Potassium/ja: Difference between revisions

Potassium/ja
Created page with "===化学的=== カリウムは空気中の酸素、水、二酸化炭素成分と反応する。酸素とは過酸化カリウムを形成する。水とカリウムは水酸化カリウム(KOH)を形成する。カリウムと水の反応は激しく発熱することがあり、特に共生した水素ガスが発火することがある。このため、カリウムと液体の..."
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[[potassium oxide/ja|酸化カリウム]]({{chem2|K2O}})、過酸化カリウム({{chem2|K2O2}})、過酸化カリウム({{chem2|KO2}})、オゾン化カリウム({{chem2|KO3}})である。カリウムと酸素の二元化合物は、水と反応してKOHを形成する。
[[potassium oxide/ja|酸化カリウム]]({{chem2|K2O}})、過酸化カリウム({{chem2|K2O2}})、過酸化カリウム({{chem2|KO2}})、オゾン化カリウム({{chem2|KO3}})である。カリウムと酸素の二元化合物は、水と反応してKOHを形成する。


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KOHは[[strong base/ja|強塩基]]である。その[[hydrophilic/ja|親水性]]を示すように、1.21[[:en:kilogram|kg]]ものKOHが1リットルの水に溶けることがある。無水KOHに遭遇することは稀である。KOHは[[carbon dioxide/ja|二酸化炭素]]{{chem2|CO2}})と容易に反応して[[potassium carbonate/ja|炭酸カリウム]]{{chem2|K2CO3}})を生成し、原理的には空気中のガスの痕跡を除去するために使用することができる。密接に関連する[[sodium hydroxide/ja|水酸化ナトリウム]]と同様に、KOHは[[fat/ja|脂肪]]と反応して[[:en:soap|石鹸]]を生成する。
KOH is a [[strong base]]. Illustrating its [[hydrophilic]] character, as much as 1.21 [[kilogram|kg]] of KOH can dissolve in a single liter of water. Anhydrous KOH is rarely encountered. KOH reacts readily with [[carbon dioxide]] ({{chem2|CO2}}) to produce [[potassium carbonate]] ({{chem2|K2CO3}}), and in principle could be used to remove traces of the gas from air. Like the closely related [[sodium hydroxide]], KOH reacts with [[fat]]s to produce [[soap]]s.
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一般に、カリウム化合物はイオン性であり、{{chem2|K+}}イオンの水和エネルギーが高いため、優れた水溶性を持つ。水溶液中の主な種は[[Metal aquo complex/ja|アクオ錯体]]である。{{chem2|[K(H2O)_{''n''}]+}}で、''n''=6と7である。
In general, potassium compounds are ionic and, owing to the high hydration energy of the {{chem2|K+}} ion, have excellent water solubility. The main species in water solution are the [[Metal aquo complex|aquo complexes]] {{chem2|[K(H2O)_{''n''}]+}} where ''n'' = 6 and 7.
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[[Potassium heptafluorotantalate/ja|ヘプタフルオロタンタル酸カリウム]]{{chem2|K2[TaF7]}})は、[[niobium/ja|ニオブ]]の難分解性汚染物質から[[tantalum/ja|タンタル]]を精製する際の中間体である。
[[Potassium heptafluorotantalate]] ({{chem2|K2[TaF7]}}) is an intermediate in the purification of [[tantalum]] from the otherwise persistent contaminant of [[niobium]].
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[[Organopotassium compound/ja|有機カリウム化合物]]はカリウムの非イオン性化合物を示す。それらは高度に[[chemical polarity/ja|極性]][[covalent/ja|共有結合]]を特徴とする。K-C結合を持つ。例えば、[[benzyl potassium/ja|ベンジルカリウム]]{{chem2|KCH2C6H5}}がある。カリウムの[[Intercalation (chemistry)/ja|インターカレート]][[graphite/ja|グラファイト]]中に挿入され、{{chem2|KC8}}を含む様々な[[graphite intercalation compounds/ja|グラファイトインターカレーション化合物]]を与える。
[[Organopotassium compound]]s illustrate nonionic compounds of potassium. They feature highly [[Chemical polarity|polar]] [[covalent]] K–C bonds. Examples include [[benzyl potassium]] {{chem2|KCH2C6H5}}. Potassium [[Intercalation (chemistry)|intercalate]]s into [[graphite]] to give a variety of [[graphite intercalation compounds]], including {{chem2|KC8}}.
