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外觀
金屬:銀白色


鉀的光譜線
概況
名稱·符號·序數 鉀(Potassium)·K·19
元素類別 鹼金屬
·週期· 1·4·s
標準原子質量 39.0983(1)
電子排布

[] 4s1
2,8,8,1

鉀的電子層(2,8,8,1)
歷史
發現 漢弗里·戴維(1807年)
分離 漢弗里·戴維(1807年)
物理性質
物態 固體
密度 (接近室溫
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
(強鹼性)
電負性 0.82(鮑林標度)
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

體心立方晶格

磁序 順磁性
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

主條目:鉀的同位素

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

拉丁文Kalium,英文:Potassium)是原子序數為19的化學元素化學符號K,銀白色有光澤的1A族鹼金屬元素,質軟,鉀和鈉化學性質相似。

性質[編輯]

鉀的熔點硬度低,比更活潑,在空氣中很快氧化。鉀的密度小於水,大於煤油。鉀和水會產生劇烈反應(產生高溫使自己熔成一個銀白色的球,釋放大量,使金屬球在水面高速移動,氫氣燃燒,可以看到紫藍色的火焰)生成氫氧化鉀。鉀可以和鹵族、氧族元素反應,還可以使其他金屬的鹽類還原(熔融狀態下),對有機物有很強的還原作用。 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。

發現[編輯]

1807年由英國化學家戴維首次用電解法從熔融氫氧化鉀中製得金屬鉀,並定名。

名稱由來[編輯]

拉丁文kalium源於阿拉伯文kali。kali是刺沙蓬一類的植物,古人焚燒這種植物,從灰燼中可以的到不純的鉀鹽和鈉鹽混合物,進而和石灰水反映可以得到強鹼溶液,因此alkali(al+kali)表示「鹼」。後來永斯·貝采利烏斯就以此命名鉀為kalium。

鉀英文名「potassium」則由「Potash」衍生而來。當時的人們焚燒木材,其灰燼用水浸泡,取上清液,在銅鍋里煮沸除去水分,可得不純的鉀鹽混合物,稱為Potash(Pot-Ashes:pot鍋,ash灰燼)。戴維使用的氫氧化鉀就是從Potash轉化而來的,因此將鉀命名為potassium。

分布[編輯]

鉀在自然界中只以化合物形式存在。在雲母鉀長石矽酸鹽中都富含鉀。鉀在地殼中的含量約為2.09%,居第八位。在海水中以鉀離子的形式存在,含量約為0.1%。鉀在海水中含量比離子少的原因是由於被土壤植物吸收多。在動植物體內也含有鉀。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。

製備[編輯]

這種元素通過將其常見的氫氧化物進行電解而得到。將氫氧化鉀鹵化物進行熔融電解,再經真空蒸餾製得。 早期,由法國化學家給呂薩克泰納爾發明的隔絕空氣加強熱於碳酸鉀、碳粉、鐵粉、明礬混合物的方法也被用於製備粗鉀,並被用於當時的一種打火機中。

同位素[編輯]

已發現的鉀的同位素共有16種,包括鉀35至鉀50,其中只有鉀39鉀41是穩定的,其他同位素都帶有放射性

應用[編輯]

鉀主要用作還原劑及用於合成中。鉀的化合物在工業上用途很廣。鉀鹽可以用於製造化肥肥皂。鉀對動植物的生長和發育起很大作用,是植物生長的三大營養元素之一。

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。

對人體的影響[編輯]

營養代謝[編輯]

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製品、水果蔬菜、瘦內臟香蕉葡萄乾等鉀。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

鉀可以調節細胞內適宜的滲透壓體液的酸鹼平衡,參與細胞蛋白質的代謝。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。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][編輯]

人體鉀缺乏可引起心跳不規律和加速、心電圖異常、肌肉衰弱和煩躁,最後導致心跳停止。一般而言,身體健康的人,會自動將多餘的鉀排出體外。但腎病患者則要特別留意,避免攝取過量的鉀。 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][編輯]

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[編輯]

  • 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。

參考[編輯]

  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