榜樣的力量名言警句

[拼音]:jia

[英文]:potassium

元素符號K,銀白色金屬,在元素週期表中屬 IA族,原子序數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賓士,發出噝噝的聲音,並出現淡紫色的火焰。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。已發現的鉀礦儲藏量(以K2O計)估計為5.3×109噸,其中蘇聯約佔49%,加拿大約佔37%。最著名的產地為蘇聯的索利卡姆斯克(Солиκамсκ)。中國青海鹽湖的儲量也很豐富。

性質和用途

鉀的化學性質比鈉更活潑,在空氣中猛烈燃燒,生成淡黃色的超氧化鉀(KO2);遇水放出氫氣並爆炸。鉀同鹵素反應激烈,同液體溴接觸會爆炸,同許多鹵素有機化合物作用,也會發生爆炸反應。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。液氨是鉀的良好溶劑。鉀也溶於乙二胺、苯胺和汞中。鉀的還原性極強,能使多種金屬化合物還原成金屬。

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製取鉀比製取鈉困難得多,所以它的價格通常為鈉的10倍左右。70年代末世界年產鉀數百噸,價格約5美元/公斤。每公斤KO2吸收二氧化碳和水後能釋放出336.6升氧氣,所以廣泛用作潛艇以及宇宙飛船中的供氧源。製造KO2是金屬鉀的主要用途。

鉀鈉合金(Na-K)可作傳熱介質,在原子反應堆中用作熱載體。惰性氣體經Na-K清除不純物質後,氧和水的含量均可小於1ppm。鉀也可在磁流體發電中作燃料新增劑,以提高高溫氣體的導電性。

金屬鉀和苛性鉀(KOH)均會嚴重燒傷面板,不可直接接觸。鉀在空氣中燃燒時產生鹼性濃煙,也會損害人體健康。撲滅金屬鉀火焰可用乾燥的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,與鉀反應也能爆炸,所以在處理表面嚴重氧化的金屬鉀時,要特別小心,最好先除去氧化膜再熔化。

生產工藝

鉀在熔鹽中的溶解度很大,又能滲透到石墨層間,嚴重地侵蝕石墨陽極;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。工業上用鈉置換法制取鉀,化學反應是Na+KCl─→K+NaCl。當體系達到平衡時,只有一小部分鉀生成。但鉀的沸點比鈉低得多,如果將鉀不斷從體系中分離出去,就能不斷地產生鉀蒸氣。工業上使用的方法有間歇法和連續法兩種。

間歇法

先將原料氯化鉀破碎成小於30毫米的顆粒,在乾燥爐內於 200~250℃烘乾至含水小於0.1%。乾燥後的氯化鉀和鈉塊加入密閉反應釜內,通氮氣置換釜內的空氣後,抽真空至殘壓100託左右,加熱到680~720℃。反應產生的鉀蒸氣上升到塔頂的冷凝器中:一部分冷凝成液體,作為迴流液返回精餾柱;另一部分經支管流出,冷凝,收集於儲罐中。得到的金屬鉀純度在98%以上,總收率以KCl計約為70%左右。反應完成後,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。採用不同的加料配比,可製得不同組成的鉀鈉合金。

連續法

工藝流程見圖。主要過程在不鏽鋼塔內進行。塔的上部為精餾區,下部為反應區,內充不鏽鋼環。從塔的底部匯入液體鈉,經反應塔旁的叉管加熱並汽化後,沿反應塔上升。熔融的氯化鉀由塔中部加入,與上升的鈉蒸氣反應生成鉀鈉合金。經過精餾區分離,鉀蒸氣冷凝成液體,部分返回作迴流液,部分取出為成品。反應物氯化鈉通過塔底不斷排出。為保證操作安全,體系在氮氣正壓下操作。連續法的缺點是裝置腐蝕嚴重。工業金屬鉀的純度為96%以上,經真空蒸餾,可製得99.99%以上的高純鉀,其中含氧10~50ppm、 碳10~50ppm、鈉10~50ppm。高純鉀一般要儲存在充氬氣的密閉容器中。

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參考書目

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

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