钾
钾(Potassium)是原子序数为19的金属元素,元素符号为K,属于碱金属,分子量为39.098,熔点为63.2℃,沸点为765.5℃,不溶于烃类,溶于液氨、乙二胺、苯胺等。其为银白色蜡状固体,质软而轻,可用小刀切割,熔沸点低,密度比水小,化学性质极度活泼。它是热和电的良导体,具有较好的导磁性1。
钾与水激烈反应放出氢气,并产生大量的热。大块钾投入水中能起火燃烧,甚至发生爆炸。在空气中氧化极速,燃烧时呈紫色火焰。反应性能比钠更强更激烈,与空气接触,迅速被氧化而失去光泽,生成超氧化物,空气中混有有机物时可能会引起爆炸性反应,必须充分注意。制电子管时常用钾来吸收真空管内剩余的氧气和水气。
体内低钾会使胃肠蠕动减慢、肠麻痹,加重厌食,造成营养摄入不足,从而出现倦怠症状2。
基本信息
- 中文名
钾
- 外文名
Potassium、Kalium
- 元素符号
K
- 原子量
39.0983
- 管制类型
易制爆化学品
研究简史
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。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”字旁加上表示首位的“甲”字而造出“钾”这个字。
理化性质
物理性质
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。
钾的密度0.862g/cm3(293K),熔点336K(63℃),沸点1043K(770℃)。
钾是热和电的良导体,具有较好的导磁性,质量分数77.2%的钾和22.8%的钠形成的钾钠合金熔点只有12℃,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32K至55K,其中在自然界中存在的只有39K、40K和41K,其他同位素都是由人工制造。40K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。
化学性质
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,生成橘红色的臭氧化钾。
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:K + Hg = K[Hg]。它是平和的还原剂,与水反应不剧烈。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,如KH。