鉀
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鉀（potassium）一種化學元素 ?；瘜W符號（K） ，原子序數(shù) 19，相對原子質量為39.0983，屬周期系ⅠA族，為堿金屬的成員。元素的英文名稱來源于potash一詞，含義是木灰堿。鉀的化合物早就被人類利用，古代就知道草木灰中存在著鉀草堿（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。但鉀的化合物特別穩(wěn)定，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。一直到1807年，英國H.戴維才用電解氫氧化鉀熔體的方法制得金屬鉀 。鉀在地殼中的含量為2.59％，占第七位。在海水中，除了氯、鈉、鎂、硫、鈣之外 ，鉀的含量占第六位 ?？捎脕硖崛♀淃}的礦物有鉀鹽礦（KCl）、光鹵石（KCl.MgCl2.6H2O）、雜鹵石（2CaSO4.K2SO4.2H2O ）。 分布極廣的天然硅酸鹽礦物中也含有鉀，如鉀長石K[AlSi3O8]。原子體積:(立方厘米/摩爾)
45.46
鉀是銀白色金屬，很軟，可用小刀切割。熔點63.25℃，沸點760℃，密度856 kg/m3。鉀的化學性質比鈉還要活潑，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，因此金屬鉀應保存在煤油中以防止氧化。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；金屬鉀溶于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，并引起鉀和氫氣燃燒。鉀與氫氣發(fā)生反應，生成氫化鉀。鉀與氟、氯、溴、碘都能發(fā)生反應，生成相應的鹵化物。鉀與氮氣共熱可生成不穩(wěn)定的疊氮化鉀，但反應條件要控制得極為嚴格，否則疊氮化鉀又會分解為鉀和氮氣。與氨共熱，生成氨基鉀 ，并放出氫氣。鉀與汞形成鉀汞齊，是還原劑。鉀的氧化態(tài)為＋1，只形成＋1價的化合物。金屬鉀很活潑，貯存和使用都要注意安全，由鉀引起的火災，不能用水或泡沫滅火劑撲滅，而要用碳酸鈉干粉。鉀離子能使火焰呈紫色，可用焰色反應和火焰光度計檢測.
戴維在發(fā)現(xiàn)鉀的實驗中，用的是電解法，但在實際生產(chǎn)中卻不能用此法，因為戴維用的是鉑電極，它不與熔融的金屬鉀作用，但實際生產(chǎn)中只能用石墨電極，熔融的金屬鉀能滲透到石墨中，侵蝕電極。所以現(xiàn)在金屬鉀的生產(chǎn)方法都采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(xù)進行。用真空蒸餾法可將鉀的純度提高為99.99％。由于鉀比鈉貴， 在一般情況下都用鈉代替鉀，鉀鹽的用途就比較少。主要用作化肥 ，玻璃工業(yè) 、煙火生產(chǎn)和肥皂工業(yè)的原料。超氧化鉀吸收二氧化碳產(chǎn)生氧氣，用于宇航、礦工面罩等?！ ?/p>
目錄 |
二、元素介紹及其單質性質
鉀
化學元素 ：金屬
總體特性
名稱：鉀
符號：K
序號：19
相對原子質量：39.0983
系列：堿金屬
族：ⅠA 族
周期：4
元素分區(qū)：s
密度：856 kg/m3
硬度：0.4
元素在太陽中的含量:4(ppm)
地殼中含量：21000（ppm）
氧化態(tài)：Main K+1
晶胞參數(shù)：
a = 532.8 pm
b = 532.8 pm
c = 532.8 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
電離能 :
第一電離能 418.8 kJ/mol
第二電離能 3052 kJ/mol
第三電離能 4420 kJ/mol
第四電離能 5877 kJ/mol
第五電離能 7975 kJ/mol
第六電離能 9590 kJ/mol
第七電離能 11343 kJ/mol
第八電離能 14944 kJ/mol