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===同位体===
===Isotopes===
{{main/ja|Isotopes of potassium/ja}}
{{main|Isotopes of potassium}}
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カリウムの[[isotope/ja|同位体]]は25種類知られているが、そのうち3種類は天然に存在する: {{chem|39|K}}(93.3%){{chem|40|K}}(0.0117%){{chem|41|K}}(6.7%)(モル分率)である。天然に存在する[[potassium-40/ja|{{chem|40|K}}]][[half-life/ja|半減期]]{{val|1.250e9}}年である。[[electron capture/ja|電子捕獲]]または[[positron emission/ja|陽電子放出]](11.2%)によって安定な[[Argon/ja|{{chem|40|Ar}}]]に崩壊するか、[[beta decay/ja|ベータ崩壊]](88.8%)によって安定な[[calcium/ja|{{chem|40|Ca}}]]に崩壊する。{{chem|40|K}}から{{chem|40|Ar}}への崩壊は、岩石の年代測定の一般的な方法の基礎となっている。従来の[[Potassium-argon dating/ja|K-Ar年代測定法]]は、岩石が形成された時点ではアルゴンを含んでおらず、その後の放射性アルゴン({{chem|40|Ar}})はすべて定量的に保持されていたという仮定に依存している。[[Mineral/ja|鉱物]]の年代測定は、カリウムの濃度と蓄積された放射性{{chem|40|Ar}}の量を測定することによって行われる。年代測定に最適な鉱物には、[[:en:biotite|黒雲母]][[:en:muscovite|白雲母]][[:en:metamorphic|変成]][[:en:hornblende|角閃石]]、火山性の[[:en:feldspar|長石]]などがある。:火山流や浅い[[:en:gneous rock|貫入岩]][[:en:Petrography|全岩]]試料も、変化していなければ年代測定が可能である。年代測定とは別に、カリウム同位体は[[weathering/ja|風化]]の研究や、カリウムが地球上の[[life/ja|生命]]に必要な[[macronutrient (ecology)/ja|大栄養素]]であることから、[[nutrient cycling/ja|栄養塩循環]]の研究に[[radioactive tracer/ja|トレーサー]]として用いられてきた。
There are 25 known [[isotope]]s of potassium, three of which occur naturally: {{chem|39|K}} (93.3%), {{chem|40|K}} (0.0117%), and {{chem|41|K}} (6.7%) (by mole fraction). Naturally occurring [[potassium-40|{{chem|40|K}}]] has a [[half-life]] of {{val|1.250e9}} years. It decays to stable [[Argon|{{chem|40|Ar}}]] by [[electron capture]] or [[positron emission]] (11.2%) or to stable [[Calcium|{{chem|40|Ca}}]] by [[beta decay]] (88.8%). The decay of {{chem|40|K}} to {{chem|40|Ar}} is the basis of a common method for dating rocks. The conventional [[Potassium-argon dating|K-Ar dating method]] depends on the assumption that the rocks contained no argon at the time of formation and that all the subsequent radiogenic argon ({{chem|40|Ar}}) was quantitatively retained. [[Mineral]]s are dated by measurement of the concentration of potassium and the amount of radiogenic {{chem|40|Ar}} that has accumulated. The minerals best suited for dating include [[biotite]], [[muscovite]], [[metamorphic]] [[hornblende]], and volcanic [[feldspar]]; [[Petrography|whole rock]] samples from volcanic flows and shallow [[Igneous rock|instrusives]] can also be dated if they are unaltered. Apart from dating, potassium isotopes have been used as [[radioactive tracer|tracers]] in studies of [[weathering]] and for [[nutrient cycling]] studies because potassium is a [[macronutrient (ecology)|macronutrient]] required for [[life]] on Earth.
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{{chem|40|K}}は天然のカリウム(したがっていくつかの市販の代用塩)中に十分な量含まれており、それらの代用塩の大きな袋を教室での実演のための放射源として使用することができる。{{Chem|40|K}}[[composition of the human body/ja|人体中]]で最も存在量の多い放射性同位体である。健康な動物や人間では、{{chem|40|K}}は最大の放射能源であり、[[carbon-14/ja|{{chem|14|C}}]]よりも大きい。体重70kgの人体では、1秒間に約4,400個の{{chem|40|K}}の原子核が崩壊する。天然カリウムの放射能は31[[:en:Becquerel|Bq]]/gである。
{{chem|40|K}} occurs in natural potassium (and thus in some commercial salt substitutes) in sufficient quantity that large bags of those substitutes can be used as a radioactive source for classroom demonstrations. {{chem|40|K}} is the radioisotope with the largest abundance [[Composition of the human body|in the human body]]. In healthy animals and people, {{chem|40|K}} represents the largest source of radioactivity, greater even than [[Carbon-14|{{chem|14|C}}]]. In a human body of 70 kg, about 4,400 nuclei of {{chem|40|K}} decay per second. The activity of natural potassium is 31 [[Becquerel|Bq]]/g.
