§ 46. Щелочные металлы
Биологическая роль и применение соединений щелочных металлов
Ионы натрия и калия играют важную роль в жизнедеятельности организма человека и животных. В организме взрослого человека содержание натрия составляет около 150 г, а калия — около 250 г. Ионы натрия влияют на электролитный баланс клеток организма, участвуют в транспорте через мембраны клеток аминокислот, сахаров, неорганических и органических анионов, в образовании желудочного сока. Ионы калия определяют возбудимость и проводимость сердечной мышцы, участвуют в процессах передачи нервных импульсов. Литий способен регулировать активность ферментов.
Ионы калия необходимы для жизни растений. Они находятся в основном в клеточном соке, помогают синтезу белков и сахаров, накоплению углеводов, нормализуют процесс фотосинтеза, способствуют повышению механической прочности тканей, устойчивости к некоторым заболеваниям.
Соединения щелочных металлов нашли применение в разнообразных отраслях промышленности. К примеру, силикат лития необходим для изготовления прочной керамики. Cплав лития (7Li) с натрием служит эффективным теплоносителем в ядерных реакторах. Литий используют в металлургии лёгких сплавов, в производстве аккумуляторных батарей.
Нобелевская премия по химии за 2019 год присуждена Джону Гуденафу, Стэнли Уиттингему и Акире Йошино за разработку литий-ионных батарей. Литий-ионные батареи гораздо легче и компактнее, чем более ранние типы аккумуляторов. Они используются в мобильных телефонах, ноутбуках, кардиостимуляторах, электромобилях.
Из хлорида натрия получают гидроксид натрия, пероксид натрия, хлор, кальцинированную соду Na2CO3 и питьевую соду NaHCO3 (пищевая добавка Е500). Его также применяют в изготовлении моющих средств и медицинских препаратов.
Сульфат натрия используют в стекольной и кожевенной промышленности, производстве моющих средств и медицинских препаратов.
Силикат натрия Na2SiO3 получают сплавлением NaOH или соды с кремнезёмом:
Он необходим для изготовления жаропрочного, кислото- и гидроупорного бетона, огнеупорных красок, клеев, противопожарных покрытий по дереву (антипиренов), для укрепления слабых грунтов, в производстве электродов, для очистки растительного и машинного масел.
Гидроксиды натрия и калия используются для приготовления электролитов щелочных аккумуляторов, а также в производстве мыла, красок, целлюлозы.
Соли калия KCl, KNO3, K2CO3 — важные минеральные удобрения.