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外觀
金属:银白色


钾的光谱线
概況
名稱·符號·序數 钾(Potassium)·K·19
元素類別 碱金属
·週期· 1·4·s
標準原子質量 39.0983(1)
電子排布

[] 4s1
2,8,8,1

钾的电子層(2,8,8,1)
歷史
發現 汉弗里·戴维(1807年)
分離 汉弗里·戴维(1807年)
物理性質
物態 固体
密度 (接近室温
0.862 g·cm−3
熔點時液體密度 0.828 g·cm−3
熔點 336.53 K,63.38 °C,146.08 °F
沸點 1032 K,759 °C,1398 °F
三相點 336.35 K(63 °C), kPa
熔化熱 2.33 kJ·mol−1
汽化熱 76.9 kJ·mol−1
比熱容 29.6 J·mol−1·K−1
蒸汽壓
原子性質
氧化態 +1
(强碱性)
電負性 0.82(鲍林标度)
電離能

第一:418.8 kJ·mol−1
第二:3052 kJ·mol−1
第三:4420 kJ·mol−1

更多
原子半徑 227 pm
共價半徑 203±12 pm
范德華半徑 275 pm
雜項
晶體結構

体心立方晶格

磁序 顺磁性
電阻率 (20 °C)72 Ω·m
熱導率 102.5 W·m−1·K−1
膨脹係數 (25 °C)83.3 µm·m−1·K−1
聲速(細棒) (20 °C)2000 m·s−1
楊氏模量 3.53 GPa
剪切模量 1.3 GPa
體積模量 3.1 GPa
莫氏硬度 0.4
布氏硬度 0.363 MPa
CAS號 7440-09-7
最穩定同位素

主条目:钾的同位素

同位素 豐度 半衰期 方式 能量MeV 產物
39K 93.26% 穩定,带20个中子
40K 0.015% 1.248(3)×109 β 1.311 40Ca
ε 1.505 40Ar
β+ 1.505 40Ar
41K 6.73% 穩定,带22个中子

拉丁文Kalium,英文:Potassium)是原子序数为19的化学元素化学符号K,银白色有光泽的1A族碱金属元素,质软,鉀和鈉化學性質相似。

性質[编辑]

钾的熔点硬度低,比更活泼,在空气中很快氧化。钾的密度小于水,大于煤油。鉀和水會產生劇烈反應(產生高温使自己熔成一個銀白色的球,釋放大量,使金属球在水面高速移動,氢气燃烧,可以看到紫藍色的火焰)生成氢氧化钾。钾可以和卤族、氧族元素反应,还可以使其他金属的盐类还原(熔融状态下),对有机物有很强的还原作用。 容易與反應 在表面形成紫色的氧化鉀

鉀有爆炸性易燃的性質,一般以汽油煤油封存。

发现[编辑]

1807年由英国化学家戴维首次用电解法从熔融氢氧化钾中制得金属钾,并定名。

名称由来[编辑]

拉丁文kalium源于阿拉伯文kali。kali是刺沙蓬一类的植物,古人焚烧这种植物,从灰烬中可以的到不纯的钾盐和钠盐混合物,进而和石灰水反映可以得到强碱溶液,因此alkali(al+kali)表示“碱”。后来永斯·贝采利乌斯就以此命名钾为kalium。

鉀英文名「potassium」則由「Potash」衍生而來。当时的人们焚烧木材,其灰烬用水浸泡,取上清液,在铜锅里煮沸除去水分,可得不纯的钾盐混合物,称为Potash(Pot-Ashes:pot锅,ash灰烬)。戴维使用的氢氧化钾就是从Potash转化而来的,因此将钾命名为potassium。

分布[编辑]

钾在自然界中只以化合物形式存在。在云母钾长石硅酸盐中都富含钾。钾在地壳中的含量约为2.09%,居第八位。在海水中以钾离子的形式存在,含量约为0.1%。钾在海水中含量比离子少的原因是由于被土壤植物吸收多。在动植物体内也含有钾。正常人体内约含钾175克,其中98%的钾贮存于细胞液内,是细胞内最主要的阳离子。

制备[编辑]

这种元素通过将其常见的氢氧化物进行电解而得到。將氢氧化钾卤化物进行熔融电解,再经真空蒸餾製得。 早期,由法国化学家給呂薩克泰纳尔发明的隔绝空气加强热于碳酸钾、碳粉、铁粉、明矾混合物的方法也被用于制备粗钾,并被用于当时的一种打火机中。

同位素[编辑]

已发现的钾的同位素共有16种,包括钾35至钾50,其中只有钾39钾41是稳定的,其他同位素都带有放射性

應用[编辑]

钾主要用作还原剂及用于合成中。钾的化合物在工业上用途很广。钾盐可以用于制造化肥肥皂。钾对动植物的生长和发育起很大作用,是植物生长的三大营养元素之一。

鉀金屬在工業上可作為較強的還原劑。鈉鉀合金在一些特殊冷卻設備中作為熱傳導的媒介。

对人体的影响[编辑]