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==歴史{{Anchor|History}}==
==History==
===ポターシュ===
===Potash===
{{main/ja|Potash/ja}}
{{main|Potash}}
ポターシュは主にカリウム塩の混合物である。なぜなら、植物にはナトリウムがほとんど、あるいはまったく含まれておらず、植物の主要ミネラルの残りは、水への溶解度が比較的低いカルシウム塩で構成されているからである。カリは古代から使用されてきたが、その組成は解明されていなかった。1702年に[[:en:Georg Ernst Stahl|ゲオルク・エルンスト・シュタール]]がナトリウム塩とカリウム塩の基本的な違いを示唆する実験的証拠を得たが、カリウム化合物とナトリウム化合物の正確な化学組成、およびカリウムとナトリウムの化学元素としての地位は当時知られていなかったため、[[:en:Antoine Lavoisier|アントワーヌ・ラヴォアジエ]]は1789年にアルカリを化学元素リストに含めなかった。長い間、カリの重要な用途はガラス、漂白剤、石鹸、硝酸カリウムとしての[[:en:gunpowder|火薬]]の製造だけであった。動物性油脂や植物性油脂から作られるカリウム石鹸は、水溶性が高く、質感が柔らかいため、特に珍重された。1840年に[[:en:Justus Liebig|ユストゥス・リービッヒ]]がカリウムは植物にとって必要な元素であり、ほとんどの種類の土壌にはカリウムが不足していることを発見したことで、カリウム塩の需要が急増した。当初はモミの木の木灰が肥料用のカリウム塩の原料として使われていたが、1868年にドイツの[[:en:Staßfurt|シュタイスフルト]]近郊で[[potassium chloride/ja|塩化カリウム]]を含む鉱床が発見され、カリウムを含む肥料の生産が工業的規模で始まった。他のカリ鉱床も発見され、1960年代にはカナダが主要な生産国になった。
Potash is primarily a mixture of potassium salts because plants have little or no sodium content, and the rest of a plant's major mineral content consists of calcium salts of relatively low solubility in water. While potash has been used since ancient times, its composition was not understood. [[Georg Ernst Stahl]] obtained experimental evidence that led him to suggest the fundamental difference of sodium and potassium salts in 1702, The exact chemical composition of potassium and sodium compounds, and the status as chemical element of potassium and sodium, was not known then, and thus [[Antoine Lavoisier]] did not include the alkali in his list of chemical elements in 1789. For a long time the only significant applications for potash were the production of glass, bleach, soap and [[gunpowder]] as potassium nitrate. Potassium soaps from animal fats and vegetable oils were especially prized because they tend to be more water-soluble and of softer texture, and are therefore known as soft soaps. The discovery by [[Justus Liebig]] in 1840 that potassium is a necessary element for plants and that most types of soil lack potassium caused a steep rise in demand for potassium salts. Wood-ash from fir trees was initially used as a potassium salt source for fertilizer, but, with the discovery in 1868 of mineral deposits containing [[potassium chloride]] near [[Staßfurt]], Germany, the production of potassium-containing fertilizers began at an industrial scale. Other potash deposits were discovered, and by the 1960s Canada became the dominant producer.
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===金属===
===Metal===
[[File:Sir Humphry Davy, Bt by Thomas Phillips.jpg|thumb|[[:en:Humphry Davy|Sir Humphry Davy]] ]]
[[File:Sir Humphry Davy, Bt by Thomas Phillips.jpg|thumb|[[Humphry Davy|Sir Humphry Davy]] ]]
[[File:Potassium.JPG|thumb|upright|left|カリウム金属片]]
[[File:Potassium.JPG|thumb|upright|left|Pieces of potassium metal]]
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カリウム''金属''は1807年にハンフリー・デイヴィーによって初めて単離された。彼は溶融した[[caustic potash/ja|苛性カリ]](KOH)を新しく発見された[[:en:voltaic pile|ボルタ杭]]で電気分解することによってカリウムを得た。カリウムは電気分解によって単離された最初の金属であった。同年末、デイヴィは同様の手法で植物塩ではなく鉱物誘導体([[caustic soda/ja|苛性ソーダ]]、NaOH、灰汁)から金属[[sodium/ja|ナトリウム]]を抽出することを報告し、元素、ひいては塩が異なることを実証した。金属カリウムと金属ナトリウムの生成は、どちらも元素であることを示すはずであったが、この見解が普遍的に受け入れられるまでには時間がかかった。
Potassium ''metal'' was first isolated in 1807 by Humphry Davy, who derived it by electrolysis of molten [[caustic potash]] (KOH) with the newly discovered [[voltaic pile]]. Potassium was the first metal that was isolated by electrolysis. Later in the same year, Davy reported extraction of the metal [[sodium]] from a mineral derivative ([[caustic soda]], NaOH, or lye) rather than a plant salt, by a similar technique, demonstrating that the elements, and thus the salts, are different. Although the production of potassium and sodium metal should have shown that both are elements, it took some time before this view was universally accepted.
