钾

钾（）（英語：），是一種化學元素，化學符號为K（源于拉丁語：），原子序數为19，原子量為39.0983 u。[2]

钾 19K
氫（非金屬） 氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體）
 钠
↑
钾
↓
铷
氩 ← 钾 → 钙
外觀
金属：银白色
概況
名稱·符號·序數钾（Potassium）·K·19
元素類別碱金属
族·週期·區1·4·s
標準原子質量39.0983(1)[1]
电子排布[Ar] 4s1
2，8，8，1
钾的电子層（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
熔点時液體密度0.828 g·cm−3
熔点336.53 K，63.38 °C，146.08 °F
沸點1032 K，759 °C，1398 °F
三相点336.35 K（63 °C）， kPa
熔化热2.33 kJ·mol−1
汽化热76.9 kJ·mol−1
比熱容29.6 J·mol−1·K−1
蒸氣壓
壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 473 530 601 697 832 1029
原子性質
氧化态+1, −1
（强碱性）
电负性0.82（鲍林标度）
电离能第一：418.8 kJ·mol−1

第二：3052 kJ·mol−1
第三：4420 kJ·mol−1

（更多）
原子半径227 pm
共价半径203±12 pm
范德华半径275 pm
钾的原子谱线
雜項
晶体结构体心立方
磁序顺磁性
電阻率（20 °C）72 n 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
杨氏模量3.53 GPa
剪切模量1.3 GPa
体积模量3.1 GPa
莫氏硬度0.4
布氏硬度0.363 MPa
CAS号7440-09-7
同位素
主条目：钾的同位素
同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰變
方式 能量​（MeV） 產物
39K 93.2581% 穩定，帶20粒中子
40K 0.0117% 1.248×109 年 β− 1.311 40Ca
ε 1.505 40Ar
β+ 0.483 40Ar
41K 6.7302% 穩定，帶22粒中子

鉀最早於植物的灰燼中所分離出，故其名稱源自植物的灰燼（英語：）。在元素週期表中，鉀屬於鹼金族，所有鹼金屬在外部電子殼中都具有單價電子在離子鹽中發生。其易被去除電子而形成具有正電荷的離子──陽離子（陽離子可與陰離子結合形成鹽）。

鉀元素在自然界裡僅以離子化合物存在，是一種柔軟的銀白色鹼性金屬。在空氣中會迅速氧化，遇水會劇烈反應，產生足夠的熱量以點燃反應中釋放的氫氣，並放出藍紫色的火焰。它被發現溶解於海水（自然界中的鉀以化合物的形式溶解於海水中，按重量百分比計為0.04％[3][4]），是許多礦物質的一部分。

鉀與鈉的化學性質非常相似，而鈉是元素週期表第1族中鉀的前一個元素。它們具有相似的第一電離能，讓原子丟棄其最外層唯一的電子。在1702年[5]，鉀與鈉被懷疑可以與相同的陰離子結合形成類似的鹽類，並且在1807年以電解證明。天然存在的鉀由三種同位素組成，其中的40
K是放射性的。微量的40
K存在於所有鉀中，它是人體中最常見的放射性同位素。

鉀離子對所有活細胞的功能非常重要。正常的神經傳遞需要鉀離子通過神經細胞膜轉移；過低或過量的鉀也都會導致許多身體的徵兆或症狀，包括心律異常和各種心電圖異常。新鮮水果和蔬菜是鉀的良好來源。身體攝取鉀時，血漿中的鉀離子濃度會上升，造成鉀離子從細胞外往細胞內移動，增加腎臟對鉀離子的代謝。

鉀的大多數工業應用了鉀化合物（例如鉀皂）在水中的的高溶解度。含鉀的農業肥料佔了全球鉀化學產物的95%，用於補救因大量生產作物而耗盡鉀的土壤。 [6]

性質

钾的熔点、硬度低，比钠更活泼，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，釋放大量氫，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。方程式如下：

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。

鉀容易與氧反應 在表面形成紫色的氧化鉀

鉀為爆炸性和易燃的物質，一般以汽油或煤油封存。

发现

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

拉丁語：，這個單字不存在於古典拉丁語中，這是由永斯·贝采利乌斯創造的新拉丁文名詞。這個名詞起源於阿拉伯语：‎（al-qalyah），本義為植物灰燼。qaly是刺沙蓬一类的植物，古人焚烧这种植物，从灰烬中可以的得到不纯的钾盐和钠盐混合物，进而和石灰水反应可以得到强碱溶液。這個阿拉伯名詞傳入歐洲後，被拼為alkali，意為鹼。永斯·贝采利乌斯以此命名钾为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，称为草木灰（英語：，Pot-Ashes：pot锅，ash灰烬，译作“草木灰”）。戴维使用的氢氧化钾就是从草木灰转化而来的，因此将钾命名为potassium。

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%，居第七位。在海水中以钾离子的形式存在，含量约为0.1%。钾在海水中含量比钠离子少的原因是由于被土壤和植物吸收多。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。將氢氧化钾与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

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。

應用

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及肥皂。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

營養代謝

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 （页面存档备份，存于）包括乳制品、水果、蔬菜、瘦肉、内脏、香蕉、葡萄干、金枪鱼、菠菜、鳄梨、酸奶、鲑鱼、石榴、扁豆、蘑菇、牛奶[7]等。飲食建議攝取量如下：

美國DRI建議之鉀充足攝取量（Adequate Intake, AI）[8]
鉀充足攝取量 (公克/天)
0.4
0.7
3.0
3.8
4.5
4.7
4.7
5.1

钾可以调节细胞内适宜的渗透压和体液的酸碱平衡，参與细胞内糖和蛋白质的代谢。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）

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。[9][10]

高血鉀（Hyperkalemia）

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。[9]

相關遺傳性疾病
  • 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[11]。
  • 李德爾氏綜合徵（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[12]。
  • 吉特曼氏綜合症（Gitelman's syndrome）是腎臟遠曲小管（distal convoluted tubule）鈉運輸蛋白失去活性或功能。

参考资料
  1. Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip J. H.; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro A. J. . Pure and Applied Chemistry. 2022-05-04. ISSN 1365-3075. doi:10.1515/pac-2019-0603 （英语）.
  2. 夏征农、陈至立 (编). . 上海: 上海辞书出版社. 2009年: 第3227页. ISBN 9787532628599.
  3. Webb, D. A. (PDF). The Journal of Experimental Biology. April 1939, (2): 183 [2019-02-22]. （原始内容 (PDF)存档于2019-09-24）.
  4. Anthoni, J. . seafriends.org.nz. 2006 [2011-09-23]. （原始内容存档于2019-01-18）.
  5. Marggraf, Andreas Siegmund. . 1761: 167 [2019-02-22]. （原始内容存档于2021-04-29）.
  6. Greenwood, p. 73
  7. WebMD 网医生. . WebMD. 2019-01-16. （原始内容存档于2021-04-17）.
  8. Institute of Medicine（2005）Dietary Reference Intakes for Water, Potassium, Sodium, Chloride, and Sulfate. pp. 186-268. National Academy Press, ISBN 978-0-309-53049-1
  9. . www.cgb.com.tw. [2007-12-22]. （原始内容存档于2021-04-15）.
  10. . [2007-12-22]. （原始内容存档于2007-11-04）.
  11. . [2007-12-22]. （原始内容存档于2017-07-30）.

外部連結
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.