鉀
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鉀（potassium）一種化學(xué)元素 ?；瘜W(xué)符號（K） ，原子序數(shù) 19，相對原子質(zhì)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(xué)性質(zhì)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)在-100攝氏度時仍反應(yīng)非常猛烈，生成氫氧化鉀和氫氣，反應(yīng)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(yīng)，生成氫化鉀。鉀與氟、氯、溴、碘都能發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)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(yīng)條件要控制得極為嚴(yán)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(zāi)，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(yīng)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(yīng)：
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(yīng)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(zhì)性質(zhì)
鉀
化學(xué)元素 ：金屬
總體特性
名稱：鉀
符號：K
序號：19
相對原子質(zhì)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(jié)構(gòu)：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(zhì)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(zhì)
電負(fù)性：0.82（鮑林標(biāo)度）
比熱：757 J/(kg.K)
電導(dǎo)率：13.9 ×106/(米歐姆)
熱導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)單位單位和標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)：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(xué)符號為K。
由于單質(zhì)鉀的比重很?。?5℃時，鉀的密度是0.865），所以當(dāng)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(xué)家在命名此元素時，因其活潑性在當(dāng)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。
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?！ ?/p>
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?！ ?/p>
對人體的影響
鉀可以調(diào)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(zhì)的代謝。有助于維持神經(jīng)健康、心跳規(guī)律正常，可以預(yù)防中風(fēng)，并協(xié)助肌肉正常收縮。在攝入高鈉而導(dǎo)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(dǎo)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(xué)性質(zhì)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(yīng)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(yīng)，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(yīng)，并與許多有機物發(fā)生反應(yīng)。
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(zhì)狀態(tài)，所以遲遲未被發(fā)現(xiàn)。
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(yán)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(yīng)遲鈍。
4、神經(jīng)和肉體的緊張會導(dǎo)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(dāng)體內(nèi)缺鉀時，會造成全身無力、疲乏、心跳減弱、頭昏眼花，嚴(yán)重缺鉀還會導(dǎo)致呼吸肌麻痹死亡。此外，低鉀會使胃腸蠕動減慢，導(dǎo)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(xué)資料還證明，中暑者均有血鉀降低現(xiàn)象。
防治低鉀的關(guān)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(zhì)。它和鈉共同作用，調(diào)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(xué)反應(yīng)很重要，對協(xié)助維持穩(wěn)定的血壓及神經(jīng)活動的傳導(dǎo)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(dǎo)致浮腫，半身不遂及心臟病發(fā)作。當(dāng)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(dǎo)致水腫。血液中缺鉀會使血糖偏高，導(dǎo)致高血糖癥。另外，缺鉀對心臟造成的傷害最嚴(yán)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(yīng)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(zhì)激素類藥物和心理壓力過大會妨礙鉀的吸收。
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(zhuǎn)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(dǎo)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(yán)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(yán)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(zhuǎn)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(dǎo)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(dǎo)致血K+升高?！ ?/p>
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(fù)正常。應(yīng)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(dǎo)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?？刹捎?a href="/w/%E8%A1%80%E6%B6%B2%E9%80%8F%E6%9E%90" title="血液透析">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(zhì)，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(yīng)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(zhì)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(fù)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(zhì)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(yán)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(zhì)醇增多癥，糖尿病酮癥酸中毒，低鉀性軟?。薹又卸荆?，慢性消耗性疾病，家族性周期性麻痹（低血鉀型），應(yīng)用利尿劑、脫水劑或胰島素等。
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