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カリウムは水や空気に敏感であるため、この元素の取り扱いには通常[[air-free technique/ja|空気を使わない技術]]が用いられる。窒素や鉱物油や[[kerosene/ja|灯油]]のような飽和炭化水素には反応しない。液体[[ammonia/ja|アンモニア]]に容易に溶解し、0{{nbsp}}℃でアンモニア1000gあたり480gまで溶解する。濃度にもよるが、アンモニア溶液は青から黄色であり、その電気伝導率は液体金属に似ている。カリウムはアンモニアとゆっくりと反応して[[Potassium amide/ja|{{chem|KNH|2}}]]を形成するが、この反応は微量の遷移金属塩によって加速される。カリウムは[[salts/ja|塩]]を金属に還元することができるので、[[:en:Rieke metal|Rieke法]]によって微分された金属をその塩から調製する際に還元剤としてよく使われる。マグネシウムの調製がその例である:
Because of the sensitivity of potassium to water and air, [[air-free technique]]s are normally employed for handling the element. It is unreactive toward nitrogen and saturated hydrocarbons such as mineral oil or [[kerosene]]. It readily dissolves in liquid [[ammonia]], up to 480 g per 1000 g of ammonia at 0{{nbsp}}°C. Depending on the concentration, the ammonia solutions are blue to yellow, and their electrical conductivity is similar to that of liquid metals. Potassium slowly reacts with ammonia to form [[Potassium amide|{{chem|KNH|2}}]], but this reaction is accelerated by minute amounts of transition metal salts. Because it can reduce the [[salts]] to the metal, potassium is often used as the reductant in the preparation of finely divided metals from their salts by the [[Rieke metal|Rieke method]]. Illustrative is the preparation of magnesium:
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:{{chem2|[[Magnesium chloride/ja|MgCl2]] + 2 K → Mg + 2 KCl}}
:{{chem2|[[Magnesium chloride|MgCl2]] + 2 K → Mg + 2 KCl}}
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==発生{{Anchor|Occurrence}}==
==Occurrence==
[[File:PotassiumFeldsparUSGOV.jpg|thumb|left|upright|[[:en:feldspar|長石]]に含まれるカリウム]]
[[File:PotassiumFeldsparUSGOV.jpg|thumb|left|upright|Potassium in [[feldspar]]]]
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カリウムは[[:en:supernova|超新星]]において、より軽い原子からの[[nucleosynthesis/ja|核合成]]によって生成される。カリウムは主にII型超新星において[[Supernova nucleosynthesis/ja|爆発的酸素燃焼過程]]を経て生成される。これらは核[[Nuclear_Fusion/ja|融合]]反応であり、酸素中でのカリウムの化学的燃焼と混同してはならない。{{chem|40|K}}{{Nowrap|[[s-process/ja|s-process]]}}核合成や[[neon burning process/ja|ネオン燃焼過程]]でも生成される。
Potassium is formed in [[supernova]]e by [[nucleosynthesis]] from lighter atoms. Potassium is principally created in Type II supernovae via an [[Supernova nucleosynthesis|explosive oxygen-burning process]]. These are nuclear [[Nuclear_Fusion|fusion]] reactions, not to be confused with chemical burning of potassium in oxygen. {{chem|40|K}} is also formed in {{Nowrap|[[s-process]]}} nucleosynthesis and the [[neon burning process]].
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カリウムは太陽系で20番目に多い元素であり、地球では17番目に多い元素である。[[:en:Earth's crust|地殻]]の重量の約2.6%を占め、地殻中で7番目に豊富な元素である。海水中のカリウム濃度は0.39{{nbsp}}g/L(0.039 wt/v%)で、ナトリウム濃度の約27分の1である。
Potassium is the 20th most abundant element in the solar system and the 17th most abundant element by weight in the Earth. It makes up about 2.6% of the weight of the [[Earth's crust]] and is the seventh most abundant element in the crust. The potassium concentration in seawater is 0.39{{nbsp}}g/L (0.039 wt/v%), about one twenty-seventh the concentration of sodium.
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===地質学===
===Geology===
カリウムは反応性が高いため、自然界には存在しない。水と激しく反応し、酸素とも反応する。[[:en:Orthoclase|正斜長石]](カリウム長石)は一般的な造岩鉱物である。例えば[[:en:Granite|花崗岩]]には5%のカリウムが含まれており、これは地殻の平均を大きく上回っている。[[sylvite/ja|シルバイト]](KCl)、[[carnallite/ja|カルナライト]]{{chem2|KCl*MgCl2*6H2O}})、[[kainite/ja|カイナイト]]{{chem2|MgSO4*KCl*3H2O}})、[[langbeinite/ja|ラングベーナイト]]{{chem2|MgSO4*K2SO4}})は、世界中の大規模な[[evaporite/ja|エバポライト]]鉱床で見られる鉱物である。鉱床はしばしば、最も溶解度の低いものが底部に、最も溶解度の高いものが上部にある層を示す。ナイター([[potassium nitrate/ja|硝酸カリウム]])の鉱床は、大気と接触した有機物の分解によって形成される。
Elemental potassium does not occur in nature because of its high reactivity. It reacts violently with water and also reacts with oxygen. [[Orthoclase]] (potassium feldspar) is a common rock-forming mineral. [[Granite]] for example contains 5% potassium, which is well above the average in the Earth's crust. [[Sylvite]] (KCl), [[carnallite]] ({{chem2|KCl*MgCl2*6H2O}}), [[kainite]] ({{chem2|MgSO4*KCl*3H2O}}) and [[langbeinite]] ({{chem2|MgSO4*K2SO4}}) are the minerals found in large [[evaporite]] deposits worldwide. The deposits often show layers starting with the least soluble at the bottom and the most soluble on top. Deposits of niter ([[potassium nitrate]]) are formed by decomposition of organic material in contact with atmosphere, mostly in caves; because of the good water solubility of niter the formation of larger deposits requires special environmental conditions.
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
==商業生産{{Anchor|Commercial production}}==
==Commercial production==
===採掘===
===Mining===
[[File:Museo de La Plata - Silvita.jpg|thumb|left| [[Sylvite/ja|シルバイト]](ニューメキシコ産)]]
[[File:Museo de La Plata - Silvita.jpg|thumb|left| [[Sylvite]] from New Mexico]]
[[File:Wintershall Monte Kali 12.jpg|thumb|[[:en:Monte Kali (Heringen)|Monte Kali]]は、ドイツ[[:en:Hesse|ヘッセン州]]のカリ採掘・[[:en:beneficiation|選鉱]]廃ヒープであり、ほとんどが[[sodium chloride/ja|塩化ナトリウム]]からなる。]]
[[File:Wintershall Monte Kali 12.jpg|thumb|[[Monte Kali (Heringen)|Monte Kali]], a potash mining and [[beneficiation]] waste heap in [[Hesse|Hesse, Germany]], consisting mostly of [[sodium chloride]].]]
