1、钾名称:钾
2、金属钾的性质:钾为银白色立方体结构金属,理化性质和钠非常相似。钾质软而轻可用小刀切割,新切面有银白色光泽。钾的密度0.862g/cm3(293K),熔点336K(63℃),沸点1043K(770℃)。钾是热和电的良导体,具有较好的导磁性,质量分数77.2%的钾和22.8%的钠形成的钾钠合金熔点只有12℃,是核反应堆导热剂。钾单质还具有良好的延展性,硬度也低,能够溶于汞和液态氨,溶于液氨形成蓝色溶液。已发现的钾的同位素共有28种,包括从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制造。40K有放射性,是岩石和土壤中天然放射性本底的重要来源之一。
钾的化学性质比钠还要活泼,仅比铯、铷活动性差。暴露在空气中,表面迅速覆盖一层氧化钾和碳酸钾,使它失去金属光泽(表面显蓝紫色),因此金属钾应保存在液体石蜡或氩气中以防止氧化。钾与水剧烈反应,甚至在冰上也能着火,生成氢氧化钾和氢气,反应时放出的热量能使金属钾熔化,并引起钾和氢气燃烧。钾能与所有的卤族元素反应,并生成相应的卤化物。
3、 钾矿物类型:钾在地壳中的含量为2.47%,占第七位。 可用来提取钾盐的矿物有钾盐矿(KCl)、光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)、杂卤石(2CaSO4·K2SO4·2H2O )。 分布极广的天然硅酸盐矿物中也含有钾,在云母、钾长石等硅酸盐中都富含钾。
3.1 光卤石
光卤石是含镁、钾盐湖中蒸发作用最后产物,常与石盐、钾石盐共生。纯净者无色至白色,透明至不透明,在空气中极易潮解,易溶于水;含杂质后呈粉红色,味苦,具有脂肪光泽,味咸,性脆,无解理,具强荧光性。化学式KCl·MgCl2·6H2O;莫氏硬度2~3,比重1.602g/cm3。
光卤石
3.2 杂卤石
杂卤石是一种可溶性钾盐矿物、硫酸盐矿物,它通常与硬石膏、石盐产在一起。杂卤石的晶体不多见,集合体一般为粒状块体或纤维状和片状。有的透明无色,有的呈白、浅灰、浅黄、红等颜色,玻璃光泽,但常常黯淡无光。化学式 K2MgCa2(SO4)4·2H2O,化学组成:K 12.9%,Mg 4.03%,Ca 13.29%,S0 63.73%,H2O 5.98%,硬度2.5~3,比重2.72~2.78g/cm3。
杂卤石
3.3 钾长石
钾长石通常也称正长石;钾长石系列主要包括正长石,微斜长石,条纹长石等,一般呈肉红色、黄白色、呈白色或灰色,是由硅氧四面体组成架状晶体结构的钾的铝硅酸盐矿物。钾长石化学式为:K2O·Al2O3·6SiO2;主要成份为SiO2、Al2O3、K2O、CaO等。理论化学成分:K2O 16.7%,Al2O3 18.3%,SiO2 64.7%。晶体常呈短柱状或厚板状;玻璃光泽;比重2.56;莫氏硬度为6;熔点1290℃。
钾长石
4、钾盐矿床类型:钾盐是从浓度很高的卤水中沉积出来的,它必须在海水蒸发末期大量岩盐沉积之后才能沉积,一般认为钾盐层总是位于厚层岩盐之上,其面积要小于岩盐层。世界上已发现的古代钾盐矿床有海相沉积、陆相沉积和海陆过渡相沉积。但是大型—超大型钾盐矿床基本上属海相沉积。
5、钾的用途:钾在地球上分布较广,占地壳的2.35% 。钾的用 途十分广泛,其中95%以上用于化肥工业 ,钾是决定农业丰 产的三大营养素之一 。钾盐在工业上用途很广,用于清洗剂、玻璃、建材 、医药 、纺织 、染色 、电子等 。
5.1 化肥
钾肥全称钾素肥料。以钾为主要养分的肥料,植物体内含钾一般占干物质重的0.2%~4.1%,仅次于氮。钾在植物生长发育过程中,参与60种以上酶系统的活化,光合作用,同化产物的运输,碳水化合物的代谢和蛋白质的合成等过程。钾可以提高作物抗逆性,如抗旱、抗寒、抗倒伏、抗病虫害侵袭的能力。
钾肥
5.2 钠钾合金
