【元素家族——連載114】「放射性的香蕉」，你敢吃嗎？

在鈉的篇章里，我們提到戴維發現了鉀、鈉兩兄弟。鈉是從苛性蘇打里發現的，而鉀是從苛性草木灰中電解出來的。

大多數植物都含有更多的鉀元素，乾燥或焚燒後留下的草木灰中，鉀的含量遠遠超過其中的鈉。將草木灰浸泡於水，碳酸鈣沉澱下來，而鉀鹽溶於水，再蒸發乾，就得到了化學家的「草木灰」（potash），其主要成分是碳酸鉀。在歷史上，「蘇打」和「草木灰」難以分辨，直到1702年，燃素學說創始人之一斯塔爾提出這是兩種物質。1789年拉瓦錫在編輯第一張元素列表的時候對這兩種東西也很是疑惑，猶豫再三沒有讓他們哥倆上榜，他的疑慮給了戴維靈感，終於將鉀鈉兩兄弟元素提取出來。

【苛性鉀（氫氧化鉀）和苛性鈉（氫氧化鈉）是一對好兄弟，都是常見的腐蝕性強的鹼，戴維將鉀和鈉從中提取出來。】

戴維的大發現之後，當時的人們發現鉀是金屬中最活潑的，是最強的鹼性金屬，所以用阿拉伯語中的鹼（Qali）來命名它：Kalium，中國人用「甲」來命名它，也是因為當時它是最活潑的金屬。

但正因為它的化學性質活潑，讓它的工業化生產成為一個難題。德維爾發明了用碳還原碳酸鈉的方法來生產鈉，卻無法用碳還原出鉀。如果要生產鉀，則必須要用鈉來還原，這樣的話生產成本就高了。

【鉀鈉兩兄弟的特徵光：黃色（鈉）和淡紫色（鉀）。】

一直到現在，在工業用鹼時，大多數時候會選擇氫氧化鈉，而不是氫氧化鉀，雖然它們的性能和效果基本差不多，但鉀的成本居高不下。

製造肥皂的時候大多數使用氫氧化鈉，但用氫氧化鉀生產的鉀皂更軟，水溶性也更好，因此鉀肥皂也叫「軟肥皂」。當然這種鉀肥皂大多數時候除了可以裝13以外，在我們日常生活中，跟普通肥皂沒有太多的區別。

【買一塊鉀肥皂回家試試？】

實驗室在做化學分析時，多會使用氫氧化鉀的乙醇溶液。為什麼不使用氫氧化鈉呢？一方面是因為固體氫氧化鈉的吸水性比氫氧化鉀強，在空氣中稱量會影響其準確性。另一方面也因為氫氧化鉀鹼性更強，跟油脂等物質的反應更徹底，在做酸值、皂化值等分析的時候尤為明顯。

化學分析也會用到氫氧化鈉，但大多數情況是使用氫氧化鈉的稀溶液。

【實驗室里的滴定試劑多用氫氧化鉀。】

鉀的同位素在自然界穩定存在的有三種，鉀39最多，佔93.3%；鉀41較少，佔6.7%；鉀40隻有萬分之一，卻因它的放射性得到了關注。

鉀40有兩種衰變方式，一種是電子俘獲或正電子發射，按照12億年的半衰期衰變成氬40，這種衰變方式佔11.2%；另一種是貝塔衰變，按照14億年的半衰期衰變成鈣40，88.8%的鉀40走這條大路。

【鉀40的放射性很有意思。】

鈣元素太過普通，自然界就有很多鈣的化合物，而氬元素相對稀少。尤其研究對象是一些火成岩的時候，由於高溫熔融，自然界的氬氣不可能保存在岩石里。只要將岩石融化，分析其中鉀40和氬40的相對含量，就可以知道岩石的年代。這就是「鉀氬年代測定」，可以用於十萬年到地球年齡（46億年）的年代測定。

【對比鉀氬的比例，對應年代。BY=billion years，十億年。】

在碳的篇章，我們曾提到碳14隻能適用於幾萬年以內的年代測定，因此主要應用於人類古文明的測定。而如果要測定更古老的原始文明甚至地質年代，則必須用鉀氬年代測定。

1960年，英國考古學家在東非的奧都威峽谷第一次使用鉀氬年代測定，推斷出奧都威文化距今約175萬年。

【奧都威峽谷，175萬年前，這裡存在古人類。】

鉀氬測定不止在地球上使用，還被「好奇號」火星探測車帶到了火星上。2013年，「好奇號」項目組在《科學》雜誌上發表文章，提到「好奇號」在火星上使用在地球上很成熟的鉀氬年代測定法，測出了一塊火星岩石的年齡大約在38.6-45.6億年左右，符合科學家之前的預測。

【「好奇號」火星探測車。】

科普和科幻的泰斗阿西莫夫對鉀40更加感興趣，他推斷，幾十億年前地球剛剛形成的時候，地球上的鉀40比現在多得多。過多的輻射阻礙了長基因組的形成，所以數十億年前，地球上的生物相對簡單。幾十億年後的今天，地球上的鉀40已經減少，今後基因突變的速度將越來越慢，一方面可以讓複雜的基因長時間存在，另一方面也會減慢進化速度。

要知道，鉀是地球上比較普遍的元素，而鉀40又是放射性同位素中丰度較高的，尤其要注意到一點，動植物都需要富含鉀元素的食物，例如香蕉，是最富含鉀的食物，所以可以說我們吃的是「放射性的香蕉」。難道就是因為古猿愛吃香蕉，所以得到更多的基因突變的機會，才有機會進化成現在的人類？

看來，這些放射性的鉀40不僅在生命演化中扮演了重要的作用，而且如果沒有鉀40，可能不會有人類進化出來。下一章，我們就一起來看看鉀元素對於生命的重要性。

【我們吃的香蕉輻射量比手機電腦什麼的大得多，你懂了嗎？】