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[[:en:carnallite|カルナライト]][[:en:langbeinite|ラングベーナイト]][[:en:polyhalite|ポリハライト]][[sylvite/ja|シルバイト]]などのカリウム塩は、古代の湖底や[[:en:seabed|海底]]に広範な[[evaporite/ja|エバポライト]]鉱床を形成しており、このような環境でのカリウム塩の抽出は商業的に実行可能である。カリウムの主要な供給源であるカリは、[[:ja:カナダ|カナダ]][[:ja:ロシア|ロシア]][[:ja:ベラルーシ|ベラルーシ]][[:ja:カザフスタン|カザフスタン]][[:ja:ドイツ|ドイツ]][[:ja:イスラエル|イスラエル]]、アメリカ、[[:ja:ヨルダン|ヨルダン]]、その他世界中で採掘されている。最初に採掘された鉱床はドイツのシュタイスフルト近郊にあったが、鉱床は[[:ja:イギリス|イギリス]]からドイツを越えてポーランドにまで及んでいる。それらは[[:en:Zechstein|ゼクシュタイン]]にあり、中期から後期の[[:en:Permian|ペルム紀]]に堆積したものである。これまでに発見された中で最大の鉱床は、カナダの[[:en:Saskatchewan|サスカチュワン州]]の地下{{convert|1000|m|ft|abbr=off|sp=us}}にある。鉱床は[[:en:Middle Devonian|中期デボン紀]]に産出する[[:en:Elk Point Group|エルク・ポイント層群]]にある。サスカチュワン州では、1960年代からいくつかの大規模な鉱山が操業しており、湿った砂(ブレアモア層)を凍らせて坑道を掘る技術を開拓した。合併するまでサスカチュワン州の主要なカリ鉱山会社は[[:en:Potash Corporation of Saskatchewan|ポタッシュ・コーポレーション・オブ・サスカチュワン]]であり、現在は[[:en:Nutrien|ニュートリエン]]である。[[:ja:死海|死海]]の水はイスラエルとヨルダンがカリの供給源として使用しているが、通常の海洋の濃度は現在の価格では商業生産には低すぎる。
Potassium salts such as [[carnallite]], [[langbeinite]], [[polyhalite]], and [[sylvite]] form extensive [[evaporite]] deposits in ancient lake bottoms and [[seabed]]s, making extraction of potassium salts in these environments commercially viable. The principal source of potassium – potash – is mined in [[Canada]], [[Russia]], [[Belarus]], [[Kazakhstan]], [[Germany]], [[Israel]], the U.S., [[Jordan]], and other places around the world. The first mined deposits were located near Staßfurt, Germany, but the deposits span from [[Great Britain]] over Germany into Poland. They are located in the [[Zechstein]] and were deposited in the Middle to Late [[Permian]]. The largest deposits ever found lie {{convert|1000|m|ft|abbr=off|sp=us}} below the surface of the Canadian province of [[Saskatchewan]]. The deposits are located in the [[Elk Point Group]] produced in the [[Middle Devonian]]. Saskatchewan, where several large mines have operated since the 1960s pioneered the technique of freezing of wet sands (the Blairmore formation) to drive mine shafts through them. The main potash mining company in Saskatchewan until its merge was the [[Potash Corporation of Saskatchewan]], now [[Nutrien]]. The water of the [[Dead Sea]] is used by Israel and Jordan as a source of potash, while the concentration in normal oceans is too low for commercial production at current prices.
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===化学的抽出===
===Chemical extraction===
カリウム塩をナトリウム化合物やマグネシウム化合物から分離するには、いくつかの方法が用いられる。最もよく使われる方法は、塩の溶解度の違いを利用した分別沈殿である。一部の鉱山では、地中の混合塩を静電分離する方法も用いられている。得られたナトリウムとマグネシウムの廃棄物は地下に貯蔵されるか、[[:en:slag heap|スラグヒープ]]に積み上げられる。採掘されたカリウム鉱物の大部分は、加工後に塩化カリウムになる。鉱物業界では、塩化カリウムをカリ、カリ酸ムリエート、または単にMOPと呼ぶ。
Several methods are used to separate potassium salts from sodium and magnesium compounds. The most-used method is fractional precipitation using the solubility differences of the salts. Electrostatic separation of the ground salt mixture is also used in some mines. The resulting sodium and magnesium waste is either stored underground or piled up in [[slag heap]]s. Most of the mined potassium mineral ends up as potassium chloride after processing. The mineral industry refers to potassium chloride either as potash, muriate of potash, or simply MOP.
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純粋な金属カリウムは、その[[potassium hydroxide/ja|水酸化物]]を電気分解することによって単離することができる。電解法は1920年代に開発され工業的に使用されるようになったが、1950年代にはナトリウムと[[potassium chloride/ja|塩化カリウム]]を化学平衡反応させる熱法が主流となった。
Pure potassium metal can be isolated by electrolysis of its [[potassium hydroxide|hydroxide]] in a process that has changed little since it was first used by Humphry Davy in 1807. Although the electrolysis process was developed and used in industrial scale in the 1920s, the thermal method by reacting sodium with [[potassium chloride]] in a chemical equilibrium reaction became the dominant method in the 1950s.
