钾

钾（英语：Potassium）是一种化学元素，化学符号为K（源于拉丁语：Kalium），原子序数为19，原子量为7001390983000000000♠39.0983 u。^[3]

钾 ₁₉K

氢（非金属） 氦（惰性气体） 锂（碱金属） 铍（碱土金属） 硼（类金属） 碳（非金属） 氮（非金属） 氧（非金属） 氟（卤素） 氖（惰性气体） 钠（碱金属） 镁（碱土金属） 铝（贫金属） 矽（类金属） 磷（非金属） 硫（非金属） 氯（卤素） 氩（惰性气体） 钾（碱金属） 钙（碱土金属） 钪（过渡金属） 钛（过渡金属） 钒（过渡金属） 铬（过渡金属） 锰（过渡金属） 铁（过渡金属） 钴（过渡金属） 镍（过渡金属） 铜（过渡金属） 锌（过渡金属） 镓（贫金属） 锗（类金属） 砷（类金属） 硒（非金属） 溴（卤素） 氪（惰性气体） 铷（碱金属） 锶（碱土金属） 钇（过渡金属） 锆（过渡金属） 铌（过渡金属） 钼（过渡金属） 𨱏（过渡金属） 钌（过渡金属） 铑（过渡金属） 钯（过渡金属） 银（过渡金属） 镉（过渡金属） 铟（贫金属） 锡（贫金属） 锑（类金属） 碲（类金属） 碘（卤素） 氙（惰性气体） 铯（碱金属） 钡（碱土金属） 镧（镧系元素） 铈（镧系元素） 镨（镧系元素） 钕（镧系元素） 钷（镧系元素） 钐（镧系元素） 铕（镧系元素） 钆（镧系元素） 铽（镧系元素） 镝（镧系元素） 钬（镧系元素） 铒（镧系元素） 铥（镧系元素） 镱（镧系元素） 镏（镧系元素） 铪（过渡金属） 钽（过渡金属） 钨（过渡金属） 铼（过渡金属） 锇（过渡金属） 铱（过渡金属） 铂（过渡金属） 金（过渡金属） 汞（过渡金属） 铊（贫金属） 铅（贫金属） 铋（贫金属） 钋（贫金属） 砈（类金属） 氡（惰性气体） 鍅（碱金属） 镭（碱土金属） 锕（锕系元素） 钍（锕系元素） 镤（锕系元素） 铀（锕系元素） 錼（锕系元素） 钸（锕系元素） 鋂（锕系元素） 锔（锕系元素） 鉳（锕系元素） 鉲（锕系元素） 鑀（锕系元素） 镄（锕系元素） 钔（锕系元素） 锘（锕系元素） 铹（锕系元素） 𬬻（过渡金属） 𬭊（过渡金属） 𬭳（过渡金属） 𬭛（过渡金属） 𬭶（过渡金属） 鿏（预测为过渡金属） 𫟼（预测为过渡金属） 𬬭（预测为过渡金属） 鿔（过渡金属） 鿭（预测为贫金属） 𫓧（贫金属） 镆（预测为贫金属） 𫟷（预测为贫金属） 鿬（预测为卤素） 鿫（预测为惰性气体） 钠 ↑ 钾 ↓ 铷 氩 ← 钾 → 钙
外观
金属：银白色
概况
名称·符号·序数	钾（Potassium）·K·19
元素类别	碱金属
族·周期·区	1·4·s
标准原子质量	39.0983(1)[1]
电子排布	[Ar] 4s1 2，8，8，1 钾的电子层（2，8，8，1）
历史
发现	汉弗里·戴维（1807年）
分离	汉弗里·戴维（1807年）
物理性质
物态	固体
密度	（接近室温） 0.862 g·cm−3
熔点时液体密度	0.828 g·cm−3
熔点	336.53 K，63.38 °C，146.08 °F
沸点	1032 K，759 °C，1398 °F
三相点	336.35 K（63 °C）， kPa
熔化热	2.33 kJ·mol−1
汽化热	76.9 kJ·mol−1
比热容	29.6 J·mol−1·K−1
蒸气压 压/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k 温/K 473 530 601 697 832 1029
原子性质
氧化态	+1, −1 （强碱性）
电负性	0.82（鲍林标度）
电离能	第一：418.8 kJ·mol−1 第二：3052 kJ·mol−1 第三：4420 kJ·mol−1 （更多）
原子半径	227 pm
共价半径	203±12 pm
范德华半径	275 pm
钾的原子谱线
杂项
晶体结构	体心立方
磁序	顺磁性
电阻率	（20 °C）72 n Ω·m
热导率	102.5 W·m−1·K−1
膨胀系数	（25 °C）83.3 µm·m−1·K−1
声速（细棒）	（20 °C）2000 m·s−1
杨氏模量	3.53 GPa
剪切模量	1.3 GPa
体积模量	3.1 GPa
莫氏硬度	0.4
布氏硬度	0.363 MPa
CAS号	7440-09-7
同位素 查 论 编
主条目：钾的同位素 同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰变 方式 能量​（MeV） 产物 39K 93.2581% 稳定，带20粒中子 40K 0.0117% 1.248×109 年 β− 1.311 40Ca ε 1.505 40Ar β+ 0.483 40Ar 41K 6.7302% 稳定，带22粒中子