钾钠合金是液态的,不是一般常见的为了增强金属硬度而组合的合金。可以作为干燥剂、除氧剂、还原剂使用,但因为造价较昂贵,除特殊需要外不常用。钠钾合金可用作冷却剂,应用于实验室的快中子反应器。
钠钾合金
5.3 钾盐
在化学工业中约有30多种产品由钾组成,主要有氯化钾、氢氧化钾、硫酸钾、碳酸钾、氰化钾、高锰酸钾、溴化钾、碘化钾等。按工业用途,35%用于生产洁净剂,25%以碳酸盐和硝酸盐形式用于玻璃和陶瓷工业中,20%用于纺织和染色,13%制化学药品;其余用于罐头工业、皮革工业、电器和冶金工业等。
5.3.1 硫酸钾
无色或白色结晶、颗粒或粉末,无气味,味苦,质硬,在空气中稳定。1g溶于8.3ml水、4ml沸水、75ml甘油,不溶于乙醇。氯化钾、硫酸铵可以增加其水中的溶解度,但几乎不溶于硫酸铵的饱和溶液。水溶液呈中性,pH约为7,相对密度2.66,熔点1067℃,主要用途有血清蛋白生化检验、凯氏定氮用催化剂、制备其他钾盐、化肥、药物、制备玻璃、明矾等。
硫酸钾用于的生产玻璃
5.3.2 溴化钾
溴化钾,化学式KBr,相对分子质量119.00,无色结晶或白色粉末,有强烈咸味,见光色变黄,稍有吸湿性。1g溶于1.5ml水,水溶液呈中性,相对密度(d254)2.75,熔点730℃,沸点1435℃,有刺激性。主要用于光谱分析,点滴分析测定铜及银,极谱分析铟、镉和砷,显影剂。农药分析。
溴化钾用于光谱分析
5.3.3 氰化钾
白色圆球形硬块,粒状或结晶性粉末,剧毒。在湿空气中潮解并放出微量的氰化氢气体。易溶于水,微溶于醇,水溶液呈强碱性,并很快水解。密度1.857g/cm3,沸点1497℃,熔点563℃。接触皮肤的伤口或吸入微量粉末即可中毒死亡。与酸接触分解能放出剧毒的氰化氢气体,与氯酸盐或亚硝酸钠混合能发生爆炸。
氰化钾
5.3.4 硝酸钾
硝酸钾在农业市场用途十分广泛,硝酸钾属于二元复合肥。硝酸钾是无氯钾、氮复合肥料,植物营养素钾、氮的总含量可达60%左右,具有良好的物理化学性质。硝酸钾施用于烟草具有肥效高,易吸收,促进幼苗早发,增加烟草产量,对提高烟草品质有着重要作用。
硝酸钾用于烟草
6、钾矿储量与分布: 美国地质调查局统计,世界钾盐资源丰富,已探明剩余可采储量95亿吨、产量3700万吨( K2O) (U.S.Geological Survey,2012) ,世界钾盐储量基础约为180亿吨,远景资源总量达2500亿吨。但资源和产量集中在少数国家,如加拿大、俄罗斯、白俄罗斯、德国以及以色列和约旦生产商,掌握了世界约 91.4% 钾盐产量。
中国钾盐探明储量不多,为2.1亿吨,约占世界的 2.2% 。查明资源储量6.54亿吨,中国已探明储量的矿区主要分布在青海、云南、山东、新疆、甘肃和四川等省区。青海省柴达木盆地察尔汗盐湖,是中国含钾盐湖卤水资源非常丰富的地区,在五千八百多平方公里的面积内,蕴藏着巨量的氯化钾;近年来发现并评价的新疆罗布泊盐湖,已经规模生产,称为我国第二大钾肥生产基地。
氯化钾 2300元/吨
硫酸钾 2750元/吨
硫酸铝钾 3000元/吨
9.1 钾对人体健康的影响
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。钾对人体的作用主要有:
(1)参与糖、蛋白质和能量代谢:糖原合成时,需要钾与之一同进入细胞,糖原分解时,钾又从细胞内释出。蛋白质合成时每克氮约需钾3mmol,分解时,则释出钾。ATP形成时亦需要钾。(2)参与维持细胞内、外液的渗透压和酸碱平衡:钾是细胞内的主要阳离子,所以能维持细胞内液的渗透压。酸中毒时,由于肾脏排钾量减少,以及钾从细胞内向外移,所以血钾往往同时升高,碱中毒时,情况相反。(3)维持神经肌肉的兴奋性。(4)维持心肌功能:心肌细胞膜的电位变化主要动力之一是由于钾离子的细胞内、外转移。
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。