:Na + KCl → NaCl + K
:Na + KCl → NaCl + K
The production of [[NaK|sodium potassium alloys]] is accomplished by changing the reaction time and the amount of sodium used in the reaction. The Griesheimer process employing the reaction of [[potassium fluoride]] with [[calcium carbide]] was also used to produce potassium.
[[NaK/ja|ナトリウムカリウム合金]]の製造は、反応時間と反応に使用するナトリウムの量を変えることによって達成される。[[potassium fluoride/ja|フッ化カリウム]][[calcium carbide/ja|炭化カルシウム]]の反応を利用したグリースハイマー法もカリウムの製造に用いられた。
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
:{{chem2|2 KF + CaC2 → 2 K + CaF2 + 2 C}}
:{{chem2|2 KF + CaC2 → 2 K + CaF2 + 2 C}}
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[[reagent/ja|試薬グレード]]のカリウム金属は、[[:en:tonne|トン]]単位で購入した場合、2010年には1[[:en:pound (mass)||ポンド]]あたり約10.00ドル(1[[:en:kg|kg]]あたり22ドル)である。純度の低い金属はかなり安い。金属の長期保管が難しいため、市場は不安定である。傷がつくと[[:en:Detonation|起爆]]する感圧性の[[:en:explosive|爆薬]]である[[potassium superoxide/ja|過酸化カリウム]]の表面層の形成を防ぐために、乾燥した[[inert gas/ja|不活性ガス]]雰囲気または[[anhydrous/ja|無水]][[mineral oil/ja|鉱油]]中で保管しなければならない。その結果、爆発はしばしば消火困難な火災を引き起こす。
[[reagent|Reagent-grade]] potassium metal costs about $10.00/[[pound (mass)|pound]] ($22/[[kg]]) in 2010 when purchased by the [[tonne]]. Lower purity metal is considerably cheaper. The market is volatile because long-term storage of the metal is difficult. It must be stored in a dry [[inert gas]] atmosphere or [[anhydrous]] [[mineral oil]] to prevent the formation of a surface layer of [[potassium superoxide]], a pressure-sensitive [[explosive]] that [[Detonation|detonates]] when scratched. The resulting explosion often starts a fire difficult to extinguish.
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
===陽イオンの同定===
===Cation identification===
カリウムは現在ではイオン化技術によって定量されるが、かつては[[:en:gravimetric analysis|重量分析]]によって定量されていた。
Potassium is now quantified by ionization techniques, but at one time it was quantitated by [[gravimetric analysis]].
</div>


<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
カリウム塩を沈殿させるための試薬としては、[[sodium tetraphenylborate/ja|テトラフェニルホウ酸ナトリウム]][[hexachloroplatinic acid/ja|ヘキサクロロ白金酸]][[sodium cobaltinitrite/ja|コバルト亜硝酸ナトリウム]]をそれぞれ[[potassium tetraphenylborate/ja|テトラフェニルホウ酸カリウム]][[potassium hexachloroplatinate/ja|ヘキサクロロ白金酸カリウム]][[potassium cobaltinitrite/ja|コバルト亜硝酸カリウム]]に変換するものがある。
Reagents used to precipitate potassium salts include [[sodium tetraphenylborate]], [[hexachloroplatinic acid]], and [[sodium cobaltinitrite]] into respectively [[potassium tetraphenylborate]], [[potassium hexachloroplatinate]], and [[potassium cobaltinitrite]].
[[sodium cobaltinitrite/ja|コバルト亜硝酸ナトリウム]]との反応がその例である:
The reaction with [[sodium cobaltinitrite]] is illustrative:
:{{chem2|3 K+ + Na3[Co(NO2)6] → K3[Co(NO2)6] + 3 Na+}}
:{{chem2|3 K+ + Na3[Co(NO2)6] → K3[Co(NO2)6] + 3 Na+}}
The potassium cobaltinitrite is obtained as a yellow solid.
