鉀(jia)(jia)(Kalium),元素(su)符號K,對預防高血(xue)壓(ya)等慢性(xing)病具有重要(yao)作(zuo)用。原子序(xu)數為19,位于元素(su)周期表第(di)四周期IA族,屬于堿(jian)金屬元素(su)。單(dan)質(zhi)是(shi)(shi)一(yi)種銀(yin)白色的軟(ruan)質(zhi)金屬,蠟狀,可用小(xiao)(xiao)刀(dao)切割(ge),熔沸(fei)點低,密度(du)比水小(xiao)(xiao),化學(xue)性(xing)質(zhi)極度(du)活(huo)潑(比鈉還活(huo)潑)。鉀(jia)(jia)在自然界沒有單(dan)質(zhi)形態存在,鉀(jia)(jia)元素(su)以鹽的形式廣(guang)泛(fan)的分(fen)布于陸地和海洋中(zhong),也是(shi)(shi)人體肌肉組織和神經組織中(zhong)的重要(yao)成分(fen)之一(yi)。
鉀(jia)(jia)(jia)(jia)鹽以硝(xiao)石(shi)(硝(xiao)酸鉀(jia)(jia)(jia)(jia),KNO3),明礬(fan)(十二(er)水硫酸鋁鉀(jia)(jia)(jia)(jia),KAl(SO4)2·12H2O),還(huan)有草(cao)木灰(碳(tan)酸鉀(jia)(jia)(jia)(jia),K2CO3)的形(xing)式(shi)已經被(bei)認知了幾個(ge)世紀。它們(men)被(bei)用(yong)于(yu)(yu)火藥,燃料和肥皂的制造(zao)。把含鉀(jia)(jia)(jia)(jia)物(wu)質還(huan)原為(wei)元素(su)挫敗了早(zao)期的化學(xue)家(jia)(jia),而且鉀(jia)(jia)(jia)(jia)被(bei)拉(la)(la)瓦錫(xi)分類為(wei)“泥土”。由于(yu)(yu)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)的活動性很強,難以用(yong)常用(yong)的還(huan)原劑(如(ru)碳(tan))從鉀(jia)(jia)(jia)(jia)的化合物(wu)將金(jin)屬(shu)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)還(huan)原出(chu)來。之后(hou)在(zai)1807年,漢弗里·戴維(wei)電(dian)解熔融氫氧化鉀(jia)(jia)(jia)(jia)發現有金(jin)屬(shu)小球(qiu)形(xing)成,這(zhe)就是(shi)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)。他注意到當(dang)(dang)把鉀(jia)(jia)(jia)(jia)扔到水里時,鉀(jia)(jia)(jia)(jia)會在(zai)水面上游(you)動,并(bing)燃燒發出(chu)美麗的紫色的火焰(yan)。鉀(jia)(jia)(jia)(jia)的名(ming)稱(cheng)來源(yuan)于(yu)(yu)拉(la)(la)丁(ding)文(wen)Kalium,原意是(shi)“堿”。拉(la)(la)丁(ding)文(wen)名(ming)稱(cheng)從阿拉(la)(la)伯(bo)文(wen)Qali借來的。中(zhong)國科學(xue)家(jia)(jia)在(zai)命名(ming)此(ci)元素(su)時,因其活潑(po)性在(zai)當(dang)(dang)時已知的金(jin)屬(shu)中(zhong)居首位,故用(yong)“金(jin)”字旁加上表示首位的“甲(jia)”字而造(zao)出(chu)“鉀(jia)(jia)(jia)(jia)”這(zhe)個(ge)字。
鉀為銀(yin)白色立方體(ti)結構(gou)金屬,理化性(xing)質(zhi)和鈉非常相似。鉀質(zhi)軟(ruan)而輕可用小刀(dao)切割,新切面有銀(yin)白色光澤。
鉀的密度0.862g/cm3(293K),熔點(dian)336K(63℃),沸點(dian)1032K(759℃)。
鉀是熱(re)(re)和電(dian)的(de)良導(dao)(dao)體(ti),具(ju)有(you)較好的(de)導(dao)(dao)磁(ci)性(xing),質量分數77.2%的(de)鉀和22.8%的(de)鈉(na)形(xing)成的(de)鉀鈉(na)合金熔點(dian)只有(you)12℃,是核反應堆導(dao)(dao)熱(re)(re)劑。鉀單質還具(ju)有(you)良好的(de)延展性(xing),硬度(du)也低(di),能夠溶(rong)于汞和液(ye)態氨,溶(rong)于液(ye)氨形(xing)成藍色溶(rong)液(ye)。