第九電離能 16963.7 kJ/mol
第十電離能 48610 kJ/mol
顏色和外表：銀白色
地殼含量：2.4 %
原子屬性
原子量：39.0983
原子量單位
原子半徑(計算值) ：220（243） pm
共價半徑：196 pm
范德華半徑：275 pm
聲音在其中的傳播速率：2000（m/S）
價電子排布：[氬]4s1
電子在每能級的排布：2，8，8，1
晶體結構：晶胞為體心立方晶胞，每個晶胞含有2個金屬原子。
莫氏硬度：0.4
氧化價（氧化物）： 1（強堿性）
物理屬性
物質狀態(tài)：固態(tài)
熔點：336.53 K（63.38 °C）
沸點：1032 K（759 °C）
摩爾體積：45.94×10-6m3/mol
汽化熱：79.87 kJ/mol
熔化熱：2.334 kJ/mol
蒸氣壓：106×10-6 帕
聲速：2000 m/s（293.15K）
其他性質
電負性：0.82（鮑林標度）
比熱：757 J/(kg.K)
電導率：13.9 ×106/(米歐姆)
熱導率：102.4 W/(m.K)
同位素 MeV 衰變產(chǎn)物
豐度 39K 93.26 % 穩(wěn)定
半衰期 40K 0.012 % 1.277×10^9年 β衰變
衰變模式 電子捕獲 1.311
衰變能量 1.505 40Ca
41K 6.73 % 穩(wěn)定
核磁公振特性
39K 41K
核自旋 3/2 3/2
靈敏度 0.000508 8.4×10-4
在沒有特別注明的情況下使用的是國際標準基準單位單位和標準氣溫和氣壓
發(fā)現(xiàn)
發(fā)現(xiàn)人：戴維 發(fā)現(xiàn)年代：1807年
發(fā)現(xiàn)過程：
1807年，戴維進行了實驗，電解碳酸鉀。他獲得了一些富有金屬光澤、類似水銀的珠粒出現(xiàn)。他描述了這種新物質：將這個新金屬投入水中，水被劇烈分解，放出氫氣，氫氣和它一起燃燒，產(chǎn)生紫色火焰，苛性堿溶液形成。
戴維以potash（碳酸鉀）命名它為pstassium（鉀）。鉀的拉丁名kalium是從kali（阿拉伯文中海草灰中的堿）來的，因而化學符號為K。
由于單質鉀的比重很?。?5℃時，鉀的密度是0.865），所以當時沒有人相信它是金屬，因為它的比重比水還小，在1811年，由蓋呂薩克和泰納爾證實了鉀是一種元素?！ ?/p>
名稱由來
來源于拉丁文kalium，原意是“堿”。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?！ ?/p>
分布
鉀在自然界中只以化合物形式存在。在云母、鉀長石等硅酸鹽中都富含鉀。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%。鉀在海水中含量比鈉離子少的原因是由于被土壤和植物吸收多。在動植物體內(nèi)也含有鉀。正常人體內(nèi)約含鉀175克，其中98%的鉀貯存于細胞液內(nèi)，是細胞內(nèi)最主要的陽離子?！ ?/p>
元素來源
在自然界以化合物的形態(tài)存在，在所有元素中占第七位。在海水中鉀是第六位最豐富的元素。
制備：
這種元素通過將其常見的氫氧化物進行電解而得到。將氫氧化鉀與鹵化物進行熔融電解，再經(jīng)真空蒸餾制得。
同位素
已發(fā)現(xiàn)的鉀的同位素共有16種，包括鉀35至鉀50，其中只有鉀39、鉀40和鉀41是穩(wěn)定的，其他同位素都帶有放射性。
對人體的影響
鉀可以調節(jié)細胞內(nèi)適宜的滲透壓和體液的酸堿平衡，參于細胞內(nèi)糖和蛋白質的代謝。有助于維持神經(jīng)健康、心跳規(guī)律正常，可以預防中風，并協(xié)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。
人體鉀缺乏可引起心跳不規(guī)律和加速、心電圖異常、肌肉衰弱和煩躁，最后導致心跳停止。一般而言，身體健康的人，會自動將多余的鉀排出體外。但腎病患者則要特別留意，避免攝取過量的鉀。
