金屬鉀

金屬鉀

金屬鉀的用途不算太廣,主要是用來作為脫水劑,因為它能強烈地吸收水分。另外,在製造電子管時,也用它來吸收真實管內剩餘的氧氣與水汽。金屬鉀與金屬鈉的合金,熔點很低,在常溫下是液體,可以用來代替水銀製造溫度計。

簡介

K K

鉀元素符號為 K ,原子序數為 19,原子量39.0983,屬周期系I A族,為鹼金屬的成員。英文名為Potassium metal,元素的英文名稱來源於potash一詞,含義是木灰鹼。金屬鉀是一種很活潑的金屬。鉀在空氣中燃燒火焰顏色呈紫色。

發現

鉀是著名的英國化學家戴維在1807年發現的。鉀,是銀白色的金屬,非常柔軟,用小刀可以象切石蠟似的,把它切成一塊塊。鉀的熔點很低,只有63℃。也就是說,在比沸水還要低的溫度下,金屬鉀就熔化成水銀般的液體了。金屬鉀很輕,甚至比水還輕!“金屬比水輕”,這在當時簡直是不可理解的事情。所以,在當時有不少人懷疑、反對戴維的見解,認為鉀根本不能算是金屬。直到1807年,英國H.戴維才用電解氫氧化鉀熔體的方法製得較純淨金屬鉀 ,人們經過種種實驗,這才最後使“鉀是金屬”這一點得到公認。

性質

物理屬性

金屬鉀在液體石蠟中會緩慢的氧化 金屬鉀在液體石蠟中會緩慢的氧化

鉀是銀白色的軟質金屬,用小刀可以很容易的切動。鉀的熔點只有約63℃。實驗室中的金屬鉀通常保存在液體石蠟中,鈉、鉀保存在煤油中是不合理的!空氣中的氧氣也會進入液體石蠟,即使在液體石蠟中,鉀也會緩慢的氧化。

化學屬性

金屬鉀與水反應自燃 金屬鉀與水反應自燃

金屬鉀的化學性質非常活潑。剛剛切開的金屬鉀的表面是銀白色的,鉀的化學性質比鈉還要活潑,暴露在空氣中,表面覆蓋一層氧化鉀、過氧化鉀、超氧化鉀和碳酸鉀,使它失去金屬光澤。這樣,鉀平時總是被小心地浸在液體石蠟里(一般的煤油會和金屬鉀緩慢的反應產生黃色的有機酸鹽,故煤油不可以用來保存鹼金屬)。鉀在空氣中加熱就會燃燒,它在有限量氧氣中加熱,生成氧化鉀;在過量氧氣中加熱,生成過氧化鉀和超氧化鉀的混合物;如果把一小塊鉀投入水裡,立即會吱吱發響,發生猛烈的化學反應,在水面上與氧氣反應自燃發出紫色的火焰(分析純鉀中也含有1%的鈉雜質,有時看到黃色的光),發出的熱量可以將生成的氫氣點燃,大塊鉀與水反應會猛烈爆炸!與水反應的方程式為: 2K+2H2O=2KOH+H2↑ 。鉀與水、冰或雪的反應在-100攝氏度時仍反應非常猛烈,生成氫氧化鉀和氫氣,反應時放出的熱量能使金屬鉀熔化,並引起鉀和氫氣燃燒鉀與氫氣發生反應,生成氫化鉀。鉀與所有的鹵素都能發生劇烈反應,生成相應的鹵化物。鉀與氮氣共熱可生成不穩定的疊氮化鉀。鉀與汞形成鉀汞齊,是還原劑。鉀的氧化態為+1,只形成+1價的化合物。金屬鉀溶於液氨生成深藍色液體,鉀的液氨溶液久置或在鐵的催化下會分解為氫氣和氨基鉀。鉀的液氨溶液與氧氣作用生成超氧化鉀,同臭氧作用生成臭氧化鉀。金屬鉀非常活潑,貯存和使用都要注意安全,由鉀引起的火災,決不能用水或泡沫滅火劑撲滅。在大自然中,鉀都是以化合物的狀態存在著,自然界不存在游離態的金屬鉀。鉀離子能使火焰呈淡紫色,可用焰色反應和火焰光度計檢測。

密度:0.86 g·cm-3

熔點:63.25℃

沸點:760℃

用途

鉀的最重要的化合物,要算是氫氧化鉀,俗稱苛性鉀。氫氧化鉀是白色的固體,很易溶解在水裡,具有很強的腐蝕性,是強鹼之一。如果把羊毛線衣放在5%的氫氧化鉀溶液里煮五分鐘,那毛線衣便不見了——被氫氧化鉀腐蝕掉了。所以使用時必須要小心!在工業上,人們用氫氧化鉀製造肥皂、精鍊石油與製造各種化工產品。

鉀的最主要用途是製造鉀肥。莊稼是非常需要鉀的。莊稼缺乏鉀,莖稈便不會硬挺直立,易倒伏,對外界的抵抗力也大大減強。平均起來,每收穫一噸小麥或一噸馬鈴薯,就等於從土壤中取走五公斤鉀;收穫一噸甜蘿蔔,相當於取走二公斤鉀。全世界平均每年要從土壤中取走2,500萬噸鉀!有入才有出,這也就是說,全世界每年必須至少要往土壤中施加合鉀2,500萬噸的鉀肥!

含鉀的化學肥料,主要有硝酸鉀、氯化鉀、硫酸鉀、碳酸鉀。人們是從鉀長石、海水等中提取鉀的化合物。特別是海水,含有不少氯化鉀。在農家肥料中,以草木灰(主要成分碳酸鉀),特別是向日葵灰,含鉀最多,這是因為植物本來就從土壤中吸收了鉀,那么,把它燒成灰後,灰中也就含有鉀了。在每噸糞便中,大約含有六公斤鉀。

由於鉀比鈉貴, 在一般情況下都用鈉代替鉀,鉀鹽的用途就比較少。主要用作化肥 ,玻璃工業 、焰火生產和肥皂工業的原料。超氧化鉀吸收二氧化碳產生氧氣,用於宇航。

製備

戴維在發現鉀的實驗中,用的是電解法,但在實際生產中卻不能用此法,因為戴維用的是鉑(Pt)電極,它不易與熔融的金屬鉀作用(但熔融的氫氧化鉀會緩慢的腐蝕鉑),實際生產中只能用石墨電極,熔融的金屬鉀能滲透到石墨中,侵蝕電極。還有鉀太容易溶解在熔融的氯化鉀中,以致不能浮在電解槽的上部加以分離收集;同時,還因為鉀在操作溫度下迅速氣化,增加了不安全因素。所以現在金屬鉀的生產方法都採用金屬鈉與氯化鉀的反應:

Na+KCl=K↑+NaCl(高溫)。鉀的沸點比鈉低,不斷地將鉀的蒸氣分離出去,就能使反應持續進行。用真空蒸餾法可將鉀的純度提高為99.99%。

滅火

金屬鉀很活潑,貯存和使用都要注意安全,由鉀引起的火災,決不能用水或泡沫滅火劑撲滅,而要用碳酸鈉乾粉。鉀離子能使火焰呈紫色,可用焰色反應和火焰光度計檢測。

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