钾 (正體)

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钾的特性
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钾在元素周期表中的位置
总体特性
名称, 符号, 序号 钾、K、19
系列 碱金属
, 周期, 元素分区 1族, 4, s
密度硬度 856 kg/m3、0.4
颜色和外表 银白色
地壳含量 2.4 %
原子属性
原子量 39.0983 原子量单位
原子半径 (计算值) 220(243) pm
共价半径 196 pm
范德华半径 275 pm
价电子排布 []4s1
电子在每能级的排布 2,8,8,1
氧化价(氧化物 1(强碱性)
晶体结构 体心立方晶格
物理属性
物质状态 固态
熔点 336.53 K(63.38 °C
沸点 1032 K(759 °C)
摩尔体积 45.94×10-6m3/mol
汽化热 79.87 kJ/mol
熔化热 2.334 kJ/mol
蒸气压 106×10-6
声速 2000 m/s(293.15K)
其他性质
电负性 0.82(鲍林标度
比热 757 J/(kg·K)
电导率 13.9 ×106/(米欧姆)
热导率 102.4 W/(m·K)
第一电离能 418.8 kJ/mol
第二电离能 3052 kJ/mol
第三电离能 4420 kJ/mol
第四电离能 5877 kJ/mol
第五电离能 7975 kJ/mol
第六电离能 9590 kJ/mol
第七电离能 11343 kJ/mol
第八电离能 14944 kJ/mol
第九电离能 16963.7 kJ/mol
第十电离能 48610 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV
衰变产物
39K 93.26 % 稳定
40K 0.012 % 1.277×109 β衰变
电子捕获
1.311
1.505
40Ca
40Ar
41K 6.73 % 稳定
核磁共振特性
39K 41K
核自旋 3/2 3/2
灵敏度 0.000508 8.4×10-4
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压

是一种化学元素,它的化学符号K,它的原子序数是19,是一种银白色,质软,有光泽的1A族碱金属元素。

目录

性质

钾的熔点硬度低,比更活泼,在空气中很快氧化。钾与水的反应比更剧烈。钾和水会产生剧烈反应(产生高温使自己熔成一个银白色的球并引发紫蓝色的火,在水面高速移动并释放大量)产生碱性溶液。钾可以和卤族、氧族、硫族元素反应,还可以使其他金属的盐类还原,对有机物有很强的还原作用。

钾及其化合物都有爆炸性或易燃的性质,必须以汽油煤油来保全。

发现

1807年英国化学家戴维首次用电解法从氢氧化钾熔体中制得金属钾,并定名。

名称由来

来源于拉丁文kalium,原意是“碱”。拉丁文名称从阿拉伯文qali借来的。

分布

钾在自然界中只以化合物形式存在。在云母、钾长石等硅酸盐中都富含钾。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

这种元素通过将其常见的氢氧化物进行电解而得到。将氢氧化钾卤化物进行熔融电解,再经真空蒸馏制得。 早期,由法国化学家给吕萨克和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

主条目:钾的同位素

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和钾41是稳定的,其他同位素都带有放射性

用途

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。

对人体的影响

营养代谢

钾是人体必需的矿物质营养素,是体细胞内主要的阳离子,体重70公斤的成年男性体内,钾含量约3500mEq。饮食中的钾离子在小肠中很容易被吸收。人体钾离子主要流失途径有80-90%是由肾脏经尿液排除,其余10-20%是由粪便排出。肾脏对于钾离子具有调控作用,藉以维持钾离子浓度在正常范围内。基于弥补身体的流失量以维持正常储存及血浆浓度的平衡,成人每日的最小需要量为200 mg。含钾丰富的食物包括乳制品、水果蔬菜、瘦内脏香蕉葡萄干等钾。饮食建议摄取量如下

美国DRI建议之钾充足摄取量(Adequate Intake, AI)[1]
年龄 钾充足摄取量 (公克/天)
婴儿0-6 个月 0.4
婴儿7-12 个月 0.7
儿童1-3岁 3.0
儿童 4-8岁 3.8
9-13岁 4.5
14岁以上 4.7
孕妇 4.7
哺乳妇 5.1


钾可以调节细胞内适宜的渗透压体液的酸碱平衡,参于细胞蛋白质的代谢。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。细胞对钾的调节与钠钾帮浦(Na+/K+ pump )和钾离子通道(Potassium Channel )有关。


低血钾(Hypokalemia) [2] [3]