钾最早于植物的灰烬中所分离出，故其名称源自植物的灰烬（英语：pot ash）。在元素周期表中，钾属于碱金族，所有碱金属在外部电子壳中都具有单价电子在离子盐中发生。其易被去除电子而形成具有正电荷的离子──阳离子（阳离子可与阴离子结合形成盐）。

钾元素在自然界里仅以离子化合物存在，是一种柔软的银白色碱性金属。在空气中会迅速氧化，遇水会剧烈反应，产生足够的热量以点燃反应中释放的氢气，并放出蓝紫色的火焰。它被发现溶解于海水（自然界中的钾以化合物的形式溶解于海水中，按重量百分比计为0.04％^[4][5]），是许多矿物质的一部分。

钾与钠的化学性质非常相似，而钠是元素周期表第1族中钾的前一个元素。它们具有相似的第一电离能，让原子丢弃其最外层唯一的电子。在1702年^[6]，钾与钠被怀疑可以与相同的阴离子结合形成类似的盐类，并且在1807年以电解证明。天然存在的钾由三种同位素组成，其中的40
K是放射性的。微量的40
K存在于所有钾中，它是人体中最常见的放射性同位素。

钾离子对所有活细胞的功能非常重要。正常的神经传递需要钾离子通过神经细胞膜转移；过低或过量的钾也都会导致许多身体的征兆或症状，包括心律异常和各种心电图异常。新鲜水果和蔬菜是钾的良好来源。身体摄取钾时，血浆中的钾离子浓度会上升，造成钾离子从细胞外往细胞内移动，增加肾脏对钾离子的代谢。

钾的大多数工业应用了钾化合物（例如钾皂）在水中的的高溶解度。含钾的农业肥料占了全球钾化学产物的95%，用于补救因大量生产作物而耗尽钾的土壤。 ^[7]

性质

钾的熔点、硬度低，比钠更活泼，在空气中很快氧化。钾的密度小于水，大于煤油。钾和水会产生剧烈反应（产生高温使自己熔成一个银白色的球，释放大量氢，使金属球在水面高速移动，氢气燃烧，可以看到紫蓝色的火焰，生成氢氧化钾。方程式如下：

${\displaystyle {\rm {2K+2H_{2}O\rightarrow 2KOH+H_{2}\uparrow }}}$

钾可以和卤族、氧族元素反应，还可以使其他金属的盐类还原（熔融状态下），对有机物有很强的还原作用。

钾容易与氧反应 在表面形成紫色的氧化钾

${\displaystyle {\rm {4K+O_{2}\rightarrow 2K_{2}O}}}$

钾为爆炸性和易燃的物质，一般以汽油或煤油封存。

发现

1807年由英国化学家戴维首次用电解法从熔融氢氧化钾中制得金属钾，并定名。

名称由来

拉丁语：kalium，这个单字不存在于古典拉丁语中，这是由永斯·贝采利乌斯创造的新拉丁文名词。这个名词起源于阿拉伯语：القَلْيَه‎（al-qalyah），本义为植物灰烬。qaly是刺沙蓬一类的植物，古人焚烧这种植物，从灰烬中可以的得到不纯的钾盐和钠盐混合物，进而和石灰水反应可以得到强碱溶液。这个阿拉伯名词传入欧洲后，被拼为alkali，意为碱。永斯·贝采利乌斯以此命名钾为kalium。

