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中文名:鉀

外文名:金屬鉀

元素符號:K

原子量:39.0983管制類型:易制爆化學品

CAS號:7440-09-7

發現者:漢弗朗·戴維

鉀是一種銀白色的軟質金屬,熔點低,性質很活潑。是鹼金屬族的成員。鉀在自然界沒有單質形態存在,鉀元素以鹽的形式廣泛的分佈於陸地和海洋中,鉀也是人體肌肉組織和神經組織中的重要成分之一。

金屬鉀

原子序數:19

相對原子質量:39.0983,

屬週期系ⅠA族元素,為鹼金屬的成員。

歷史簡介

鉀鹽以硝石(硝酸鉀,KNO3),明礬(硫酸鋁鉀,KAl(SO4)2·12H2O),還有草木灰(碳酸鉀,K2CO3)的形式已經被認知了幾個世紀。它們被用於火藥,燃料和肥皂的製造。把含鉀物質還原為元素挫敗了早期的化學家,而且鉀被Antoine Lavoisier分類為“泥土”。由於鉀的活動性很強,難以用常用的還原劑(如碳)從鉀的化合物將金屬鉀還原出來。之後在1807年,漢弗萊·戴維電解熔融氫氧化鉀發現有金屬小球形成,這就是鉀。他注意到當把鉀扔到水里時,鉀會在水面上游動,並燃燒發出美麗的紫色的火焰。 [1]鉀的名稱來源於拉丁文kalium,原意是“鹼”。拉丁文名稱從阿拉伯文qali借來的。我國科學家在命名此元素時,因其活潑性在當時已知的金屬中居首位,故用“金”旁加上表示首位的“甲”字而造出“鉀”這個字。

元素來源

地殼

鉀的化合物早就被人類利用,由於鉀的化學性質極為活潑,所以鉀在自然界中只以化合物形式存在。人們古代就知道草木灰中存在著鉀草鹼(即碳酸鉀),可用作洗滌劑。硝酸鉀也被用作黑火藥的成分之一。鉀在地殼中的含量為2.59%,佔第七位。可用來提取鉀鹽的礦物有鉀鹽礦(KCl)、光鹵石(KCl·MgCl2·6H₂O)、雜鹵石(2CaSO4·K₂SO4·2H₂O )。分佈極廣的天然矽酸鹽礦物中也含有鉀,如鉀長石K[AlSi3O8]。 。在雲母、鉀長石等矽酸鹽中都富含鉀。

海洋

在海水中以鉀離子的形式存在,含量約為0.1%。鉀在海水中含量比鈉離子少的原因是由於被土壤和植物吸收多。在動植物體內也含有鉀。除了氧、氫、氯、鈉、鎂、硫、鈣之外,鉀在海水中的含量佔第六位。

人體

正常人體內約含鉀175克,其中98%的鉀貯存於細胞液內,是細胞內最主要的陽離子。

化學性質

鉀的化學性質比鈉還要活潑,僅比銫、銣的金屬性弱,僅比鋰、銫、銣活動性差。暴露在空氣中,表面覆蓋一層氧化鉀和碳酸鉀,使它失去金屬光澤(表面顯藍紫色),因此金屬鉀應保存在礦物油或氬氣中以防止氧化。鉀在空氣中加熱就會燃燒,它在有限量氧氣中加熱,生成氧化鉀;在過量氧氣中加熱,生成過氧化鉀和超氧化鉀的混合物;金屬鉀溶於液氨生成深藍色液體,可導電,實驗證明其中含氨合電子,鉀的液氨溶液久置或在鐵的催化下會分解為氫​​氣和氨基鉀。鉀的液氨溶液與氧氣作用,生成超氧化鉀,臭氧作用,生成臭氧化鉀。鉀與水、冰或雪的反應在-100攝氏度時仍反應非常猛烈,生成氫氧化鉀和氫氣,反應時放出的熱量能使金屬鉀熔化,並引起鉀和氫氣燃燒。鉀與氫氣發生反應,生成氫化鉀。鉀與氟、氯、溴、碘都能發生反應,生成相應的滷化物。鉀與氮氣共熱可生成不穩定的疊氮化鉀。與氨共熱,生成氨基鉀,並放出氫氣。鉀與汞形成鉀汞齊,是還原劑。鉀的常見氧化態為 1,但是也可以形成-1價的化合物,即鹼化物。金屬鉀很活潑,貯存和使用都要注意安全,由金屬鉀引起的火災,不能用水或泡沫滅火劑撲滅,而要用碳酸鈉乾粉。鉀離子能使火焰呈紫色,可用焰色反應和火焰光度計檢測。

製備方法

生產金屬鈉用的是電解法,但在生產金屬鉀中卻不能用此法,因為鉀太容易溶解在熔化的KCl中,無法分離收集。現在金屬鉀的生產方法都採用金屬鈉與氯化鉀的反應:Na KCl=K↑ NaCl(高溫)。鉀的沸點比鈉低,不斷地將鉀的蒸氣分離出去,就能使反應持續進行。用真空蒸餾法可將鉀的純度提高為99.99%。由於鉀比鈉貴, 在一般情況下都用鈉代替鉀,鉀鹽的用途就比較少。

同位素

已發現的鉀的同位素共有28種,包括從鉀32至鉀55,其中在自然界中存在的只有鉀39、鉀40和鉀41,其他同位素都是由人工製造。鉀40有放射性,是岩石和土壤中天然放射性本底的重要來源之一。

生理作用

攝入量

鉀可以調節細胞內適宜的滲透壓和體液的酸鹼平衡,參與細胞內糖和蛋白質的代謝。有助於維持神經健康、心跳規律正常,可以預防中風,並協助肌肉正常收縮。在攝入高鈉而導致高血壓時,鉀具有降血壓作用。


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