鉀的成人每日取量為2000毫克。嬰幼兒對鉀的最低日需要量為90毫克。在乳制品、水果、蔬菜、瘦肉、內(nèi)臟、香蕉、葡萄干中都含有豐富的鉀?！ ?/p>
元素描述
是一種軟的低熔點的金屬，呈銀白色。密度0.86克/厘米3。熔點63.65℃，沸點774℃，化合
價+1，電離能為4.341電子伏特?；瘜W性質比鈉更活潑，遇水能起劇烈作用，生成氫氣和氫氧化鉀，同時起火燃燒。燃燒時呈紫色焰。同酸的水溶液反應更加猛烈，幾乎能達到爆炸的程度。在空氣中表面很快氧化，加熱后與氧能強烈反應，生成超氧化物和過氧化物K2O2。如果氧過量，它易形成超氧化物KO2。鉀與鹵素也有強烈反應，并與許多有機物發(fā)生反應。
元素用途
用來制造鉀鈉合金；在有機合成中用作還原劑；也用于制光電管等。鉀的化合物在工業(yè)上用途很廣：鉀鹽可以用于制造化肥及肥皂。鉀對動植物的生長和發(fā)育起很大作用，是植物生長的三大營養(yǎng)元素之一。
元素輔助資料
鉀是在自然界中分布最廣的十個元素之一，但由于它不易從化合物中還原成單質狀態(tài)，所以遲遲未被發(fā)現(xiàn)?！ ?/p>
三、需要人群
1、大量飲用咖啡、酒和愛吃甜食的人較容易疲勞，這是缺鉀造成的。
2、嚴重腹瀉的人即使在尿潴留狀態(tài)時，失去鉀的可能性仍很大。假如使用利尿劑的話，將會失去更多的鉀。
3、不吃主食（碳水化合物）減肥，失去的不僅是體重，體內(nèi)的鉀含量也會下降。這會造成體力減弱，反應遲鈍。
4、神經(jīng)和肉體的緊張會導致鉀的不足。
四、人體缺鉀是怎么引起的
人體血清中鉀濃度只有3.5～5.5mmol／L，但它卻是生命活動所必需的。鉀在人體內(nèi)的主要作用是維持酸堿平衡，參與能量代謝以及維持神經(jīng)肌肉的正常功能。當體內(nèi)缺鉀時，會造成全身無力、疲乏、心跳減弱、頭昏眼花，嚴重缺鉀還會導致呼吸肌麻痹死亡。此外，低鉀會使胃腸蠕動減慢，導致腸麻痹，加重厭食，出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹脹等癥狀。臨床醫(yī)學資料還證明，中暑者均有血鉀降低現(xiàn)象。
防治低鉀的關鍵是補鉀。臨床上可選用口服10％的氯化鉀溶液，但最安全且有效的方法是多吃富鉀食品，特別是多吃水果和蔬菜。含鉀豐富的水果有香蕉、草莓、柑橘、葡萄、柚子、西瓜等，菠菜、山藥、毛豆、莧菜、大蔥等蔬菜中含鉀也比較豐富，黃豆、綠豆、蠶豆、海帶、紫菜、黃魚、雞肉、牛奶、玉米面等也含有一定量的鉀。各種果汁，特別是橙汁，也含有豐富的鉀，而且能補充水分和能量。據(jù)測定含有1.1％～2.3％的鉀，所以茶水是夏季最好的消暑飲品。
鉀是維持生命不可或缺的必需物質。它和鈉共同作用，調節(jié)體內(nèi)水份的平衡并使心跳規(guī)律化。鉀對細胞內(nèi)的化學反應很重要，對協(xié)助維持穩(wěn)定的血壓及神經(jīng)活動的傳導起著非常重要的作用。
缺鉀會減少肌肉的興奮性，使肌肉的收縮和放松無法順利進行，容易倦怠。另外，會妨礙腸的蠕動，引起便秘；還會導致浮腫，半身不遂及心臟病發(fā)作。當人體鉀攝取不足時，鈉會帶著許多水份進入細胞中，使細胞破裂導致水腫。血液中缺鉀會使血糖偏高，導致高血糖癥。另外，缺鉀對心臟造成的傷害最嚴重，缺乏鉀，可能是人類因心臟疾病致死的最主要原因。
人體缺鉀的主要癥狀是：心跳過速且心率不齊，肌肉無力、麻木、易怒、惡心、嘔吐、腹瀉、低血壓、精神錯亂、以及心理冷淡。
兒童每日應攝取鉀1600毫克，成人每天2000毫克，含鉀的食物包括乳制品、魚、水果、豆科植物、肉、家禽、未加工的谷物、綠葉蔬菜等，比如杏、香蕉、啤酒酵母、糙米、無花果、蒜、葡萄干、番薯等。鎂有助于保持細胞內(nèi)的鉀，而攝入過量的鈉、酒精、糖類；服用利尿劑、輕劑、皮質激素類藥物和心理壓力過大會妨礙鉀的吸收?！ ?/p>
五、鉀過多與血鉀過高
高鉀血癥指血K+濃度高于5．5mmol/L時而言，除因細胞內(nèi)外轉移而致者外，高鉀血癥常反映總體K+過多?！ ?/p>
原因
（一）人體過多 攝入過多含鉀食物一般并不會導致高K+，但在伴有腎功能不全者則可能發(fā)生。大量輸入庫存血，靜注KCl，等可致嚴重高鉀血癥。