已(yi)發現(xian)的(de)鉀(jia)的(de)同(tong)位素共(gong)有(you)28種,包括從(cong)32K至55K,其(qi)中(zhong)在(zai)自然界中(zhong)存(cun)在(zai)的(de)只有(you)39K、40K和(he)41K,其(qi)他同(tong)位素都是由人工制造。40K有(you)放射(she)(she)性,是巖石(shi)和(he)土壤中(zhong)天(tian)然放射(she)(she)性本底的(de)重要(yao)來源(yuan)之一(yi)。
鉀離(li)子能使火焰呈紫色(se),可用焰色(se)反應和火焰光度計檢測。
鉀(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)化(hua)學性(xing)質比鈉(na)還要(yao)活(huo)潑,僅比銫、銣活(huo)動(dong)性(xing)弱(ruo)。暴露在(zai)空(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong),表(biao)面迅速覆(fu)蓋一層氧(yang)化(hua)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)和碳酸鉀(jia)(jia)(jia)(jia),使它(ta)失去金(jin)屬(shu)光澤(表(biao)面顯藍(lan)紫色),因此金(jin)屬(shu)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)應(ying)保存在(zai)液(ye)(ye)體(ti)石蠟或氬氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)以(yi)防(fang)止氧(yang)化(hua)。鉀(jia)(jia)(jia)(jia)在(zai)空(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)加熱就會燃燒,它(ta)在(zai)有(you)限(xian)量氧(yang)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)加熱,生(sheng)成氧(yang)化(hua)鉀(jia)(jia)(jia)(jia);在(zai)過量氧(yang)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)加熱,生(sheng)成過氧(yang)化(hua)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)和超(chao)(chao)氧(yang)化(hua)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)混合(he)物(wu)。金(jin)屬(shu)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)溶于(yu)液(ye)(ye)氨(an)生(sheng)成深藍(lan)色液(ye)(ye)體(ti),可導電,實驗證明其中(zhong)(zhong)含氨(an)合(he)電子(zi),鉀(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)液(ye)(ye)氨(an)溶液(ye)(ye)久置或在(zai)鐵的(de)催(cui)化(hua)下會分解(jie)為氫氣(qi)(qi)和氨(an)基(ji)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)。鉀(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)液(ye)(ye)氨(an)溶液(ye)(ye)與氧(yang)氣(qi)(qi)作(zuo)用,生(sheng)成超(chao)(chao)氧(yang)化(hua)鉀(jia)(jia)(jia)(jia),臭氧(yang)作(zuo)用,生(sheng)成橘紅色的(de)臭氧(yang)化(hua)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)。
鉀(jia)與水劇烈反(fan)(fan)應,甚(shen)至在(zai)冰上也能(neng)著火(huo),生(sheng)成氫氧化(hua)鉀(jia)和氫氣,反(fan)(fan)應時(shi)放出的(de)熱量(liang)能(neng)使金屬鉀(jia)熔(rong)化(hua),并引(yin)起鉀(jia)和氫氣燃燒。
