鉀

鉀（英語：Potassium）是一種化學元素，化學符號為K（源於拉丁語：Kalium），原子序數為19，原子量為7001390983000000000♠39.0983 u。^[3]

鉀 ₁₉K

氫（非金屬） 氦（惰性氣體） 鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體） 鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體） 鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體） 銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體） 銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體） 鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體） 鈉 ↑ 鉀 ↓ 銣 氬 ← 鉀 → 鈣
外觀
金屬：銀白色
概況
名稱·符號·序數	鉀（Potassium）·K·19
元素類別	鹼金屬
族·週期·區	1·4·s
標準原子質量	39.0983(1)[1]
電子排布	[Ar] 4s1 2，8，8，1 鉀的電子層（2，8，8，1）
歷史
發現	漢弗里·戴維（1807年）
分離	漢弗里·戴維（1807年）
物理性質
物態	固體
密度	（接近室溫） 0.862 g·cm−3
熔點時液體密度	0.828 g·cm−3
熔點	336.53 K，63.38 °C，146.08 °F
沸點	1032 K，759 °C，1398 °F
三相點	336.35 K（63 °C）， kPa
熔化熱	2.33 kJ·mol−1
汽化熱	76.9 kJ·mol−1
比熱容	29.6 J·mol−1·K−1
蒸氣壓 壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k 溫/K 473 530 601 697 832 1029
原子性質
氧化態	+1, −1 （強鹼性）
電負性	0.82（鮑林標度）
電離能	第一：418.8 kJ·mol−1 第二：3052 kJ·mol−1 第三：4420 kJ·mol−1 （更多）
原子半徑	227 pm
共價半徑	203±12 pm
范德華半徑	275 pm
鉀的原子譜線
雜項
晶體結構	體心立方
磁序	順磁性
電阻率	（20 °C）72 n Ω·m
熱導率	102.5 W·m−1·K−1
膨脹系數	（25 °C）83.3 µm·m−1·K−1
聲速（細棒）	（20 °C）2000 m·s−1
楊氏模量	3.53 GPa
剪切模量	1.3 GPa
體積模量	3.1 GPa
莫氏硬度	0.4
布氏硬度	0.363 MPa
CAS號	7440-09-7
同位素 閱 論 編
主條目：鉀的同位素 同位素 豐度 半衰期​（t1/2） 衰變 方式 能量​（MeV） 產物 39K 93.2581% 穩定，帶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% 穩定，帶22粒中子

鉀最早於植物的灰燼中所分離出，故其名稱源自植物的灰燼（英語：pot ash）。在元素週期表中，鉀屬於鹼金族，所有鹼金屬在外部電子殼中都具有單價電子在離子鹽中發生。其易被去除電子而形成具有正電荷的離子──陽離子（陽離子可與陰離子結合形成鹽）。

鉀元素在自然界裏僅以離子化合物存在，是一種柔軟的銀白色鹼性金屬。在空氣中會迅速氧化，遇水會劇烈反應，產生足夠的熱量以點燃反應中釋放的氫氣，並放出藍紫色的火焰。它被發現溶解於海水（自然界中的鉀以化合物的形式溶解於海水中，按重量百分比計為0.04％^[4][5]），是許多礦物質的一部分。

鉀與鈉的化學性質非常相似，而鈉是元素週期表第1族中鉀的前一個元素。它們具有相似的第一電離能，讓原子丟棄其最外層唯一的電子。在1702年^[6]，鉀與鈉被懷疑可以與相同的陰離子結合形成類似的鹽類，並且在1807年以電解證明。天然存在的鉀由三種同位素組成，其中的40
K是放射性的。微量的40
K存在於所有鉀中，它是人體中最常見的放射性同位素。

鉀離子對所有活細胞的功能非常重要。正常的神經傳遞需要鉀離子通過神經細胞膜轉移；過低或過量的鉀也都會導致許多身體的徵兆或症狀，包括心律異常和各種心電圖異常。新鮮水果和蔬菜是鉀的良好來源。身體攝取鉀時，血漿中的鉀離子濃度會上升，造成鉀離子從細胞外往細胞內移動，增加腎臟對鉀離子的代謝。

鉀的大多數工業應用了鉀化合物（例如鉀皂）在水中的的高溶解度。含鉀的農業肥料佔了全球鉀化學產物的95%，用於補救因大量生產作物而耗盡鉀的土壤。 ^[7]