钾英文名“potassium”则由“Potash”衍生而来。当时的人们焚烧木材，其灰烬用水浸泡，取上清液，在铜锅里煮沸除去水分，可得不纯的钾盐混合物，称为草木灰（英语：Potash，Pot-Ashes：pot锅，ash灰烬，译作“草木灰”）。戴维使用的氢氧化钾就是从草木灰转化而来的，因此将钾命名为potassium。

分布

钾在自然界中只以化合物形式存在。在云母、钾长石等硅酸盐中都富含钾。钾在地壳中的含量约为2.09%，居第七位。在海水中以钾离子的形式存在，含量约为0.1%。钾在海水中含量比钠离子少的原因是由于被土壤和植物吸收多。在动植物体内也含有钾。正常人体内约含钾175克，其中98%的钾贮存于细胞液内，是细胞内最主要的阳离子。

制备

这种元素通过将其常见的氢氧化物进行电解而得到。将氢氧化钾与卤化物进行熔融电解，再经真空蒸馏制得。 早期，由法国化学家给吕萨克和泰纳尔发明的隔绝空气加强热于碳酸钾、碳粉、铁粉、明矾混合物的方法也被用于制备粗钾，并被用于当时的一种打火机中。

同位素

主条目：钾的同位素

已发现的钾的同位素共有16种，包括钾35至钾50，其中只有钾39和钾41是稳定的，其他同位素都带有放射性。

应用

钾主要用作还原剂及用于合成中。钾的化合物在工业上用途很广。钾盐可以用于制造化肥及肥皂。钾对动植物的生长和发育起很大作用，是植物生长的三大营养元素之一。

钾金属在工业上可作为较强的还原剂。钠钾合金在一些特殊冷却设备中作为热传导的媒介。

对人体的影响

营养代谢

钾是人体必需的矿物质营养素，是体细胞内主要的阳离子，体重70公斤的成年男性体内，钾含量约3500mEq。饮食中的钾离子在小肠中很容易被吸收。人体钾离子主要流失途径有80-90%是由肾脏经尿液排除，其馀10-20%是由粪便排出。肾脏对于钾离子具有调控作用，藉以维持钾离子浓度在正常范围内。基于弥补身体的流失量以维持正常储存及血浆浓度的平衡，成人每日的最小需要量为200 mg。含钾丰富的食物 （页面存档备份，存于互联网档案馆）包括乳制品、水果、蔬菜、瘦肉、内脏、香蕉、葡萄干、金枪鱼、菠菜、鳄梨、酸奶、鲑鱼、石榴、扁豆、蘑菇、牛奶^[8]等。饮食建议摄取量如下：

美国DRI建议之钾充足摄取量（Adequate Intake, AI）^[9]

钾充足摄取量 (公克/天)
0.4
0.7
3.0
3.8
4.5
4.7
4.7
5.1

钾可以调节细胞内适宜的渗透压和体液的酸碱平衡，参与细胞内糖和蛋白质的代谢。有助于维持神经健康、心跳规律正常，可以预防中风，并协助肌肉正常收缩。在摄入高钠而导致高血压时，钾具有降血压作用。细胞对钾的调节与钠钾泵（Na+/K+ pump）和钾离子通道有关。

低血钾（Hypokalemia）

人体钾缺乏可引起心跳不规律和加速、心电图异常、肌肉衰弱和烦躁，最后导致心跳停止。一般而言，身体健康的人，会自动将多余的钾排出体外。但肾病患者则要特别留意，避免摄取过量的钾。

导致低血钾的原因包括：长期呕吐、腹泻、糖尿病酸中毒、神经性厌食症、长期营养不良、慢性酒精中毒、肾上腺肿瘤、烫伤、临床上常见的电解质异常、吸收不良或血钾过度流失、或使用某些药物而使血中之钾浓度不够。轻度低血钾（血清钾浓度3.0-3.5meq/L）经常是没有症状；中度低血钾（血清钾浓度2.5-3.0meq/L）有非特异性的症状像是虚弱、疲倦、便秘等；严重低血钾（血清钾浓度<2.5meq/L）可能发生肌肉坏死，甚至呼吸肌麻痹衰竭。补充钾离子是治疗低血钾的最根本办法。^[10][11]