營養代謝[编辑]

鉀是人體必需的礦物質營養素,是體細胞內主要的陽離子,體重70公斤的成年男性體內,鉀含量約3500mEq。飲食中的鉀離子在小腸中很容易被吸收。人體鉀離子主要流失途徑有80-90%是由腎臟經尿液排除,其餘10-20%是由糞便排出。腎臟對於鉀離子具有調控作用,藉以維持鉀離子濃度在正常範圍內。基於彌補身體的流失量以維持正常儲存及血漿濃度的平衡,成人每日的最小需要量為200 mg。含鉀豐富的食物包括乳制品、水果蔬菜、瘦内脏香蕉葡萄干等钾。飲食建議攝取量如下

美國DRI建議之鉀充足攝取量(Adequate Intake, AI)[1]
年齡 鉀充足攝取量 (公克/天)
嬰兒0-6個月 0.4
嬰兒7-12個月 0.7
兒童1-3歲 3.0
兒童4-8歲 3.8
9-13歲 4.5
14歲以上 4.7
孕婦 4.7
哺乳婦 5.1

钾可以调节细胞内适宜的渗透压体液的酸碱平衡,参與细胞蛋白质的代谢。有助于维持神经健康、心跳规律正常,可以预防中风,并协助肌肉正常收缩。在摄入高钠而导致高血压时,钾具有降血压作用。細胞對鉀的調節與鈉鉀泵(Na+/K+ pump )和鉀離子通道有關。

低血鉀(Hypokalemia)[2] [3][编辑]

人体钾缺乏可引起心跳不规律和加速、心电图异常、肌肉衰弱和烦躁,最后导致心跳停止。一般而言,身体健康的人,会自动将多余的钾排出体外。但肾病患者则要特别留意,避免摄取过量的钾。 導致低血鉀的原因包括:長期嘔吐、腹瀉、糖尿病酸中毒、神經性厭食症、長期營養不良、慢性酒精中毒、腎上腺腫瘤、燙傷、臨床上常見的電解質異常、吸收不良或血鉀過度流失、或使用某些藥物而使血中之鉀濃度不夠。輕度低血鉀(血清鉀濃度3.0-3.5meq/L)經常是沒有症狀;中度低血鉀(血清鉀濃度2.5-3.0meq/L)有非特異性的症狀像是虛弱、疲倦、便秘等;嚴重低血鉀(血清鉀濃度<2.5meq/L)可能發生肌肉壞死,甚至呼吸肌麻痺衰竭。補充鉀離子是治療低血鉀的最根本辦法。

高血鉀(Hyperkalemia)[4][编辑]

血中鉀離子濃度高於5.5 mEq/L時稱為高血鉀,可能因攝取過多、排泄減少、或因鉀離子由細胞內轉移至細胞外液等原因造成。一般以腎臟衰竭病患容易發生高血鉀。當人體發生高血鉀時,會有血壓降低、心律不整、心電圖改變、嚴重時會有心室纖維顫動、心跳停止。神經肌肉的症狀在早期為肌肉震顫、痙攣、感覺異常等情形,晚期則會有肌肉無力、弛緩性麻痺、呼吸停止。此外也會出現噁心、嘔吐、腸蠕動增加、腹瀉、腹絞痛等消化系統的症狀及少尿、無尿等泌尿系統的症狀。

遺傳性疾病[编辑]

  • 家族性低血鉀週期性無力症(familial hypokalemic periodic paralysis),為自體顯性遺傳疾病,相當罕見。突變的基因CACNL1A3是一種鈣離子通道。疾病的特徵是突然發生的肌肉麻痺與血清鉀濃度<2.5meq/L。血鉀減少的原因可能是大量攝取碳水化合物或鈉離子而誘發,會在24小時內自然消退,但有時會引起致命性心率不整。
  • Liddle's syndrome為隱性遺傳疾病。此遺傳異常會因為礦物皮質醛酮增高,影響到腎臟離子輸送活性,刺激集尿管細胞對鈉離子的再吸收,造成代謝性鹼中毒和低血鉀。
  • 巴特氏症候群Bartter's syndrome)為亨利氏環(loop of Henle)和近曲小管的鈉運輸蛋白(chloride-associated sodium transporters)失去活性或功能。

参考[编辑]

  1. ^ Institute of Medicine(2005)Dietary Reference Intakes for Water, Potassium, Sodium, Chloride, and Sulfate. pp. 186-268. National Academy Press, ISBN 0-309-53049-0
  2. ^ http://www.cgb.com.tw/j2j0/cus/cus1/hel/hel4/40003.jsp
  3. ^ http://www.labmed.org.tw/publish02_1.ASP?mno=280
  4. ^ http://www.cgb.com.tw/j2j0/cus/cus1/hel/hel4/40003.jsp