性質

鉀的熔點、硬度低，比鈉更活潑，在空氣中很快氧化。鉀的密度小於水，大於煤油。鉀和水會產生劇烈反應（產生高溫使自己熔成一個銀白色的球，釋放大量氫，使金屬球在水面高速移動，氫氣燃燒，可以看到紫藍色的火焰，生成氫氧化鉀。方程式如下：

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

鉀可以和鹵族、氧族元素反應，還可以使其他金屬的鹽類還原（熔融狀態下），對有機物有很強的還原作用。

鉀容易與氧反應 在表面形成紫色的氧化鉀

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

鉀為爆炸性和易燃的物質，一般以汽油或煤油封存。

發現

1807年由英國化學家戴維首次用電解法從熔融氫氧化鉀中製得金屬鉀，並定名。

名稱由來

拉丁語：kalium，這個單字不存在於古典拉丁語中，這是由永斯·貝采利烏斯創造的新拉丁文名詞。這個名詞起源於阿拉伯語：القَلْيَه‎（al-qalyah），本義為植物灰燼。qaly是刺沙蓬一類的植物，古人焚燒這種植物，從灰燼中可以的得到不純的鉀鹽和鈉鹽混合物，進而和石灰水反應可以得到強鹼溶液。這個阿拉伯名詞傳入歐洲後，被拼為alkali，意為鹼。永斯·貝采利烏斯以此命名鉀為kalium。

鉀英文名「potassium」則由「Potash」衍生而來。當時的人們焚燒木材，其灰燼用水浸泡，取上清液，在銅鍋里煮沸除去水分，可得不純的鉀鹽混合物，稱為草木灰（英語：Potash，Pot-Ashes：pot鍋，ash灰燼，譯作「草木灰」）。戴維使用的氫氧化鉀就是從草木灰轉化而來的，因此將鉀命名為potassium。

分佈

鉀在自然界中只以化合物形式存在。在雲母、鉀長石等矽酸鹽中都富含鉀。鉀在地殼中的含量約為2.09%，居第七位。在海水中以鉀離子的形式存在，含量約為0.1%。鉀在海水中含量比鈉離子少的原因是由於被土壤和植物吸收多。在動植物體內也含有鉀。正常人體內約含鉀175克，其中98%的鉀貯存於細胞液內，是細胞內最主要的陽離子。

製備

這種元素通過將其常見的氫氧化物進行電解而得到。將氫氧化鉀與鹵化物進行熔融電解，再經真空蒸餾製得。 早期，由法國化學家給呂薩克和泰納爾發明的隔絕空氣加強熱於碳酸鉀、碳粉、鐵粉、明礬混合物的方法也被用於製備粗鉀，並被用於當時的一種打火機中。

同位素

主條目：鉀的同位素

已發現的鉀的同位素共有16種，包括鉀35至鉀50，其中只有鉀39和鉀41是穩定的，其他同位素都帶有放射性。

應用

鉀主要用作還原劑及用於合成中。鉀的化合物在工業上用途很廣。鉀鹽可以用於製造化肥及肥皂。鉀對動植物的生長和發育起很大作用，是植物生長的三大營養元素之一。

鉀金屬在工業上可作為較強的還原劑。鈉鉀合金在一些特殊冷卻設備中作為熱傳導的媒介。

對人體的影響

營養代謝

鉀是人體必需的礦物質營養素，是體細胞內主要的陽離子，體重70公斤的成年男性體內，鉀含量約3500mEq。飲食中的鉀離子在小腸中很容易被吸收。人體鉀離子主要流失途徑有80-90%是由腎臟經尿液排除，其餘10-20%是由糞便排出。腎臟對於鉀離子具有調控作用，藉以維持鉀離子濃度在正常範圍內。基於彌補身體的流失量以維持正常儲存及血漿濃度的平衡，成人每日的最小需要量為200 mg。含鉀豐富的食物 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）包括乳製品、水果、蔬菜、瘦肉、內臟、香蕉、葡萄乾、金槍魚、菠菜、鱷梨、酸奶、鮭魚、石榴、扁豆、蘑菇、牛奶^[8]等。飲食建議攝取量如下：

美國DRI建議之鉀充足攝取量（Adequate Intake, AI）^[9]

鉀充足攝取量 (公克/天)
0.4
0.7
3.0
3.8
4.5
4.7
4.7
5.1

鉀可以調節細胞內適宜的滲透壓和體液的酸鹼平衡，參與細胞內糖和蛋白質的代謝。有助於維持神經健康、心跳規律正常，可以預防中風，並協助肌肉正常收縮。在攝入高鈉而導致高血壓時，鉀具有降血壓作用。細胞對鉀的調節與鈉鉀泵（Na+/K+ pump）和鉀離子通道有關。

