化學教育-元素周期表-鉀

2021-02-12 春天的信

鉀,元素符號K,原子序數為19,位於元素周期表第四周期IA族,屬於鹼金屬元素。單質是一種銀白色的軟質金屬,蠟狀,可用小刀切割,熔沸點低,密度比水小,化學性質極度活潑(比鈉還活潑)。鉀在自然界沒有單質形態存在,鉀元素以鹽的形式廣泛的分布於陸地和海洋中,也是人體肌肉組織和神經組織中的重要成分之一。

生產金屬鈉用的是電解法,但在生產金屬鉀中卻不能用此法,因為鉀太容易溶解在熔化的KCl中,無法分離收集。金屬鉀的生產方法採用金屬鈉與氯化鉀在高溫下的反應:Na+KCl=K↑+NaCl。鉀的沸點比鈉低,不斷地將鉀的蒸氣分離出去,就能使反應持續進行。用真空蒸餾法可將鉀的純度提高為99.99%。由於鉀比鈉貴, 在一般情況下都用鈉代替鉀,鉀鹽的用途就比較少,但由於鉀鹽的吸溼性弱於鈉鹽,所以分析化學中常用鉀鹽做標準試劑。鉀鹽以硝石(硝酸鉀,KNO3),明礬(十二水硫酸鋁鉀,KAl(SO4)2·12H2O),還有草木灰(碳酸鉀,K2CO3)的形式已經被認知了幾個世紀。它們被用於火藥,燃料和肥皂的製造。[1] 把

含鉀物質還原為元素挫敗了早期的化學家,而且鉀被拉瓦錫分類為「泥土」。由於鉀的活動性很強,難以用常用的還原劑(如碳)從鉀的化合物將金屬鉀還原出來。之後在1807年,漢弗裡·戴維電解熔融氫氧化鉀發現有金屬小球形成,這就是鉀。他注意到當把鉀扔到水裡時,鉀會在水面上遊動,並燃燒發出美麗的紫色的火焰。鉀的名稱來源於拉丁文Kalium,原

意是「鹼」。拉丁文名稱從阿拉伯文Qali借來的。 中國科學家在命名此元素時,因其活潑性在當時已知的金屬中居首位,故用「金」字旁加上表示首位的「甲」字而造出「鉀」這個字。鉀為銀白色立方體結構金屬,理化性質和鈉非常相似。鉀質軟而輕可用小刀切割

,新切面有銀白色光澤。

鉀的密度0.862g/cm3(293K),熔點336K(63℃),沸點1032K(759℃)。

鉀是熱和電的良導體,具有較好的導磁性,質量分數77.2%的鉀和22.8%的鈉形成的鉀鈉合金熔點只有12℃,是核反應堆導熱劑。鉀單質還具有良好的延展性,硬度也低,能夠溶於汞和液態氨,溶於液氨形成藍色溶液。

已發現的鉀的同位素共有28種,包括從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製造。40K有放射性,是巖石和土壤中天然放射性本底的重要來源之一。[1] 

鉀離子能使火焰呈紫色,可用焰色反應和火焰光度計檢測。

鉀的化學性質比鈉還要活潑,僅比銫、銣活動性弱。暴露在空氣中,表面迅速覆蓋一層氧化鉀和碳酸鉀,使它失去金屬光澤(表面顯藍紫色),因此金屬鉀應保存在液體石蠟或氬氣中以防止氧化。鉀在空氣中加熱就會燃燒,它在有限量氧氣中加熱,生成氧化鉀;在過量氧氣中加熱,生成過氧化鉀和超氧化鉀的混合物。金屬鉀溶於液氨生成深藍色液體,可導電,實驗證明其中含氨合電子,鉀的液氨溶液久置或在鐵的催化下會分解為氫氣和氨基鉀。鉀的液氨溶液與氧氣作用,生成超氧化鉀,臭氧作用,生成橘紅色的臭氧化鉀。

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