鉀元素科普知識

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鉀，元素週期表第19號元素。

鉀的化合物很早就被人類所利用，如在古代，人們就知道草木灰中存在着鉀草鹼，即碳酸鉀，可用來洗滌。此外，硝石、明礬、草木灰中都有鉀離子，它們被用於火藥、燃料和肥皂的製造。由於鉀的活動性很強，很難用普通的還原劑從含鉀的化合物裏還原成為金屬鉀。直到意大利物理學家伏打發明出原電池以後，電解法開始盛行。1807年，化學家戴維通過電解熔融氫氧化鉀發現了陰極上生成的金屬小球，它就是鉀。金屬鉀和金屬鈉一樣都能跟水反應，都會浮在水面四處遊動，但金屬鉀會比金屬鈉的反應更為劇烈，能燃燒併發出美麗的紫色火焰。

鉀是生命體必需元素，是人體肌肉組織和神經組織中重要成分之一，一旦缺鉀，身體會感到無力、疲乏、心跳減弱、頭昏眼花，嚴重時還會導致身體多個系統受到連累，呼吸肌麻痺死亡。臨牀醫學資料證明，中暑患者均有血鉀降低的現象，因此補鉀就顯得尤為重要。鉀元素也被喻為“心臟搏動的汽油”，適當的補充鉀元素，有助於降低血壓、預防腦卒中，甚至還能幫助病人保腎控糖。按照中國營養學會發布的2013年中國居民膳食營養素參考攝入量，健康人鉀的適宜攝入量為每天2000毫克，或許可以嘗試多吃點兒富含鉀元素的食物，比如香蕉、柑橘、柿子等新鮮黃綠色水果，薯類、雜糧、菌類、綠葉蔬菜中都含有較多鉀元素，用低鈉鹽代替普通鹽也可以起到補充鉀的作用。

含鉀的藥物製劑不要輕易服用，因為藥物與食物性質不同，對於有腎臟疾病的人，腎臟排鉀功能下降，一次攝入過多的鉀很有可能導致高鉀血癥。因為過多的鉀元素能破壞細胞內外鉀離子和鈉離子濃度的平衡，有致命危險。當鉀離子濃度過高的時候，鉀離子能通過鉀通道蛋白傳遞穿過生物膜。對這些離子通道的研究讓羅德里克·麥金農贏得了2003年的諾貝爾化學獎，但詳細的輸運機制仍存在爭論，需要進一步研究。

鉀在農業中的作用是作為氮、磷、鉀這3種元素的肥料。農作物對鉀的攝取量很大，可以促進植物莖稈健壯，改善果實品質，增強植物的抗寒能力，提高果實的糖分和維生素C的含量。特別在瓜、果、番茄等果實迅速膨大期，尤其需要補充鉀肥。我國作為農業大國，是全世界最大的鉀肥消費國，約佔世界鉀肥消耗量20%。

鉀的化學性質基本都是鉀離子的`反應，大多數鉀鹽都能溶於水，也有極少量溶解度很小的鉀鹽，如高氯酸鉀、酒石酸氫鉀等，其反應主要由靜電作用主導。但人們在實驗中發現，鉀離子能與冠醚及相關化合物形成配合物，從而產生了重要的鉀配位化學，這些含鉀的配合物中有些能闡明鉀的生物作用，是科學家們研究的熱點。

在對金屬鉀的研究領域裏，科學家們也有重要的發現，很多鹼金屬單質，在遇到極端條件時會發生奇怪的變化，例如導電的金屬鈉會在高壓下成為絕緣體，金屬鋰在高壓和低温下會成為超導體。研究人員使用神經網絡Al計算機來模擬觀察極端條件下鉀原子的行為，發現當壓力和温度足夠高時，鉀原子之間會出現“鏈熔融階段”，處於這個階段的物質物理化學性質都比較穩定，而且固體和液體會同時共存。