鉀(jia)與氟、氯、溴、碘都能發(fa)(fa)生反(fan)應(ying),生成(cheng)相應(ying)的(de)鹵化物。鉀(jia)不(bu)與氮氣(qi)(qi)作用。與氨作用,生成(cheng)氨基鉀(jia),并(bing)放出氫氣(qi)(qi),鉀(jia)與汞形(xing)(xing)成(cheng)鉀(jia)汞齊(qi)(化學式:K+Hg=K[Hg]),是還原劑(ji),與水反(fan)應(ying)不(bu)劇(ju)烈。鉀(jia)和汞作用時會(hui)發(fa)(fa)生強(qiang)烈的(de)放熱反(fan)應(ying)。鉀(jia)的(de)氧化態(tai)為+1,只形(xing)(xing)成(cheng)+1價的(de)化合物。
在(zai)高(gao)中(zhong)化(hua)學范疇認為鉀(jia)鹽均溶于水,但(dan)實際上高(gao)氯酸鉀(jia)、酒石酸氫(qing)鉀(jia)、六氯鉑酸鉀(jia)、鈷亞硝(xiao)酸鈉鉀(jia)、四苯(ben)硼酸鉀(jia)等溶解(jie)度(du)均較小(xiao)。
氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鉀(jia),化(hua)(hua)(hua)(hua)學式K2O,分(fen)子(zi)量(liang)94.2,密度2.32g/cm3。易潮解,易溶于水。為白色粉末,溶于水生成(cheng)氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鉀(jia),并放(fang)出大量(liang)熱(re)。在空氣流中(zhong)加熱(re)能被氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鉀(jia)或(huo)超氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鉀(jia),易吸收空氣中(zhong)的二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)成(cheng)為碳(tan)酸鉀(jia)。
過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)鉀,化(hua)學式為K2O2,黃色無定形塊(kuai)狀物,易潮解。加熱分(fen)解,遇水放(fang)(fang)出氧(yang)(yang)氣,遇酸生成過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫(qing),過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)鉀能(neng)吸收二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)并(bing)放(fang)(fang)出氧(yang)(yang)氣。是強氧(yang)(yang)化(hua)劑。可由(you)氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)鉀與過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫(qing)反應制(zhi)得。
超(chao)氧化鉀,化學式為KO2,是一(yi)種一(yi)級(ji)氧化劑(ji),在許多方面類(lei)似于第I族金屬過氧化物(wu)。遇(yu)易燃(ran)物(wu)、有機物(wu)、還(huan)原劑(ji)等會引起燃(ran)燒甚至爆炸。遇(yu)水或水蒸汽產生大量熱量,同樣可能發(fa)生爆炸。吸(xi)濕(shi)性極強,與水激烈反應生成(cheng)氧及可被進一(yi)步分解(jie)的堿性過氧化物(wu)溶液(ye)。
氫氧(yang)化鉀,化學(xue)式為KOH,白色(se)粉(fen)末或(huo)片狀固體(ti)。具強(qiang)堿性(xing)及腐(fu)蝕性(xing),中(zhong)等(deng)毒(du)性(xing)。極易吸收空氣中(zhong)水分而(er)潮(chao)解,吸收二氧(yang)化碳而(er)成碳酸鉀。溶(rong)于(yu)水,能溶(rong)于(yu)乙醇和(he)甘油。當溶(rong)解于(yu)水、醇或(huo)用酸處理時產(chan)生大量(liang)(liang)熱量(liang)(liang)。