（二）排泄困難 主要因腎臟功能障礙而使K+不能充分排出而致。又包括腎小球濾過率嚴重減退及腎小球濾過率相對充足但仍有排鉀障礙兩大類：
（三）細胞內(nèi)外轉移 酸中毒可抑制Na+-K+泵，同時刺激胰島素分泌過多，使K+外移；高滲血癥因細胞內(nèi)脫水，K+濃度相對增高而容易外溢；β腎上腺素能受體阻滯劑導致高K+機制已如前述。琥珀酰膽堿可促使細胞膜對K+通透性增加。此外洋地黃，鹽酸精氨酸等都可促進K+外移，都可能導致血K+升高。
臨床表現(xiàn)
（一）肌肉無力 細胞外〔K+〕上升，使靜息電位下降，出現(xiàn)肌肉無力，甚至癱瘓形成。通常也以下肢出現(xiàn)較多，以后沿軀干向上肢延伸，呼吸肌在極個別情況下才可累及。
（二）心律紊亂 較早出現(xiàn)，一般先呈T波高尖，QT間期縮短，隨后T波改變逐漸更加明顯，QRS波漸增寬，并幅度下降，P波形態(tài)漸漸消失。所有這些改變綜合后使患者心電圖呈正弦波形。由于許多高K+血癥常同時合并存在低鈣血癥，代謝性酸中毒，以及低鈉血癥等，上述情況也對心電圖改變有影響，因此有時必須仔細加以分析，始能確診?！ ?/p>
治療
血K+水平＞6mmol/L，或者血K+尚不太高，但心電圖已有典型高K+表現(xiàn)，或者有典型高K+所致的神經(jīng)，肌肉癥狀時，必須進行緊急處理。促使血K+水平下降措施主要有：
（一）葡萄糖酸鈣 可直接對抗血鉀過高對細胞膜極化狀況的影響，而使閾電位恢復正常。應靜脈注射。
（二）碳酸氫鈉 除對抗高鈣對細胞膜作用外，還可促使鉀進入細胞內(nèi)。本法優(yōu)點為除糾正高K+外還可糾正酸中毒。但在合并有心力衰竭者宜慎用，小部分病例由于注射后導致的堿血癥快速產(chǎn)生，可誘發(fā)抽搐或手足搐搦癥，此時可同時注射葡萄糖酸鈣，或氯化鈣以對抗之。
（三）葡萄糖、胰島素 胰島素可促使細胞對K+的攝取，從而使血鉀下降，同時注射葡萄糖則可防止低血糖出現(xiàn)。
（四）呋塞米 可促使K+從腎臟排出，一般可靜注40～80mg，但腎功能障礙時效果欠佳。
（五）離子交換樹脂 可用降鉀樹脂，口服25g每日～3次。如不能口服，可以灌腸。
（六）透析 為最快和最有效方法。可采用血液透析或腹膜透析，但后者療效相對較差，且效果較慢?！ ?/p>
六、鉀對植物的影響
鉀能促進植株莖稈健壯，改善果實品質，增強植株抗寒能力，提高果實的糖分和維生素C的含量，和氮、磷的情況一樣，缺鉀癥狀首先出現(xiàn)于老葉。鉀素供應不足時，碳水化合物代謝受到干擾，光合作用受抑制，而呼吸作用加強。因此，缺鉀時植株抗逆能力減弱，易受病害侵襲，果實品質下降，著色不良。番茄對鉀肥的需求主要是在果實迅速膨大期以后。鉀肥一般是在基肥時施入，果實膨大期可施用復合肥或葉面噴施0.5%磷酸二氫鉀溶液。植株中大部分鈣存在于葉內(nèi)，并且老葉中鈣的含量比嫩葉高，大量的鈣以果膠酸鈣的形式固定在細胞壁的中膠層中，成為細胞質膜和細胞壁的重要成分。鈣可以促進根的形成和生長，促使莖稈粗硬，增加養(yǎng)分吸收，有利提高番茄果實中糖和維生素C的含量。由于鈣在植物體內(nèi)不容易移動和重新分配，缺鈣時首先是生長點死亡，上部葉片變黃，葉尖葉緣萎蔫，葉柄扭曲，莖頂端呈壞死斑點，臍部黑腐。缺鈣時可用0.4%氯化鈣溶液葉面噴施。鈣多存在于幼嫩器官，是葉綠素分子的重要組成元素。
鉀檢查
正常值范圍
新生兒3.7～5.9mmol／L嬰兒4.1～5.3mmol／L兒童3.4～4.7mmol／L成人4.1～5.6mmol／L
臨床意義
增加：少尿、無尿時，攝入過多含鉀食物、飲料或藥物而伴有少尿、無尿時，組織缺氧，阿狄森氏病，溶血，組織創(chuàng)傷、壞死，大面積燒傷，大量內(nèi)出血等。降低：嚴重嘔吐、腹瀉，腎小管性酸中毒，急性腎衰多尿期，醛固酮增多癥，皮質醇增多癥，糖尿病酮癥酸中毒，低鉀性軟病（棉酚中毒），慢性消耗性疾病，家族性周期性麻痹（低血鉀型），應用利尿劑、脫水劑或胰島素等。
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