钾
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钾盐以硝石(硝酸钾,KNO3),明矾(十二水合硫酸铝钾,KAl(SO4)2•12H2O),还有草木灰(碳酸钾,K2CO3)的形式已经被认知了几个世纪。它们被用于火药,燃料和肥皂的制造。[1] 把含钾物质还原为元素挫败了早期的化学家,而且钾被Antoine Lavoisier分类为“泥土”。由于钾的活动性很强,难以用常用的还原剂(如碳)从钾的化合物将金属钾还原出来。之后在1807年,汉弗莱•戴维电解熔融氢氧化钾发现有金属小球形成,这就是钾。他注意到当把钾扔到水里时,钾会在水面上游动,并燃烧发出美丽的紫色的火焰。钾的名称来源于拉丁文Kalium,原意是“碱”。拉丁文名称从阿拉伯文Qali借来的。 中国科学家在命名此元素时,因其活泼性在当时已知的金属中居首位,故用“金”旁加上表示首位的“甲”字而造出“钾”这个字。
钾为银白色立方体结构金属,理化性质和钠非常相似。钾质软而轻可用小刀切割,新切面有银白色光泽。
钾表面常常为蓝紫色
钾表面常常为蓝紫色
钾的密度0.862g/cm3(293K),熔点336K(63℃),沸点1047K(774℃)。
钾是热和电的良导体,具有较好的导磁性,钾钠合金(液态)是核反应堆导热剂。钾单质还具有良好的延展性,硬度也低,能够溶于汞和液态氨,溶于液氨形成蓝色溶液。
已发现的钾的同位素共有28种,包括从钾32至钾55,其中在自然界中存在的只有钾39、钾40和钾41,其他同位素都是由人工制造。钾40有放射性,是岩石和土壤中天然放射性本底的重要来源之一。
钾离子能使火焰呈紫色,可用焰色反应和火焰光度计检测
钾的化学性质比钠还要活泼,仅比铯、铷活动性差。暴露在空气中,表面迅速覆
盖一层氧化钾和碳酸钾,使它失去金属光泽(表面显蓝紫色),因此金属钾应保存在液体石蜡或氩气中以防止氧化。钾在空气中加热就会燃烧,它在有限量氧气中加热,生成氧化钾;在过量氧气中加热,生成过氧化钾和超氧化钾的混合物;金属钾溶于液氨生成深蓝色液体,可导电,实验证明其中含氨合电子,钾的液氨溶液久置或在铁的催化下会分解为氢气和氨基钾。钾的液氨溶液与氧气作用,生成超氧化钾,臭氧作用,生成臭氧化钾。
钾与水剧烈反应,甚至在冰上也能着火,生成氢氧化钾和氢气,反应时放出的热量能使金属钾熔化,并引起钾和氢气燃烧。
钾与氢、硫、氟、氯、溴、碘都能化合,可与低元醇反应放出氢气。
钾还能与汞形成钾汞齐,是还原剂:K + Hg = K[Hg]。钾和汞作用时会发生强烈的放热反应。
钾的常见氧化态为+1,但是也可以形成-1价的化合物,即碱化物。
在中国高中化学范畴认为钾盐均溶于水,但实际上高氯酸钾、酒石酸氢钾、六氯铂酸钾、钴亚硝酸钠钾、四苯硼酸钾等溶解度均较小。
1、大量饮用咖啡、酒和爱吃甜食的人较容易疲劳,这是缺钾造成的。
2、严重腹泻的人即使在尿潴留状态时,失去钾的可能性仍很大。假如使用利尿剂的话,将会失去更多的钾。
3、不吃主食(碳水化合物)减肥,失去的不仅是体重,体内的钾含量也会下降。这会造成体力减弱,反应迟钝。
4、神经和肉体的紧张会导致钾的不足。
人体血清中钾浓度只有3.5~5.5mmol/L,但它却是生命活动所必需的。钾在人体内的主要作用是维持酸碱平衡,参与能量代谢以及维持神经肌肉的正常功能。当体内缺钾时,会造成全身无力、疲乏、心跳减弱、头昏眼花,严重缺钾还会导致呼吸肌麻痹死亡。此外,低钾会使胃肠蠕动减慢,导致肠麻痹,加重厌食,出现恶心、呕吐、腹胀等症状。临床医学资料还证明,中暑者均有血钾降低现象。
防治低钾的关键是补钾。临床上可选用口服10%的氯化钾溶液,但最安全且有效的方法是多吃富钾食品,特别是多吃水果和蔬菜。含钾丰富的水果有香蕉、草莓、柑橘、葡萄、柚子、西瓜等,菠菜、山药、毛豆、苋菜、大葱等蔬菜中含钾也比较丰富,黄豆、绿豆、蚕豆、海带、紫菜、黄鱼、鸡肉、牛奶、玉米面等也含有一定量的钾。各种果汁,特别是橙汁,也含有丰富的钾,而且能补充水分和能量。据测定含有1.1%~2.3%的钾,所以茶水是夏季最好的消暑饮品。
钾是维持生命不可或缺的必需物质。它和钠共同作用,调节体内水份的平衡并使心跳规律化。钾对细胞内的化学反应很重要,对协助维持稳定的血压及神经活动的传导起着非常重要的作用。缺钾会减少肌肉的兴奋性,使肌肉的收缩和放松无法顺利进行,容易倦怠。另外,会妨碍肠的蠕动,引起便秘;还会导致浮肿,半身不遂及心脏病发作。当人体钾摄取不足时,钠会带着许多水份进入细胞中,使细胞破裂导致水肿。血液中缺钾会使血糖偏高,导致高血糖症。另外,缺钾对心脏造成的伤害最严重,缺乏钾,可能是人类因心脏疾病致死的最主要原因。
人体缺钾的主要症状是:心跳过速且心率不齐,肌肉无力、麻木、易怒、恶心、呕吐、腹泻、低血压、精神错乱、以及心理冷淡。儿童每日应摄取钾1600毫克,成人每天2000毫克,含钾的食物包括乳制品、鱼、水果、豆科植物、肉、家禽、未加工的谷物、绿叶蔬菜等,比如杏、香蕉、啤酒酵母、糙米、无花果、蒜、葡萄干、番薯等。镁有助于保持细胞内的钾,而摄入过量的钠、酒精、糖类;服用利尿剂、轻剂、皮质激素类药物和心理压力过大会妨碍钾的吸收。
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