鉀(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)化合物早就被(bei)人類利用(yong),由于(yu)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)化學性質(zhi)極為活(huo)潑,所以鉀(jia)(jia)(jia)(jia)在(zai)(zai)自然(ran)界中(zhong)只以化合物形式存在(zai)(zai)。人們古代就知道草木(mu)灰中(zhong)存在(zai)(zai)著(zhu)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)草堿(即碳酸(suan)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)),可用(yong)作洗滌劑。硝(xiao)酸(suan)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)也(ye)被(bei)用(yong)作黑火藥的(de)成分(fen)之(zhi)一。鉀(jia)(jia)(jia)(jia)在(zai)(zai)地殼(ke)中(zhong)的(de)含(han)量為2.47%,占(zhan)第七位。可用(yong)來(lai)提(ti)取鉀(jia)(jia)(jia)(jia)鹽的(de)礦物有鉀(jia)(jia)(jia)(jia)鹽礦(KCl)、光鹵(lu)石(shi)(KCl·MgCl2·6H2O)、雜鹵(lu)石(shi)(2CaSO4·K2SO4·2H2O)。分(fen)布極廣的(de)天然(ran)硅酸(suan)鹽礦物中(zhong)也(ye)含(han)有鉀(jia)(jia)(jia)(jia),如鉀(jia)(jia)(jia)(jia)長石(shi)K[AlSi3O8]。在(zai)(zai)云母(mu)、鉀(jia)(jia)(jia)(jia)長石(shi)等硅酸(suan)鹽中(zhong)都富含(han)鉀(jia)(jia)(jia)(jia)。
在海水中以鉀離子的(de)形式(shi)存在,含(han)量(liang)約為0.38g/kg。鉀在海水中含(han)量(liang)比鈉離子少的(de)原因是由于被(bei)土壤和(he)植(zhi)物(wu)吸收多。在動(dong)植(zhi)物(wu)體內也含(han)有鉀。除了(le)氧(yang)、氫、氯、鈉、鎂、硫(liu)、鈣之外,鉀在海水中的(de)含(han)量(liang)最高。
正常人體內約含鉀175克,其中(zhong)98%的(de)鉀以鉀離(li)(li)子(zi)的(de)形式貯存于細胞液(ye)內;血清中(zhong)含鉀3.5~5.5mmol/L。鉀是細胞內最主要的(de)陽離(li)(li)子(zi)之一。
鉀可以調節細(xi)胞內適宜(yi)的滲透(tou)壓和(he)體液(ye)的酸堿平衡,參與(yu)細(xi)胞內糖和(he)蛋白質的代謝。有助(zhu)于維持神經健康、心跳規律(lv)正常,可以預防(fang)中風,并協助(zhu)肌(ji)肉正常收縮。在攝入高鈉(na)而導致(zhi)高血壓時,鉀具有降血壓作用。
(1)參與糖、蛋(dan)白質和能量代謝:糖原(yuan)合(he)成時(shi),需要鉀(jia)與之一同進(jin)入細(xi)(xi)胞,糖原(yuan)分解時(shi),鉀(jia)又從細(xi)(xi)胞內釋出。蛋(dan)白質合(he)成時(shi)每(mei)克氮(dan)約需鉀(jia)3mmol,分解時(shi),則(ze)釋出鉀(jia)。ATP形成時(shi)亦(yi)需要鉀(jia)。
(2)參(can)與維(wei)持細胞(bao)內(nei)、外液的滲透壓和酸堿(jian)(jian)平衡:鉀(jia)(jia)是細胞(bao)內(nei)的主要(yao)陽離子(zi),所以(yi)能(neng)維(wei)持細胞(bao)內(nei)液的滲透壓。酸中毒時(shi),由于腎臟排鉀(jia)(jia)量減少(shao),以(yi)及鉀(jia)(jia)從細胞(bao)內(nei)向(xiang)外移,所以(yi)血鉀(jia)(jia)往(wang)往(wang)同時(shi)升高,堿(jian)(jian)中毒時(shi),情況相反。
(3)維持神經(jing)肌肉(rou)的興奮性(xing)。
(4)維(wei)持心(xin)肌功能:心(xin)肌細胞膜的電位變化主(zhu)要(yao)動力(li)之一是(shi)由于鉀離(li)子的細胞內、外轉移(yi)。