高血钾（Hyperkalemia）

血中钾离子浓度高于5.5 mEq/L时称为高血钾，可能因摄取过多、排泄减少、或因钾离子由细胞内转移至细胞外液等原因造成。一般以肾脏衰竭病患容易发生高血钾。当人体发生高血钾时，会有血压降低、心律不整、心电图改变、严重时会有心室纤维颤动、心跳停止。神经肌肉的症状在早期为肌肉震颤、痉挛、感觉异常等情形，晚期则会有肌肉无力、弛缓性麻痹、呼吸停止。此外也会出现恶心、呕吐、肠蠕动增加、腹泻、腹绞痛等消化系统的症状及少尿、无尿等泌尿系统的症状。^[10]

相关遗传性疾病

• 家族性低血钾周期性无力症（familial hypokalemic periodic paralysis），为自体显性遗传疾病，相当罕见。突变的基因CACNL1A3是一种钙离子通道。疾病的特征是突然发生的肌肉麻痹与血清钾浓度<2.5meq/L。血钾减少的原因可能是大量摄取碳水化合物或钠离子而诱发，会在24小时内自然消退，但有时会引起致命性心率不整^[12]。
• 李德尔氏综合征（Liddle's syndrome）为隐性遗传疾病。此遗传异常会因为矿物皮质醛酮增高，影响到肾脏离子输送活性，刺激集尿管细胞对钠离子的再吸收，造成代谢性碱中毒和低血钾。
• 巴特氏症候群（Bartter's syndrome）为亨利氏环（loop of Henle）和近曲小管的钠运输蛋白（chloride-associated sodium transporters）失去活性或功能^[13]。
• 吉特曼氏综合症（Gitelman's syndrome）是肾脏远曲小管（distal convoluted tubule）钠运输蛋白失去活性或功能。

参考资料

1. Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip J. H.; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro A. J. Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2022-05-04. ISSN 1365-3075. doi:10.1515/pac-2019-0603 （英语）.
2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds （页面存档备份，存于互联网档案馆）, in Lide, D. R. (编), CRC Handbook of Chemistry and Physics 86th, Boca Raton (FL): CRC Press, 2005, ISBN 0-8493-0486-5
3. 夏征农、陈至立 (编). 《辞海》第六版彩图本. 上海: 上海辞书出版社. 2009年: 第3227页. ISBN 9787532628599.
4. Webb, D. A. The Sodium and Potassium Content of Sea Water (PDF). The Journal of Experimental Biology. April 1939, (2): 183 [2019-02-22]. （原始内容 (PDF)存档于2019-09-24）.
5. Anthoni, J. Detailed composition of seawater at 3.5% salinity. seafriends.org.nz. 2006 [2011-09-23]. （原始内容存档于2019-01-18）.
6. Marggraf, Andreas Siegmund. Chymische Schriften. 1761: 167 [2019-02-22]. （原始内容存档于2021-04-29）.
7. Greenwood, p. 73
8. WebMD 网医生. 含钾高的食物一览表，富含钾的蔬菜，富含钾的食物和水果. WebMD. 2019-01-16. （原始内容存档于2021-04-17）.
9. Institute of Medicine（2005）Dietary Reference Intakes for Water, Potassium, Sodium, Chloride, and Sulfate. pp. 186-268. National Academy Press, ISBN 978-0-309-53049-1
10. 長庚生物科技股份有限公司. www.cgb.com.tw. [2007-12-22]. （原始内容存档于2021-04-15）.
11. 存档副本. [2007-12-22]. （原始内容存档于2007-11-04）.
12. 存档副本. [2007-12-22]. （原始内容存档于2017-07-30）.
13. [1]^{[永久失效链接]}

外部链接

• 元素钾在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介绍（英文）
• EnvironmentalChemistry.com —— 钾（英文）
• 元素钾在The Periodic Table of Videos（诺丁汉大学）的介绍（英文）
• 元素钾在Peter van der Krogt elements site的介绍（英文）
• WebElements.com – 钾（英文）

• 钾代谢