被喻为“心脏搏动汽油”的钾元素

（来源：科普时报）钾，元素周期表第19号元素。

钾的化合物很早就被人类所利用，如在古代，人们就知道草木灰中存在着钾草碱，即碳酸钾，可用来洗涤。此外，硝石、明矾、草木灰中都有钾离子，它们被用于火药、燃料和肥皂的制造。由于钾的活动性很强，很难用普通的还原剂从含钾的化合物里还原成为金属钾。直到意大利物理学家伏打发明出原电池以后，电解法开始盛行。1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钾发现了阴极上生成的金属小球，它就是钾。金属钾和金属钠一样都能跟水反应，都会浮在水面四处游动，但金属钾会比金属钠的反应更为剧烈，能燃烧并发出美丽的紫色火焰。

钾是生命体必需元素，是人体肌肉组织和神经组织中重要成分之一，一旦缺钾，身体会感到无力、疲乏、心跳减弱、头昏眼花，严重时还会导致身体多个系统受到连累，呼吸肌麻痹死亡。临床医学资料证明，中暑患者均有血钾降低的现象，因此补钾就显得尤为重要。钾元素也被喻为“心脏搏动的汽油”，适当的补充钾元素，有助于降低血压、预防脑卒中，甚至还能帮助病人保肾控糖。按照中国营养学会发布的2013年中国居民膳食营养素参考摄入量，健康人钾的适宜摄入量为每天2000毫克，或许可以尝试多吃点儿富含钾元素的食物，比如香蕉、柑橘、柿子等新鲜黄绿色水果，薯类、杂粮、菌类、绿叶蔬菜中都含有较多钾元素，用低钠盐代替普通盐也可以起到补充钾的作用。

含钾的药物制剂不要轻易服用，因为药物与食物性质不同，对于有肾脏疾病的人，肾脏排钾功能下降，一次摄入过多的钾很有可能导致高钾血症。因为过多的钾元素能破坏细胞内外钾离子和钠离子浓度的平衡，有致命危险。当钾离子浓度过高的时候，钾离子能通过钾通道蛋白传递穿过生物膜。对这些离子通道的研究让罗德里克·麦金农赢得了2003年的诺贝尔化学奖，但详细的输运机制仍存在争论，需要进一步研究。

钾在农业中的作用是作为氮、磷、钾这3种元素的肥料。农作物对钾的摄取量很大，可以促进植物茎秆健壮，改善果实品质，增强植物的抗寒能力，提高果实的糖分和维生素C的含量。特别在瓜、果、番茄等果实迅速膨大期，尤其需要补充钾肥。我国作为农业大国，是全世界最大的钾肥消费国，约占世界钾肥消耗量20%。

钾的化学性质基本都是钾离子的反应，大多数钾盐都能溶于水，也有极少量溶解度很小的钾盐，如高氯酸钾、酒石酸氢钾等，其反应主要由静电作用主导。但人们在实验中发现，钾离子能与冠醚及相关化合物形成配合物，从而产生了重要的钾配位化学，这些含钾的配合物中有些能阐明钾的生物作用，是科学家们研究的热点。

在对金属钾的研究领域里，科学家们也有重要的发现，很多碱金属单质，在遇到极端条件时会发生奇怪的变化，例如导电的金属钠会在高压下成为绝缘体，金属锂在高压和低温下会成为超导体。研究人员使用神经网络Al计算机来模拟观察极端条件下钾原子的行为，发现当压力和温度足够高时，钾原子之间会出现“链熔融阶段”，处于这个阶段的物质物理化学性质都比较稳定，而且固体和液体会同时共存。

（作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员）