钾(Potassium)是一种银白色的软质金属,蜡状,可用小刀切割,熔沸点低,密度比水小,化学性质极度活泼(比钠还活泼)。是ⅠA族的元素之一。
一.化合物
1.氧化钾
氧化钾化学式K2O,分子量94.2,密度2.32g/cm3。易潮解,易溶于水。为白色粉末,溶于水生成氢氧化钾,并放出大量热。在空气流中加热能被氧化成过氧化钾或超氧化钾,易吸收空气中的二氧化碳成为碳酸钾。
2.过氧化钾
过氧化钾,黄色无定形块状物,易潮解。加热分解,遇水放出氧气,遇酸生成过氧化氢,过氧化钾能吸收二氧化碳并放出氧气。是强氧化剂。可由氢氧化钾与过氧化氢反应制得。
3.超氧化钾
超氧化钾是一种一级氧化剂,在许多方面类似于第I族金属过氧化物。遇易燃物、有机物、还原剂等会引起燃烧甚至爆炸。遇水或水蒸汽产生大量热量,同样可能发生爆炸。吸湿性极强,与水激烈反应生成氧及可被进一步分解的碱性过氧化物溶液。
二.含量分布
1.地壳
钾的化合物早就被人类利用,由于钾的化学性质极为活泼,所以钾在自然界中只以化合物形式存在。人们古代就知道草木灰中存在着钾草碱(即碳酸钾),可用作洗涤剂。硝酸钾也被用作黑火药的成分之一。钾在地壳中的含量为2.47%,占第七位。
2.海洋
在海水中以钾离子的形式存在,含量约为0.38g/kg。 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。除了氧、氢、氯、钠、镁、硫、钙之外 ,钾在海水中的含量最高。
3.人体
正常人体内约含钾175克,其中98%的钾以钾离子的形式贮存于细胞液内;血清中含钾3.5~5.5mmol/L。钾是细胞内最主要的阳离子之一。
三.制备方法
生产金属钠用的是电解法,但在生产金属钾中却不能用此法,因为钾太容易溶解在熔化的KCl中,无法分离收集。金属钾的生产方法采用金属钠与氯化钾在高温下的反应:Na+KCl=K↑+NaCl。钾的沸点比钠低,不断地将钾的蒸气分离出去,就能使反应持续进行。用真空蒸馏法可将钾的纯度提高为99.99%。由于钾比钠贵, 在一般情况下都用钠代替钾,钾盐的用途就比较少,但由于钾盐的吸湿性弱于钠盐,所以分析化学中常用钾盐做标准试剂。
四.主要用途
1.人体
钾可以调节细胞内适宜的渗透压和体液的酸碱平衡,参与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。
参与糖、蛋白质和能量代谢:糖原合成时,需要钾与之一同进入细胞,糖原分解时,钾又从细胞内释出。蛋白质合成时每克氮约需钾3mmol,分解时,则释出钾。ATP形成时亦需要钾。
参与维持细胞内、外液的渗透压和酸碱平衡:钾是细胞内的主要阳离子,所以能维持细胞内液的渗透压。酸中毒时,由于肾脏排钾量减少,以及钾从细胞内向外移,所以血钾往往同时升高,碱中毒时,情况相反。
维持神经肌肉的兴奋性。
维持心肌功能:心肌细胞膜的电位变化主要动力之一是由于钾离子的细胞内、外转移。
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。
在乳制品、水果、蔬菜、瘦肉、内脏、香蕉、葡萄干中都含有丰富的钾。
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。
2.植物
钾能促进植株茎秆健壮,改善果实品质,增强植株抗寒能力,提高果实的糖分和维生素C的含量,和氮、磷的情况一样,缺钾症状首先出现于老叶。钾素供应不足时,碳水化合物代谢受到干扰,光合作用受抑制,而呼吸作用加强。因此,缺钾时植株抗逆能力减弱,易受病害侵袭,果实品质下降,着色不良。瓜、果、番茄等对钾肥的需求主要是在果实迅速膨大期。
促进酶的活化。 生物体中有60多种酶需要钾离子作为活化剂。
促进光能的利用,增强光合作用。
有利于植物正常的呼吸作用,改善能量代谢。
增强植株体内物质的合成和转运。增强植物的抗性。
增强抗冻性、抗旱、抗盐的能力;
增强植物对病虫害的抗性。
五.储存方法
金属钾很活泼,需隔绝空气和水储存。一般把钾、钠储存在煤油和液体石蜡中。
储存库房应通风低温干燥;;与酸、氧化剂分开存放。
贮存和使用都要注意安全,由金属钾引起的火灾,不能用水或泡沫灭火剂扑灭,而要用碳酸钠干粉。钾也对皮肤有很强的腐蚀性。