低血鉀（Hypokalemia）

人體鉀缺乏可引起心跳不規律和加速、心電圖異常、肌肉衰弱和煩躁，最後導致心跳停止。一般而言，身體健康的人，會自動將多餘的鉀排出體外。但腎病患者則要特別留意，避免攝取過量的鉀。

導致低血鉀的原因包括：長期嘔吐、腹瀉、糖尿病酸中毒、神經性厭食症、長期營養不良、慢性酒精中毒、腎上腺腫瘤、燙傷、臨床上常見的電解質異常、吸收不良或血鉀過度流失、或使用某些藥物而使血中之鉀濃度不夠。輕度低血鉀（血清鉀濃度3.0-3.5meq/L）經常是沒有症狀；中度低血鉀（血清鉀濃度2.5-3.0meq/L）有非特異性的症狀像是虛弱、疲倦、便秘等；嚴重低血鉀（血清鉀濃度<2.5meq/L）可能發生肌肉壞死，甚至呼吸肌麻痺衰竭。補充鉀離子是治療低血鉀的最根本辦法。^[10][11]

高血鉀（Hyperkalemia）

血中鉀離子濃度高於5.5 mEq/L時稱為高血鉀，可能因攝取過多、排泄減少、或因鉀離子由細胞內轉移至細胞外液等原因造成。一般以腎臟衰竭病患容易發生高血鉀。當人體發生高血鉀時，會有血壓降低、心律不整、心電圖改變、嚴重時會有心室纖維顫動、心跳停止。神經肌肉的症狀在早期為肌肉震顫、痙攣、感覺異常等情形，晚期則會有肌肉無力、弛緩性麻痺、呼吸停止。此外也會出現噁心、嘔吐、腸蠕動增加、腹瀉、腹絞痛等消化系統的症狀及少尿、無尿等泌尿系統的症狀。^[10]

相關遺傳性疾病

• 家族性低血鉀週期性無力症（familial hypokalemic periodic paralysis），為自體顯性遺傳疾病，相當罕見。突變的基因CACNL1A3是一種鈣離子通道。疾病的特徵是突然發生的肌肉麻痺與血清鉀濃度<2.5meq/L。血鉀減少的原因可能是大量攝取碳水化合物或鈉離子而誘發，會在24小時內自然消退，但有時會引起致命性心率不整^[12]。
• 李德爾氏綜合徵（Liddle's syndrome）為隱性遺傳疾病。此遺傳異常會因為礦物皮質醛酮增高，影響到腎臟離子輸送活性，刺激集尿管細胞對鈉離子的再吸收，造成代謝性鹼中毒和低血鉀。
• 巴特氏症候群（Bartter's syndrome）為亨利氏環（loop of Henle）和近曲小管的鈉運輸蛋白（chloride-associated sodium transporters）失去活性或功能^[13]。
• 吉特曼氏綜合症（Gitelman's syndrome）是腎臟遠曲小管（distal convoluted tubule）鈉運輸蛋白失去活性或功能。

參考資料

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 （英語）.
2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, in Lide, D. R. (編), CRC Handbook of Chemistry and Physics 86th, Boca Raton (FL): CRC Press, 2005, ISBN 0-8493-0486-5
3. 夏征農、陳至立 (編). 《辞海》第六版彩图本. 上海: 上海辭書出版社. 2009年: 第3227頁. 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]. （原始內容 (PDF)存檔於2019-09-24）.
5. Anthoni, J. Detailed composition of seawater at 3.5% salinity. seafriends.org.nz. 2006 [2011-09-23]. （原始內容存檔於2019-01-18）.
6. Marggraf, Andreas Siegmund. Chymische Schriften. 1761: 167 [2019-02-22]. （原始內容存檔於2021-04-29）.
7. Greenwood, p. 73
8. WebMD 網醫生. 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. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2021-04-15）.
11. 存档副本. [2007-12-22]. （原始內容存檔於2007-11-04）.
12. 存档副本. [2007-12-22]. （原始內容存檔於2017-07-30）.
13. [1]^{[永久失效連結]}

外部連結

• 元素鉀在洛斯阿拉莫斯國家實驗室的介紹（英文）
• EnvironmentalChemistry.com —— 鉀（英文）
• 元素鉀在The Periodic Table of Videos（諾丁漢大學）的介紹（英文）
• 元素鉀在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
• WebElements.com – 鉀（英文）

• 鉀代謝