钾

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介绍

钾元素最早由著名的英国化学家汉弗里·戴维爵士于1807年发现。该元素最初是从熔融态的苛性钾（KOH）化合物中通过电解分离出来的。然而，钾是在电解系统中的阴极收集到的。

图1：钾：化学元素特性及用途

钾及其存在形式

钾被认为是第二轻的元素，简单来说，钾的密度仅次于锂。钾的符号为K，来源于拉丁语Kalium。这种化学元素属于碱金属。人们注意到，钾在室温或常温下呈固态。

钾是一种柔软的金属，呈银白色，其同位素在地球上广泛存在。钾主要存在于火成岩、页岩以及包括正长石和白云母在内的各种矿物沉积物中。然而，收集钾元素相当困难，因为与钾相关的元素完全不溶于水。

溶于水的钾化合物包括光卤石（KMgCl₃·6H₂O）、泻利盐（K₂Mg₂[SO₄]₃）、多卤石（K₂Ca₂Mg[SO₄]₄·2H₂O）以及钾盐（KCl）。然而，这些元素存在于古老的河床和海底之下。这些元素经过电解后用于商业用途。

钾作为一种金属

钾金属被认为是地球上最丰富的元素之一，排名第七。根据记录，地球地壳约有2.4%是由这种元素构成的。

图2：元素周期表中的钾

钾的沉积物以氯化钾化合物的形式存在，数量超过十亿吨。这种元素在动植物的生命中不可或缺。该元素的原子序数为19，原子质量为39.0983 amu（原子质量单位）。

同位素

钾元素有三种重要的同位素，包括39、40和41。其中，钾-40具有高度反应活性，存在于岩石、动物和植物中。

同位素主要用于测量物体的年龄。然而，当存在氩同位素时，同位素会发生衰变。

物理和化学性质

钾元素的熔点和沸点分别为63℃和770℃。就其物理性质而言，钾漂浮在水上，分离后的元素具有延展性，呈银白色。就化学特性而言，钾与水剧烈反应生成氢气，因此很容易着火并爆炸。这种元素很容易与磷、氯、硫、氮反应，其蒸汽呈绿色，火焰呈淡紫色。

反应

钾与水剧烈反应，释放出氢气，反应速度很快。反应式为：

$\mathrm{“2K(s) + 2H_2O\:\rightarrow\:2KOH (aq) + H_2 (g)”.}$

在空气中，钾会变成暗淡的颜色，反应式为：

$\mathrm{“K(s) + O_2(g)\:\rightarrow\:KO_2(s)”.}$

钾：应用和一般事实

钾的应用多种多样，包括用作注射剂的氯化钾，用于制造肥皂和洗涤剂的钾碱。此外，钾还用于核电站的热交换器，钾盐用于肥料。

电解过程中最关键的事实是钾是第一种被分离出来的金属。这是因为在此之前，很难区分钠和钾元素。在被识别之前，钾已被用于与动物脂肪混合生产肥皂，以及生产碳酸钾。

结论

在本教程中，我们重点关注了钾元素。人们注意到，钾是地球上最丰富的元素之一，约占地壳的2.4%。然而，它以化合物的形式存在，并通过电解过程分离出来。

(常见问题)

Q1. 为什么钾元素在化学领域很重要？

A1. 钾元素在化学领域至关重要，因为它在维持活细胞的正常功能方面起着关键作用。它也用于神经功能并维持人体内的整个液体系统。

Q2. 钾的五个最重要的工业用途是什么？

A2. 钾金属由于其广泛的应用而对工业用途有利。钾用于制造用于卫生目的的肥皂和洗涤剂。在黄金开采中使用钾，它还用于生产玻璃和染料。此外，它还用于制造电池和火药。

Q3. 钾元素的另一个名称是什么？

A3. 钾元素的另一个名称是钾碱，取自英文单词，但其化学符号取自拉丁语Kalium。Kalium 一词是中古拉丁语中钾碱的词，源于阿拉伯语qali，意思是碱。