人體(ti)(ti)鉀(jia)(jia)缺乏可引(yin)起心(xin)跳不規(gui)律(lv)和(he)加速(su)、心(xin)電圖異常、肌(ji)肉衰(shuai)弱和(he)煩躁,最后導致心(xin)跳停止。一般而(er)言,身體(ti)(ti)健(jian)康的(de)人,會自動將多余(yu)的(de)鉀(jia)(jia)排出體(ti)(ti)外。但腎病(bing)患(huan)者則要特別留意(yi),避(bi)免攝取過(guo)量的(de)鉀(jia)(jia)。
在(zai)乳(ru)制品、水果、蔬菜(cai)、瘦肉、內臟(zang)、香蕉、葡萄干中(zhong)都含(han)有豐(feng)富的鉀
人體缺鉀的主要癥狀是:心跳過(guo)速且心率不齊,肌肉無力、麻木(mu)、易怒、惡(e)心、嘔吐(tu)、腹瀉、低血壓、精神錯亂、以及心理冷淡。
鉀(jia)能(neng)促(cu)進植株莖稈健壯,改善果實品質,增(zeng)強植株抗寒(han)能(neng)力(li),提高(gao)果實的糖(tang)分(fen)和維生素C的含量,和氮、磷的情況一樣,缺鉀(jia)癥狀首先出現于老葉。鉀(jia)素供應不足時,碳水(shui)化合物(wu)代謝受(shou)到干(gan)擾,光合作(zuo)用(yong)受(shou)抑制,而呼吸作(zuo)用(yong)加強。因此(ci),缺鉀(jia)時植株抗逆能(neng)力(li)減弱,易(yi)受(shou)病(bing)害(hai)侵襲,果實品質下降,著色不良(liang)。瓜、果、番茄等(deng)對鉀(jia)肥的需求主要是在果實迅速(su)膨大期。
鉀肥一(yi)般是在基(ji)肥、沖施(shi)(shi)、追施(shi)(shi)、噴施(shi)(shi)和(he)無土營養(yang)栽培時施(shi)(shi)入,果實(shi)膨大前(qian)期沖施(shi)(shi)、追施(shi)(shi)或葉面噴施(shi)(shi)0.5%磷(lin)酸(suan)二氫(qing)鉀、硝酸(suan)鉀、硫酸(suan)鉀、氯化鉀溶(rong)液。氯化鉀不能用于瓜類(lei)和(he)煙葉。
鉀(jia)不足時,植株(zhu)莖(jing)稈柔弱,易倒伏,抗寒(han)性和(he)抗旱性均差(cha);葉(xie)片(pian)變黃,逐漸壞死。由于鉀(jia)能(neng)移動到嫩葉(xie),缺鉀(jia)開始(shi)在(zai)較老的葉(xie),后來(lai)發展到植株(zhu)基(ji)部,也有葉(xie)緣枯焦,葉(xie)子彎卷或(huo)皺縮(suo)。
(1)促進(jin)酶的活化(hua)。生物體中有60多種酶需(xu)要鉀離子作(zuo)為活化(hua)劑。
(2)促(cu)(cu)進光(guang)能的利用(yong),增強光(guang)合作(zuo)用(yong)。首先(xian)K+能保持葉綠體內類囊體膜的正常(chang)結(jie)構,缺K+時(shi)類囊體膜結(jie)構松散,影(ying)響光(guang)合作(zuo)用(yong)的正常(chang)進行。同(tong)時(shi)又能促(cu)(cu)進類囊體膜上質子梯度的形成和光(guang)合磷酸化作(zuo)用(yong)。
(3)有利(li)于植物正常(chang)的呼吸作用,改善能量(liang)代謝。
(4)增強植(zhi)株體內物質的(de)合(he)成(cheng)和轉運。比如,碳水化(hua)合(he)物的(de)合(he)成(cheng)與運轉;增強蛋(dan)白質與核蛋(dan)白的(de)合(he)成(cheng);促進豆(dou)科植(zhi)物根瘤(liu)菌的(de)固氮作用(yong)。
(5)增強植物的抗性。
(6)增強抗凍性、抗旱、抗鹽(yan)的(de)能力;
(7)增強植物(wu)對病(bing)蟲(chong)害(hai)的(de)抗性。試驗表明,增施(shi)適量的(de)鉀肥,能有效(xiao)地(di)減少水稻的(de)胡(hu)麻葉斑病(bing)、稻瘟病(bing)、紋枯病(bing)等;麥類(lei)的(de)白粉病(bing)、赤霉病(bing)及小麥的(de)銹病(bing)等等。
(8)減(jian)少水稻受(shou)還原性(xing)物質的(de)危害。
金屬鉀很活潑,需隔(ge)絕空氣和水儲存(cun)(cun)。一般把鉀、鈉儲存(cun)(cun)在煤油和液體石蠟中。儲存(cun)(cun)庫房應通風(feng)、低溫、干燥。與酸、氧化劑分(fen)開(kai)存(cun)(cun)放。
貯存和使用都(dou)要注意(yi)安全(quan),由(you)金屬鉀(jia)引起的火災,不能用水或泡沫滅(mie)火劑撲滅(mie),而要用碳(tan)酸鈉干粉。鉀(jia)也對皮膚有(you)很強的腐蝕性。