コバルト亜硝酸カリウムは黄色の固体として得られる。
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==商業的利用{{Anchor|Commercial uses}}==
==Commercial uses==
===肥料===
===Fertilizer===
[[File:Patentkali (Potassium sulfate with magnesium).jpg|thumb|硫酸カリウム・硫酸マグネシウム肥料]]
[[File:Patentkali (Potassium sulfate with magnesium).jpg|thumb|Potassium sulfate/magnesium sulfate fertilizer]]
カリウムイオンは[[plant/ja|植物]]の栄養に不可欠な成分であり、ほとんどの[[soil/ja|土壌]]に含まれている。それらは[[potassium chloride/ja|塩化物]](KCl)の形で[[agriculture/ja|農業]][[horticulture/ja|園芸]][[hydroponic/ja|水耕栽培]][[fertilizer/ja|肥料]]として使用される、 [[potassium sulfate/ja|硫酸塩]]{{chem2|K2SO4}})、または[[potassium nitrate|nitrate/ja|硝酸塩]]{{chem2|KNO3}})の形で、「K」[[labeling of fertilizer/ja|肥料の表示|in "NPK"]]を表す。農業用肥料は世界のカリウム化学生産量の95%を消費しており、このカリウムの約90%はKClとして供給されている。ほとんどの植物のカリウム含有量は、作物の収穫重量の0.5%から2%の範囲であり、従来は{{chem2|K2O}}の量で表されていた。現代の高[[:en:Crop yield|収量]]農業は、収穫時に失われるカリウムを補うための肥料に依存している。ほとんどの農業用肥料は塩化カリウムを含むが、硫酸カリウムは塩化カリウムに敏感な作物や、より高い硫黄含有量を必要とする作物に使用される。硫酸カリウムは、主に複雑な鉱物である[[kainite/ja|カイナイト]]{{chem2|MgSO4*KCl*3H2O}})と[[langbeinite/ja|ラングベーナイト]]{{chem2|MgSO4*K2SO4}})の分解によって生成される。硝酸カリウムを含む肥料はごくわずかである。2005年には、世界のカリウム生産量の約93%が肥料産業によって消費された。さらに、カリウムはリターの組成をコントロールすることによって、栄養循環において重要な役割を果たすことができる。
Potassium ions are an essential component of [[plant]] nutrition and are found in most [[soil]] types. They are used as a [[fertilizer]] in [[agriculture]], [[horticulture]], and [[hydroponic]] culture in the form of [[potassium chloride|chloride]] (KCl), [[potassium sulfate|sulfate]] ({{chem2|K2SO4}}), or [[potassium nitrate|nitrate]] ({{chem2|KNO3}}), representing the 'K' [[labeling of fertilizer|in 'NPK']]. Agricultural fertilizers consume 95% of global potassium chemical production, and about 90% of this potassium is supplied as KCl. The potassium content of most plants ranges from 0.5% to 2% of the harvested weight of crops, conventionally expressed as amount of {{chem2|K2O}}. Modern high-[[Crop yield|yield]] agriculture depends upon fertilizers to replace the potassium lost at harvest. Most agricultural fertilizers contain potassium chloride, while potassium sulfate is used for chloride-sensitive crops or crops needing higher sulfur content. The sulfate is produced mostly by decomposition of the complex minerals [[kainite]] ({{chem2|MgSO4*KCl*3H2O}}) and [[langbeinite]] ({{chem2|MgSO4*K2SO4}}). Only a very few fertilizers contain potassium nitrate. In 2005, about 93% of world potassium production was consumed by the fertilizer industry. Furthermore, potassium can play a key role in nutrient cycling by controlling litter composition.
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<span id="Medical_use"></span>
===Medical use===
==医療用途==
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{{Anchor|Medical uses}}


<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
====クエン酸カリウム====
====Potassium citrate====
[[potassium citrate/ja|クエン酸カリウム]]は、[[renal tubular acidosis/ja|腎尿細管性アシドーシス]]と呼ばれる[[kidney stone/ja|腎結石]]の治療に用いられる。
[[Potassium citrate]] is used to treat a [[kidney stone]] condition called [[renal tubular acidosis]].
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====塩化カリウム====
====Potassium chloride====
{{see also/ja|Potassium chloride (medical use)/ja}}
{{see also|Potassium chloride (medical use)}}
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カリウムは塩化カリウムの形で、[[low blood potassium/ja|低血中カリウム]]の治療と予防のための医薬品として使用される。低血中カリウムは、[[vomiting/ja|嘔吐]][[diarrhea/ja|下痢]]、または特定の医薬品が原因で起こることが[[intravenous infusion/ja|静脈への緩徐注射]]または経口投与で投与される。
Potassium, in the form of potassium chloride is used as a medication to treat and prevent [[low blood potassium]]. Low blood potassium may occur due to [[vomiting]], [[diarrhea]], or certain medications. It is given by [[intravenous infusion|slow injection into a vein]] or by mouth.
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===食品添加物===
===Food additives===
酒石酸ナトリウムカリウム({{chem2|KNaC4H4O6}}[[Rochelle salt/ja|ロッシェル塩]])は、いくつかの種類の[[baking powder/ja|ベーキングパウダー]]の主成分である。鏡の[[:en:silvering|銀化]]にも使われる。[[potassium bromate/ja|臭素酸カリウム]]{{chem2|KBrO3}})は強力な酸化剤(E924)であり、[[dough/ja|生地]]の強度と立ち上がりの高さを改善するために使用される。[[Potassium bisulfite/ja|重亜硫酸カリウム]]{{chem2|KHSO3}})は食品保存料として使用され、例えば[[wine/ja|ワイン]][[beer/ja|ビール]]製造に使用される(肉類には使用されない)。また、織物や藁の[[:en:bleach|漂白]][[:en:leather|皮革]]のなめしにも用いられる。
Potassium sodium tartrate ({{chem2|KNaC4H4O6}}, [[Rochelle salt]]) is a main constituent of some varieties of [[baking powder]]; it is also used in the [[silvering]] of mirrors. [[Potassium bromate]] ({{chem2|KBrO3}}) is a strong oxidizer (E924), used to improve [[dough]] strength and rise height. [[Potassium bisulfite]] ({{chem2|KHSO3}}) is used as a food preservative, for example in [[wine]] and [[beer]]-making (but not in meats). It is also used to [[bleach]] textiles and straw, and in the tanning of [[leather]]s.
