钾 (K) , 元素周期表第 1 (Ia) 族的化学元素, 碱金属 group , 两者都不可或缺 植物 和动物的生活。钾是第一种通过电解分离的金属,由英国化学家汉弗莱·戴维爵士 (Sir Humphry Davy) 于 1807 年通过分解熔融金属而获得元素。 氢氧化钾 (KOH) 与伏打 电池 .
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原子数 | 19 |
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原子重量 | 39,098 |
熔点 | 63.28 摄氏度(145.90 华氏度) |
沸点 | 760 °C (1,400 °F) |
比重 | 0.862(20 °C 或 68 °F) |
氧化态 | +1, -1 (稀有) |
电子配置 | 2-8-8-1 或 1 秒 二二 秒 二二 磷 63 秒 二3 磷 64 秒 1 |
金属钾质地柔软,呈白色,有银色光泽,熔点低,是热和电的良导体。钾使火焰呈淡紫色,其蒸气呈绿色。它是地壳中第七丰富的元素, 构成 质量的 2.6%。
萨斯克州 Esterhazy 的钾肥矿。乔治·亨特/Shostal Associates
死海的钾含量估计约为 1.7% 的氯化钾,还有许多其他咸水体 水 富含钾。某些盐场的废液每升可能含有高达 40 克的氯化钾,并被用作钾的来源。
以利亚在圣经中做了什么
钾 钾金属的四种碎片。丹尼斯·S·K
大多数钾存在于火成岩、页岩和不溶于水的白云母和正长石等矿物质的沉积物中;这使得钾难以获得。因此,大多数商业钾 化合物 (通常松散地称为钾肥)是通过电解从可溶性钾化合物中获得的,例如光卤石 (KMgCl3∙ 6小时二O)、钾盐(氯化钾,KCl)、杂卤石(K二那二镁[SO4]4∙ 2小时二O), 和 langbeinite (K二 镁 二[所以4]3),在古老的湖床和海床中发现。
钾是由熔融氯化钾 KCl 在 870 °C (1,600 °F) 下通过钠还原产生的。熔融的氯化钾被连续送入填充蒸馏塔,而钠蒸气则向上通过塔。通过在蒸馏塔顶部冷凝更易挥发的钾,反应 Na + KCl → K + NaCl 被迫向右移动。设计商业电解生产钾的方案的努力没有成功,因为很少有盐添加剂可以将氯化钾的熔点降低到电解有效的温度。
金属钾本身的商业需求很少,大部分在干燥空气中直接燃烧转化为超氧化钾,KO二,用于呼吸设备,因为它可以释放氧气并去除二氧化碳和水蒸气。 (钾的超氧化物是一种黄色固体,由 K+和二——离子。它也可以由钾汞合金与干燥空气或氧气氧化形成。)该金属也用作 合金 和 钠 作为液态金属传热介质。钾与水非常剧烈地反应,释放出氢气(它会点燃)并形成氢氧化钾 KOH 溶液。
钠钾合金 (NaK) 在某些快中子增殖核反应堆中用作传热冷却剂,并在燃气轮机发电厂中进行实验,在有限程度上用作传热冷却剂。该合金还用作有机合成中的催化剂或还原剂。
除了钾与锂和钠的合金之外,与其他碱金属的合金也是已知的。在钾-铷和钾-铯二元系统中存在完全混溶。后一种系统在大约 -38 °C (-36 °F) 下形成合金熔化。通过添加钠对系统进行修改会导致三元共晶在大约 -78 °C (-108 °F) 下熔化。这 作品 这种合金含有 3% 的钠、24% 的钾和 73% 铯 .钾基本上不与所有碱土金属以及锌、铝和镉混溶。
植物或动物细胞中的线粒体
钾(作为 K+) 是所有植物和动物所必需的。植物需要它进行光合作用,调节 渗透 和生长,以及酶的激活。每只动物都有严格维持的钾水平和相对固定的钾钠比例。钾是活细胞内的主要无机阳离子,钠是细胞外液中含量最多的阳离子。在高等动物中,Na 的选择性络合剂+和 K+作用于细胞膜以提供主动运输。这种主动运输在神经和肌肉纤维中传递电化学脉冲,并平衡营养摄入和细胞废物清除的活动。体内钾过少或过多都是致命的;然而,钾中的 土壤 确保食物中存在这种不可或缺的元素。
植物的钾含量变化很大,但通常在干重的 0.5-2% 之间。在人类中,细胞和血浆之间的钾比例约为 27:1。肌肉组织的钾含量约为 0.3%,而血清的钾含量约为 0.01-0.02%。正常生长的饮食需求约为每天 3.3 克(0.12 盎司)钾,但摄入超过 20 克(0.7 盎司)钾会导致明显的生理效应。过量的钾会随尿液排出体外,大量的钾可能会在出汗时流失。
天然钾由三种同位素组成:钾-39(93.26%)、钾-41(6.73%)和放射性钾-40(约0.01%);还制备了几种人工同位素。钾 39 通常比钾 41 多约 13.5 倍。钾的天然放射性是由于钾 40 同位素的 β 辐射(109年半衰期)。 40钾的崩解用于地质年龄计算( 看 钾氩测年 )。钾容易失单4 秒 电子 ,因此它在其化合物中通常具有 +1 的氧化态,尽管包含阴离子 K 的化合物——,也可以制作。
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