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。 导致低血钾的原因包括:长期呕吐、腹泻、糖尿病酸中毒、神经性厌食症、长期营养不良、慢性酒精中毒、肾上腺肿瘤、烫伤、临床上常见的电解质异常、吸收不良或血钾过度流失、或使用某些药物而使血中之钾浓度不够。轻度低血钾(血清钾浓度3.0-3.5meq/L)经常是没有症状;中度低血钾(血清钾浓度2.5-3.0meq/L)有非特异性的症状像是虚弱、疲倦、便秘等;严重低血钾(血清钾浓度<2.5meq/L)可能发生肌肉坏死,甚至呼吸肌麻痹衰竭。补充钾离子是治疗低血钾的最根本办法。

高血钾(Hyperkalemia) [4]

血中钾离子浓度高于5.5 mEq/L时称为高血钾,可能因摄取过多、排泄减少、或因钾离子由细胞内转移至细胞外液等原因造成。一般以肾脏衰竭病患容易发生高血钾。当人体发生高血钾时,会有血压降低、心律不整、先电图改变、严重时会有心室纤维颤动、心跳停止。神经肌肉的症状在早期为肌肉震颤、痉挛、感觉异常等情形,晚期则会有肌肉无力、弛缓性麻痹、呼吸停止。此外也会出现恶心、呕吐、肠蠕动增加、腹泻、腹绞痛等消化系统的症状及少尿、无尿等泌尿系统的症状。


遗传性疾病

  • 家族性低血钾周期性无力症(familial hypokalemic periodic paralysis),为自体显性遗传疾病,相当罕见。突变的基因CACNL1A3是一种钙离子通道。疾病的特征是突然发生的肌肉麻痹与血清钾浓度 <2.5meq/L。血钾减少的原因可能是大量摄取碳水化合物或钠离子而诱发,会在24小时内自然消退,但有时会引起致命性心率不整。
  • Liddle's syndrome为隐性遗传疾病。此遗传异常会因为矿物皮质醛酮增高,影响到肾脏离子输送活性,刺激集尿管细胞对钠离子的再吸收,造成代谢性碱中毒和低血钾。
  • 巴特氏综合症(Bartter's syndrome)为亨利氏环(loop of Henle) 和近曲小管的钠运输蛋白(chloride-associated sodium transporters)失去活性或功能。


钽在常温下的化学性质非常稳定,能与其反应的物质并不多。只有氟气,氢氟酸,含氟离子的酸性溶液,三氧化硫,氟化氢等少数几种。

 钽在150度时对氯溴碘呈惰性。在250度时钽对干燥的氯仍有抗腐蚀能力,在含有水蒸气的氯气中加热到400度,钽仍然能保持光亮,500度时则开始被腐蚀。300度以上钽和溴反应。对碘蒸汽,则当温度达到炽热之前,钽均呈惰性。
  钽在200度或者更低的温度下技能与S作用
  氯化氢,溴化氢气体在加热时,能对钽产生强烈腐蚀,在410度生产五氯化物,在375度生产五溴化物。
  碳及烃类在800-1100度与钽作用。
  钽对酸的抵抗力极好,对硫酸,盐酸,硝酸,王水呈惰性,甚至不容易沸腾的上述酸中。钽对酸的抵抗能力甚至能与玻璃比较,但钽能溶解在氢氟酸和硝酸的混合液中,也能溶解于40%氢氟酸和15%的双氧水的混合液中。钽在150度以下的浓硫酸中不腐蚀。在175度的浓硫酸中1年,表面才被腐蚀0.0004毫米 ,250度中,被腐蚀0.116毫米 300度的浓硫酸中1年,被腐蚀1.368毫米。在发烟硫酸(含15%SO3)中的腐蚀则比较厉害,这是由于发烟硫酸中含有SO3的关系,在70度的上述条件中1年,被腐蚀0.368毫米,130度中1年,15.6毫米。 另外钽在热的浓磷酸中的腐蚀也很厉害,在85%的浓磷酸中,210度1年0.0008毫米,250度中1年20毫米在更浓的磷酸中,则在23度时已开始被腐蚀。钽对强碱腐蚀的抵抗力较弱,钽在40%,100度的氢氧化钾溶液中会迅速溶解,在同样浓度和温度的烧碱溶液中也是会被迅速溶解!无机盐在150度以下一般不能腐蚀钽。

外部链接

注解

  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


 







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