[拼音]：jia

[外文]：potassium

元素符號K，銀白色金屬，在元素周期表中屬 IA族，原子序數(shù)19，原子量39.0983，體心立方晶體，常見化合價為+1。

1807年英國化學(xué)家戴維（H.Davy）用電解氫氧化鉀的方法制得金屬鉀。把鉀投入水中會在水面上急速奔馳，發(fā)出咝咝的聲音，并出現(xiàn)淡紫色的火焰。因為鉀是從草木灰(potash)中提取的，所以命名為potassium。

含鉀的礦物很多，具有工業(yè)價值的主要有鉀鹽(KCl)、鉀石鹽(KCl?NaCl)、光鹵石(KCl?MgCl₂?6H₂O)等。鉀在海水中的含量為380毫克／升，鹽湖中也含有大量鉀鹽。已發(fā)現(xiàn)的鉀礦儲藏量(以K₂O計)估計為5.3×10⁹噸，其中蘇聯(lián)約占49％，加拿大約占37％。最著名的產(chǎn)地為蘇聯(lián)的索利卡姆斯克（Солиκамсκ）。中國青海鹽湖的儲量也很豐富。

性質(zhì)和用途

鉀的化學(xué)性質(zhì)比鈉更活潑，在空氣中猛烈燃燒，生成淡黃色的超氧化鉀(KO₂)；遇水放出氫氣并爆炸。鉀同鹵素反應(yīng)激烈，同液體溴接觸會爆炸，同許多鹵素有機(jī)化合物作用，也會發(fā)生爆炸反應(yīng)。鉀同一氧化碳在60℃時就能生成爆炸性的羰基化合物[K₆(CO)₆]，但同氮不反應(yīng)。液氨是鉀的良好溶劑。鉀也溶于乙二胺、苯胺和汞中。鉀的還原性極強(qiáng)，能使多種金屬化合物還原成金屬。

制取鉀比制取鈉困難得多，所以它的價格通常為鈉的10倍左右。70年代末世界年產(chǎn)鉀數(shù)百噸，價格約5美元/公斤。每公斤KO₂吸收二氧化碳和水后能釋放出336.6升氧氣，所以廣泛用作潛艇以及宇宙飛船中的供氧源。制造KO₂是金屬鉀的主要用途。

鉀鈉合金(Na-K)可作傳熱介質(zhì)，在原子反應(yīng)堆中用作熱載體。惰性氣體經(jīng)Na-K清除不純物質(zhì)后，氧和水的含量均可小于1ppm。鉀也可在磁流體發(fā)電中作燃料添加劑，以提高高溫氣體的導(dǎo)電性。

金屬鉀和苛性鉀(KOH)均會嚴(yán)重?zé)齻つw，不可直接接觸。鉀在空氣中燃燒時產(chǎn)生堿性濃煙，也會損害人體健康。撲滅金屬鉀火焰可用干燥的NaCl、Na₂CO₃粉末，決不可用CO₂和CCl₄滅火，因鉀遇CCl₄會爆炸。鉀在空氣中表面氧化生成的KO₂，與鉀反應(yīng)也能爆炸，所以在處理表面嚴(yán)重氧化的金屬鉀時，要特別小心，最好先除去氧化膜再熔化。

生產(chǎn)工藝

鉀在熔鹽中的溶解度很大，又能滲透到石墨層間，嚴(yán)重地侵蝕石墨陽極；它還極易同氧和一氧化碳生成爆炸性的超氧化鉀和羰基鉀，所以不能用電解氯化鉀的方法制取鉀。工業(yè)上用鈉置換法制取鉀，化學(xué)反應(yīng)是Na+KCl─→K+NaCl。當(dāng)體系達(dá)到平衡時，只有一小部分鉀生成。但鉀的沸點(diǎn)比鈉低得多，如果將鉀不斷從體系中分離出去，就能不斷地產(chǎn)生鉀蒸氣。工業(yè)上使用的方法有間歇法和連續(xù)法兩種。

間歇法

先將原料氯化鉀破碎成小于30毫米的顆粒，在干燥爐內(nèi)于 200～250℃烘干至含水小于0.1％。干燥后的氯化鉀和鈉塊加入密閉反應(yīng)釜內(nèi)，通氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)的空氣后，抽真空至殘壓100托左右，加熱到680～720℃。反應(yīng)產(chǎn)生的鉀蒸氣上升到塔頂?shù)睦淠髦校阂徊糠掷淠梢后w，作為回流液返回精餾柱；另一部分經(jīng)支管流出，冷凝，收集于儲罐中。得到的金屬鉀純度在98％以上，總收率以KCl計約為70％左右。反應(yīng)完成后，蒸餾出殘留的少量鈉鉀合金，可作為原料返回使用，殘渣(NaCl-KCl)熔融排出。采用不同的加料配比，可制得不同組成的鉀鈉合金。

連續(xù)法

工藝流程見圖。主要過程在不銹鋼塔內(nèi)進(jìn)行。塔的上部為精餾區(qū)，下部為反應(yīng)區(qū)，內(nèi)充不銹鋼環(huán)。從塔的底部導(dǎo)入液體鈉，經(jīng)反應(yīng)塔旁的叉管加熱并汽化后，沿反應(yīng)塔上升。熔融的氯化鉀由塔中部加入，與上升的鈉蒸氣反應(yīng)生成鉀鈉合金。經(jīng)過精餾區(qū)分離，鉀蒸氣冷凝成液體，部分返回作回流液，部分取出為成品。反應(yīng)物氯化鈉通過塔底不斷排出。為保證操作安全，體系在氮?dú)庹龎合虏僮?。連續(xù)法的缺點(diǎn)是設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。工業(yè)金屬鉀的純度為96％以上，經(jīng)真空蒸餾，可制得99.99％以上的高純鉀，其中含氧10～50ppm、 碳10～50ppm、鈉10～50ppm。高純鉀一般要保存在充氬氣的密閉容器中。

參考書目

1. W. A. Hart & O.F.Beumel Jr. The Chemistry of Lithium，Sodium，Potassium， Rubidium，Cesium and Franciun，Pergamon，Oxford，1973.

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標(biāo)簽：鉀

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