书城教材教辅令孩子惊奇的122个科学发现和科学知识
11118800000092

第92章 能在水中燃烧的金属——钾

金属可以燃烧吗?可以的。钾是一种软的低熔点的金属,呈银白色。化学性质活泼,遇水能发生剧烈反应,生成氢气和氢氧化钾,同时起火燃烧。燃烧时呈紫色焰。同酸的水溶液反应更加猛烈,几乎能达到爆炸的程度。

钾是银白色金属,很软,可用小刀切割。但钾与空气一接触,就会发生反应,形成灰色。

钾的化学性质比钠还要活泼,暴露在空气中,表面覆盖一层氧化钾和碳酸钾,使它失去金属光泽,因此金属钾应保存在煤油中以防止氧化。钾在空气中加热就会燃烧,它在有限量氧气中加热,生成氧化钾;在过量氧气中加热,生成过氧化钾;将金属钾溶于液氨中与氧气作用,生成超氧化钾;钾与臭氧作用,生成臭氧化钾。钾与水、冰或雪的反应非常猛烈,生成氢氧化钾和氢气,反应时放出的热量能使金属钾熔化,并引起钾和氢气燃烧。钾与氢气发生反应,生成氢化钾。钾与氟、氯、溴、碘都能发生反应,生成相应的卤化物。钾不与氮气作用,与氨作用,生成氨基钾,并放出氢气。金属钾很活泼,贮存和使用都要注意安全,由钾引起的火灾,不能用水或泡沫灭火剂扑灭,而要用碳酸钠干粉。钾离子能使火焰呈紫色,可用焰色反应。

在认清钾的本质特性后,利用钾的一些特性制成了很多工艺品,如钾水玻璃。钾水玻璃具有渗透性小、粘结力强、耐水性好、抗冲击性好的特点,它最大的优点是使用温度高。钾水玻璃可用于耐火防腐作粘接材料使用。作为粘接剂,主要以一种无机高分子材料为固化剂做成一种耐酸材料,耐酸材料按用途不同使用时可配制成钾水玻璃胶泥、钾水玻璃砂浆、钾水玻璃混凝土;在防腐施工中,可用于各种浓度的酸类(如硫酸、盐酸、硝酸、铬酸、次氯酸、氯磺酸、甲酸、草酸等)、各类有机溶剂、各种酸性盐类、各种氧化介质,如氯气、双氧水及其混合物中。钾水玻璃广泛用于油田、钻井、各种高档涂料,钾水玻璃胶泥可广泛用于石油、化工、冶金、农药、食品、发酵水解、酸洗等工业部门的反应釜、贮罐、塔池、地坪、地沟、电解槽等防腐蚀工程中。

钾在地壳中的含量为2.59%,占第七位。在海水中,除了氯、钠、镁、硫、钙之外,钾的含量占第六位。

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。

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。

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。

1807年,英国化学家戴维在电解水研究的基础上,设想用电解的方法从氢氧化钾、氢氧化钠中分离出钾和钠。最初,戴维用氢氧化钾饱和溶液进行电解。当他接通电源后,从阳极得到的是氧气,从阴极得到的是氢气,证明水被电解了,而氢氧化钾却没有被分解,于是他想在无水的条件下继续这项试验。可是干燥的氢氧化钾并不导电,必须在其表面吸附少量水分时才能导电。1807年10月6日,戴维将表面湿润的氢氧化钾放在铂制器皿里,并用导线将铂制器皿以及插在氢氧化钾里的电极相连,整套装置都暴露在空气中。通电以后,氢氧化钾开始熔化。戴维发现在阴极附近有带金属光泽的酷似水银的颗粒生成。这些颗粒一经生成便上浮,一旦接触空气,就立即燃烧起来,产生明亮的火焰,甚至发生爆炸。颗粒燃烧后光泽消失,成了白色粉末。当戴维看到这一惊人的现象后,欣喜若狂,竟然在屋子里跳了起来,并在笔记本上写下:“重要的实验,证明钾碱被分解了!”

后来,戴维在密闭的坩埚中电解潮湿的氢氧化钾,终于得到了一种银白色的金属。戴维将这种银白色的金属颗粒投入水中,看到它在水面上急速转动,发出“嘶嘶”的声音,并燃烧发出紫色的火焰。他确认自己发现了一种新的元素。由于这种元素是从碱中分解出来的,所以戴维将它命名为“Potassium”,中文译名为“钾”。