакцию. Активно реагирует (более активно, чем Li и Mg) с O2 (оксиды, гидроксиды и др.), Н, S (сульфиды, полисульфиды), галогенами, образует соединения с Р, металлами (KPb2, KHg18, KZn13 и др.), а также хелатные, металлоорганические соединения и др. Типичные комплексные соединения неизвестны. Весьма характерны сульфаты, карбонаты и гидроксиды, но особенно галогениды. Сферическое строение аниона препятствует изоморфизму К с халькофильными металлами. Большинство соединений легко растворимы в воде. Свойственна высокая гидрофильность. Однако в отличие от Na, растворимость большинства солей К не является столь определяющей в его геохимии, для которой первостепенное значение приобретает биологический круговорот, сорбция и вхождение в состав глинистых минералов и вообще легкое сорбирование коллоидами.
Минералого-геохимическая формула для мантии Л93х7, для верхней земной коры O96C4. Для моделей Земли самое низкое количество К определено в первичной мантии (верхняя мантия 0,3% K2O), примитивной мантии — 0,018—0,02% K2O, в континентальной протокоре Земли — 0,175% К или 0,62% K2O; другие оценки его содержания таковы (K2O, %): в континентальной литосфере 1,8, гранитной оболочке 3,2, базальтовой 1,9, осадочной 2,1; архейской общей коре 0,9, верхней 1,8, послеархейской континентальной общей коре 1,1, верхней 3,4, нижней 0,28; максимальные различия предполагаются между океанической (0,6% K2O) и континентальной (2,4% K2O) корами. Установлена сходная направленность изменений содержаний K2O (%): океаническая базальтовая оболочка 0,19; континентальная кора верхняя 2,89, нижняя 0,63; осадочная оболочка континентальная 2,22, океаническая 1,29%.
В гидросфере К значительно уступает Na по всем параметрам (см. табл. 6, 11—13), а время его полного обмена в океане оценивается в 11 млн лет. Кларковые отношения Na/K в оболочках Земли снижаются от океанской гидро- (~29) и атмосферы (20) к океанической (4,3) и континентальной коре (2,8), осадочному слою (0,9) и биосу (~0,06).
В метеоритах К также литофилен; его средние содержания (г/т): хондриты обыкновенные — H 1065, L 1080, LL 1580; энстатитовые — E4 870, E5,6 710; углистые Cl 510, CН 432, CIII 500. В лунных породах содержания таковы (K2O, %): реголит (среднее) 0,16; базальт 0,10; анортозит 0,47.