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海洋中钠离子远大于钾离子的原因分析绍兴一中分校吴文中现象在高中化学中使用的许多试剂不是钠盐，而主要是钾盐，如：硝酸钾、氯酸钾、重铬酸钾、硫酸钾、高锰酸钾、高铁酸钾、碘化钾、碘酸钾等等，而不使用相应的钠盐，这是为什么？植物生产为什么需要钾盐？植物为什么对钾盐的需求更为依赖？人类却相反？比较常见使用的试剂的钠盐主要是是氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠，还有经常使用的碱是氢氧化钠。可能的原因 钾和钠在自然界中，前者更丰富，易于得到钾盐。 钾盐在生产过程中容易得到。 钾盐和钠盐比较，晶体结构的差异，晶体的类型、晶格能的差异，造成了人类容易得到钾盐（钾盐和钠盐的化学性质几乎一样） 钾盐钠盐比较，前者的溶解度小，生产过程中溶液结晶，得到比较纯净的钾盐。事实11查有关资料表明，钾和钠在自然界的含量几乎一致，钠含量略高于钾，其中钠为2.74% ，钾为2.47%2在海洋中钠元素和钾元素含量，前者含量远远大于后者。海水中的元素分布由氢、氧、氯、钠等元素，还有贵重金属，如金等，钾的含量相对钠来说非常少。3地壳中（除海洋和湖泊）钾主要以明矾石矿、钾长石矿、含钾砂页岩、霞石矿、海绿石砂岩、伊利石黏土岩等含钾岩石，均属硅酸盐类含钾矿物形式存在，难溶于水。猜想1可能钾盐的溶解度相比较钠盐而言，溶解度更小。查阅常见的钾盐的溶解度如下：钠盐溶解度(g)钾盐溶解度(g)氯化钠36氯化钾34.2硫酸钠19.5硫酸钾5.3硝酸钠31.6硝酸钾88重铬酸钠14.6重铬酸钾12.3溴化钠90.8溴化钾65.3碘化钠178碘化钾65.3亚硝酸钠80.8亚硝酸钾306氯酸钠95.9氯酸钾7.3氰化钠58.7氰化钾50碘酸钠8.08碘酸钾8.08氟化钠4.06氟化钾94.9碳酸钠21.5碳酸钾111氢氧化钠109氢氧化钾112注：20C在100g水中的溶解度(g)显然，大部分的钾盐的溶解度比相应的钠盐的溶解度要小，且小得多（考虑到钾和钠的摩尔质量的不同，则更为显著），这或许是工业上“愿意”得到钾盐的最重要原因。工艺方法则主要采用浓缩冷却结晶来得到，且得到的盐比较纯净。如：在重铬酸钠溶液中加氯化钾，在高铁酸钠溶液中加氢氧化钾来得到重铬酸钾或者高铁酸钾。但是，我们也看到了，许多钾盐的溶解度比相应的钠盐的溶解度大，如：氟化钠的溶解度比氟化钠的溶解度要大得多。这又是什么原因？是不是和晶体的类型有关，值得研究。钾离子和钠离子的半径的显著差异造成了同阴离子的钾盐和钠盐形成的晶体类型不同许是造成溶解度不同是最大的原因。猜想2离子化合物的晶体表面具有剩余势场的正、负离子对溶剂水分子偶极的吸引导致离子水合，随后离开晶体表面使晶体溶解，水合离子的导电性好。晶体的溶解性除了与水合作用强弱有关外，主要决定于晶格能的大小。晶格能越大，溶解度越小。晶格能是衡量离子键强度的物理量，即晶格能越大，离子键的强度越强。由于离子晶体溶于水破坏了离子键，电离为阴阳离子，则产生疑问：“离子键的强度是否会影响离子晶体的溶解度？”以下数据来源于维基百科。晶体晶格能kJ/mol溶解度氟化钠4.06氟化钾NaF9234.06NaCl78635.9NaBr74790.8NaI704178LiF10360.16LiCl85383.5LiBr807160LiI757165KF82194.9KCl71534.2KBr68263.5KI649144CsF785322CsCl689187CsBr660108CsI63076.5RbF740300RbCl65991RbBr631108RbI604144NaF9234.06NaCl78635.9NaBr74790.8NaI704178LiF10360.16LiCl85383.5LiBr807160 由表中数据可以看出，碱金属与卤素原子形成的离子化合物中，Li、Na、K符合以上猜想，而六七周期的Cs和Rb则与之相反。但考虑到阳离子溶于水会形成配离子，即X(H2O)nm+，那么离子晶体的溶解度也可能与阳离子形成配离子的能力大小有关。由于条件限制，不能得到衡量阳离子形成水合离子能力的数据，基本结论为：“同温同压下，离子晶体的溶解度可能由晶格