钾 2009年03月24日修订版

BY banlang

心气虚,则脉细;肺气虚,则皮寒;肝气虚,则气少;肾气虚,则泄利前后;脾气虚,则饮食不入。
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钾是一种化学元素,它的化学符号是K,它的原子序数是19,是一种银白色,质软,有光泽的1A族碱金属元素。

钾的特性

- 钙



 
钾在元素周期表中的位置
元素周期表
总体特性
名称, 符号, 序号 钾、K、19
系列 碱金属
族, 周期, 元素分区 1族, 4, s
密度、硬度 856 kg/m3、0.4
颜色和外表 银白色
地壳含量 2.4 %
原子属性
原子量 39.0983 原子量单位
原子半径 (计算值) 220(243) pm
共价半径 196 pm
范德华半径 275 pm
价电子排布 [氩]4s1
电子在每能级的排布 2,8,8,1
氧化价(氧化物) 1(强碱性)
晶体结构 体心立方晶格
物理属性
物质状态 固态
熔点 336.53 K(63.38 °C)
沸点 1032 K(759 °C)
摩尔体积 45.94×10-6m3/mol
汽化热 79.87 kJ/mol
熔化热 2.334 kJ/mol
蒸气压 106×10-6
声速 2000 m/s(293.15K)
其他性质
电负性 0.82(鲍林标度)
比热 757 J/(kg·K)
电导率 13.9 ×106/(米欧姆)
热导率 102.4 W/(m·K)
第一电离能 418.8 kJ/mol
第二电离能 3052 kJ/mol
第三电离能 4420 kJ/mol
第四电离能 5877 kJ/mol
第五电离能 7975 kJ/mol
第六电离能 9590 kJ/mol
第七电离能 11343 kJ/mol
第八电离能 14944 kJ/mol
第九电离能 16963.7 kJ/mol
第十电离能 48610 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV
衰变产物
39K 93.26 % 稳定
40K 0.012 % 1.277×109 β衰变
电子捕获
1.311
1.505
40Ca
40Ar
41K 6.73 % 稳定
核磁共振特性
39K 41K
核自旋 3/2 3/2
灵敏度 0.000508 8.4×10-4
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压

 

性质

钾的熔点、硬度低,比钠更活泼,在空气中很快氧化。钾与水的反应比锂和钠更剧烈。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并引发紫蓝色的火,在水面高速移动并释放大量氢)产生碱性溶液。钾可以和卤族、氧族、硫族元素反应,还可以使其他金属的盐类还原,对有机物有很强的还原作用。

钾及其化合物都有爆炸性或易燃的性质,必须以汽油、煤油来保全。

发现

1807年由英国化学家戴维首次用电解法从氢氧化钾熔体中制得金属钾,并定名。

名称由来

来源于拉丁文kalium,原意是“碱”。拉丁文名称从阿拉伯文qali借来的。

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%,居第八位。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。

用途

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。

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,其余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。含钾丰富的食物包括乳制品、水果、蔬菜、瘦肉、内脏、香蕉、葡萄干等钾。饮食建议摄取量如下

美国DRI建议之钾充足摄取量(Adequate Intake, AI)[参考资料] Institute of Medicine. "(2005) Dietary Reference Intakes for Water". Potassium, Sodium, Chloride, and Sulfate. pp. 186-268. National Academy Press, ISBN 0-309-53049-0

年龄 钾充足摄取量 (公克/天)
婴儿0-6 个月 0.4
婴儿7-12 个月 0.7
儿童1-3岁 3.0
儿童 4-8岁 3.8
9-13岁 4.5
14岁以上 4.7
孕妇 4.7
哺乳妇 5.1

钾可以调节细胞内适宜的渗透压和体液的酸碱平衡,参于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帮浦(Na+/K+ pump )和钾离子通道(Potassium Channel )有关。

低血钾(Hypokalemia)[参考资料] . "钠离子与钾离子的功效".医检会报. [参考资料] 王雪娥、李秀眉、陳明宏. "低血鉀".

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。

高血钾(Hyperkalemia)[参考资料] . "钠离子与钾离子的功效".医检会报.

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、先电图改变、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。

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。

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。

巴特氏综合症(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。

Gitelman's syndrome是肾脏远曲小管(distal convoluted tubule)钠运输蛋白(chloride cotransporters, NCCT)失去活性或功能。

 医学检验

英文名

potassium

别名

血清钾,K

正常值

火焰光度分析法:3.5~5.3mmol/L(3.5~5.3mEq/L) ;离子选择电极法:3.9~5.3mmol/L(3.9~5.3mEq/L); 酶 法: 3.5~5.1mmol/L(3.5~5.1mEq/L) 。

化验结果意义

(1)低血钾: ①摄取减少:长期禁食、厌食、少食。 ②钾向细胞内移行:胰岛素治疗、碱中毒、周期性麻痹(低血钾型)等。 ③尿中钾排泄增加: A.盐皮质激素分泌增多:原发性醛固酮增多症、17α-羟化酶缺乏症、库欣(Cushing)综合征、异位性ACTH肿瘤、Bartter综合征(低醛固酮症和低血钾性碱中毒的肾小球旁器增生综合征)、继发性醛固酮增多症(恶性高血压,肾血管性高血压)、肾小球旁器细胞瘤、大量口服甘草等。 B.远端肾小管流量增加:利尿剂(排钾)、失钾性肾炎。 C.肾小管性酸中毒。 D.Fanconi综合征(范孔尼综合征)。 ④钾从消化道丢失增加:呕吐、腹泻、结肠癌、绒毛腺癌、Zollinger-Ellison二氏综合征(卓-艾综合征胰原性溃疡),WDHA综合征(水样腹泻和低血钾症伴有胰岛细胞腺瘤综合征),服用泻药等。 ⑤大量发汗。

(2)高血钾: ①补钾过多:口服(特别是肾功能不全尿量减少时)或静脉补钾过多。 ②钾向细胞外移行:假性高血钾症、酸中毒、胰岛素缺乏、组织坏死、使用大剂量洋地黄、周期性麻痹(高血钾型)、使用琥珀酰胆碱等。 ③尿钾排泄减少:急慢性肾功能衰竭或细胞外液量减少等。 ④皮质类固醇激素活性降低:艾迪生迪生病、肾素-血管紧张素-醛固酮系统功能低下、假性醛固酮过低症、药物(螺内酯)等。

化验取材

血液

化验方法

血液无机物测定

化验类别一

血液生化检查

血液无机物测定

参考资料

《新编临床检验与检查手册》、《新编化验员工作手册》

相关疾病

肾血管性高血压 慢性肾功能衰竭 肾小管性酸中毒 卓-艾综合征 周期性麻痹 结肠癌 呕吐

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