鉀

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介紹

鉀元素最早由著名的英國化學家漢弗裡·戴維爵士於1807年發現。該元素最初是從熔融態的苛性鉀（KOH）化合物中透過電解分離出來的。然而，鉀是在電解系統中的陰極收集到的。

圖1：鉀：化學元素特性及用途

鉀及其存在形式

鉀被認為是第二輕的元素，簡單來說，鉀的密度僅次於鋰。鉀的符號為K，來源於拉丁語Kalium。這種化學元素屬於鹼金屬。人們注意到，鉀在室溫或常溫下呈固態。

鉀是一種柔軟的金屬，呈銀白色，其同位素在地球上廣泛存在。鉀主要存在於火成岩、頁岩以及包括正長石和白雲母在內的各種礦物沉積物中。然而，收集鉀元素相當困難，因為與鉀相關的元素完全不溶於水。

溶於水的鉀化合物包括光鹵石（KMgCl₃·6H₂O）、瀉利鹽（K₂Mg₂[SO₄]₃）、多滷石（K₂Ca₂Mg[SO₄]₄·2H₂O）以及鉀鹽（KCl）。然而，這些元素存在於古老的河床和海底之下。這些元素經過電解後用於商業用途。

鉀作為一種金屬

鉀金屬被認為是地球上最豐富的元素之一，排名第七。根據記錄，地球地殼約有2.4%是由這種元素構成的。

圖2：元素週期表中的鉀

鉀的沉積物以氯化鉀化合物的形式存在，數量超過十億噸。這種元素在動植物的生命中不可或缺。該元素的原子序數為19，原子質量為39.0983 amu（原子質量單位）。

同位素

鉀元素有三種重要的同位素，包括39、40和41。其中，鉀-40具有高度反應活性，存在於岩石、動物和植物中。

同位素主要用於測量物體的年齡。然而，當存在氬同位素時，同位素會發生衰變。

物理和化學性質

鉀元素的熔點和沸點分別為63℃和770℃。就其物理性質而言，鉀漂浮在水上，分離後的元素具有延展性，呈銀白色。就化學特性而言，鉀與水劇烈反應生成氫氣，因此很容易著火併爆炸。這種元素很容易與磷、氯、硫、氮反應，其蒸汽呈綠色，火焰呈淡紫色。

反應

鉀與水劇烈反應，釋放出氫氣，反應速度很快。反應式為：

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

在空氣中，鉀會變成暗淡的顏色，反應式為：

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

鉀：應用和一般事實

鉀的應用多種多樣，包括用作注射劑的氯化鉀，用於製造肥皂和洗滌劑的鉀鹼。此外，鉀還用於核電站的熱交換器，鉀鹽用於肥料。

電解過程中最關鍵的事實是鉀是第一種被分離出來的金屬。這是因為在此之前，很難區分鈉和鉀元素。在被識別之前，鉀已被用於與動物脂肪混合生產肥皂，以及生產碳酸鉀。

結論

在本教程中，我們重點關注了鉀元素。人們注意到，鉀是地球上最豐富的元素之一，約佔地殼的2.4%。然而，它以化合物的形式存在，並透過電解過程分離出來。

(常見問題)

Q1. 為什麼鉀元素在化學領域很重要？

A1. 鉀元素在化學領域至關重要，因為它在維持活細胞的正常功能方面起著關鍵作用。它也用於神經功能並維持人體內的整個液體系統。

Q2. 鉀的五個最重要的工業用途是什麼？

A2. 鉀金屬由於其廣泛的應用而對工業用途有利。鉀用於製造用於衛生目的的肥皂和洗滌劑。在黃金開採中使用鉀，它還用於生產玻璃和染料。此外，它還用於製造電池和火藥。

Q3. 鉀元素的另一個名稱是什麼？

A3. 鉀元素的另一個名稱是鉀鹼，取自英文單詞，但其化學符號取自拉丁語Kalium。Kalium 一詞是中古拉丁語中鉀鹼的詞，源於阿拉伯語qali，意思是鹼。