有趣得让人睡不着的化学
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19  钾

Potassium
相对原子质量39.1


日语名来自于阿拉伯语的qali(植物的灰)。英语名来自potash(草木灰)。

碱的词源

钾和钠一样,是碱金属的一种,柔软、银白色,比钠更容易和空气中的氧气发生剧烈反应。常温下,钾在水面上会发出紫红色火焰,与水剧烈反应。紫红色是钾的焰色反应。钾非常容易变成钾离子,在自然界中以化合物的形式存在。

植物中含有钾元素。植物所需的三大营养素是氮、磷、钾。钾的化合物有氯化钾、硫酸钾,它们都是植物的肥料。硝酸钾被用于助燃剂,被混在香烟中。硝酸钾也是火药的原料之一。

在一个体重为70kg的成年人体内,钾的含量约为150g。细胞中的阳离子几乎都是钾离子。钾离子和钠离子一起帮助人体神经传递兴奋信号,维持细胞内外的渗透压等,在生命活动中发挥着巨大的作用。

过去,人们将草木灰溶于水,把蒸发得到的白色固体涂在衣服上,用于去除污渍。碱在日语里读作arukari,这来源于阿拉伯人所说的灰,也即是kari,再用aru作为前缀词。总之,碱的来源就是植物的灰烬。

现在,化学上指的arukari,主要是指碱金属元素(周期表第一组锂以下的元素),碱土金属(第二组钙以下的元素)的氢氧化物,有时也包括碱金属的碳酸盐和氨气。

植物灰的成分是什么?

以下是某被子植物的主要构成元素(干燥后的比例):碳45%、氧41%、氢6%、氮3%、钙1.8%、钾1.4%、硫0.5%、镁0.3%、钠0.1%。

把植物点燃后,成分中的碳、氢、氮、硫等元素会与氧气反应变成气态。而作为灰剩下的有钙、钾、镁、钠等金属元素的氧化物和碳酸盐。草木灰中的碳酸钙含量为10%~30%。

此外,海带、海草等海藻类燃烧的灰烬主要成分是碳酸钠。

自然界中有0.01%的钾,也就是一万分之一的钾是放射性钾40。我们体内会吸收钾40释放的射线。一个体重为60kg的成人体内,钾40释放4000Bq(Bq为放射性活度单位),碳14释放2500Bq,铷87释放500Bq。我们无法避免这些辐射。我们体内钾40释放的4000Bq在人体内一年内部辐射的累计计量为0.17Sv。

钾在岩石中的含量很多,而其中自然也包含了钾40。花岗岩制成的建筑物附近,外部辐射量比其他地方多很多。日本关东地区和关西地区相比的话,关西地区每年的自然放射量要多出两至三成。这是因为关西地区的花岗岩更多,大地中的钾40更多的缘故。