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===工業用===
===Industrial===
主なカリウム化学製品は、水酸化カリウム、炭酸カリウム、硫酸カリウム、塩化カリウムである。これらの化合物は年間数メガトン生産されている。
Major potassium chemicals are potassium hydroxide, potassium carbonate, potassium sulfate, and potassium chloride. Megatons of these compounds are produced annually.
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KOHは強塩基であり、工業的には強酸・弱酸の中和、[[pH/ja|pH]]の調整、カリウム[[salt (chemistory)/ja|]]の製造に用いられる。また、[[:en:saponification|けん化]]油脂、[[oils/ja|オイル]]、工業用洗浄剤、[[esters/ja|エステル]]などの加水分解反応にも用いられる。
KOH is a strong base, which is used in industry to neutralize strong and weak [[acid]]s, to control [[pH]] and to manufacture potassium [[salt (chemistry)|salts]]. It is also used to [[saponification|saponify]] fats and [[oils]], in industrial cleaners, and in hydrolysis reactions, for example of [[esters]].
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[[Potassium nitrate/ja|硝酸カリウム]]{{chem2|KNO3}})または塩硝は、[[:en:guano|グアノ]][[:en:evaporites|エバポライト]]などの自然源から得られるか、[[:en:Haber process|ハーバー法]]によって製造される; 火薬([[:en:black powder|黒色火薬]])の[[oxidant/ja|酸化剤]]であり、重要な農業肥料である。[[potassium cyanide/ja|シアン化カリウム]](KCN)は工業的には[[complex (chemistry)/ja|錯体]]を形成して[[copper/ja|銅]]や貴金属、特に[[silver/ja|銀]][[gold/ja|金]]を溶解するのに用いられる。その用途は、これらの[[metal/ja|金属]][[:en:gold mining|金採掘]][[:en:electroplating|電気めっき]][[:en:electroforming|電鋳]]などであり、[[organic synthesis/ja|有機合成]]では[[nitriles/ja|ニトリル]]を作るのにも使われる。炭酸カリウム({{chem2|K2CO3}}またはカリ)はガラス、石鹸、カラーテレビ管、蛍光灯、繊維染料、顔料の製造に使われる。[[Potassium permanganate/ja|過マンガン酸カリウム]]{{chem2|KMnO4}})は酸化・漂白・精製物質であり、[[saccharin/ja|サッカリン]]の製造に使われる。[[Potassium chlorate/ja|塩素酸カリウム]]{{chem2|KClO3}})はマッチや爆薬に添加される。[[Potassium bromide/ja|臭化カリウム]](KBr)は、以前は鎮静剤として、また写真撮影に使用されていた。
[[Potassium nitrate]] ({{chem2|KNO3}}) or saltpeter is obtained from natural sources such as [[guano]] and [[evaporites]] or manufactured via the [[Haber process]]; it is the [[oxidant]] in gunpowder ([[black powder]]) and an important agricultural fertilizer. [[Potassium cyanide]] (KCN) is used industrially to dissolve [[copper]] and precious metals, in particular [[silver]] and [[gold]], by forming [[complex (chemistry)|complexes]]. Its applications include [[gold mining]], [[electroplating]], and [[electroforming]] of these [[metal]]s; it is also used in [[organic synthesis]] to make [[nitriles]]. Potassium carbonate ({{chem2|K2CO3}} or potash) is used in the manufacture of glass, soap, color TV tubes, fluorescent lamps, textile dyes and pigments. [[Potassium permanganate]] ({{chem2|KMnO4}}) is an oxidizing, bleaching and purification substance and is used for production of [[saccharin]]. [[Potassium chlorate]] ({{chem2|KClO3}}) is added to matches and explosives. [[Potassium bromide]] (KBr) was formerly used as a sedative and in photography.
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[[potassium chromate/ja|クロム酸カリウム]]{{chem2|K2CrO4}})は、[[:en:ink|インク]][[:en:dye|染料]]、木材の[[:en:stain|ステイン]](木材中の[[tannic acid/ja|タンニン酸]]と反応することによって)など、多くの異なる商業製品の製造に使用されている、 また、[[:en:explosive|爆薬]][[:en:fireworks|花火]][[:en:fly paper|フライ・ペーパー]][[:en:safety match|安全マッチ]]、皮革の鞣しなどにも使用されるが、これらの用途はすべてカリウムイオンではなく[[chromate ion/ja|クロム酸イオン]]の化学的性質によるものである。
While [[potassium chromate]] ({{chem2|K2CrO4}}) is used in the manufacture of a host of different commercial products such as [[ink]]s, [[dye]]s, wood [[stain]]s (by reacting with the [[tannic acid]] in wood), [[explosive]]s, [[fireworks]], [[fly paper]], and [[safety match]]es, as well as in the tanning of leather, all of these uses are due to the chemistry of the [[chromate ion]] rather than to that of the potassium ion.
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====ニッチな用途====
====Niche uses====
様々なカリウム化合物の用途は何千とある。その一例が[[potassium superoxide/ja|カリウム・スーパーオキシド]]{{chem2|KO2}}であり、オレンジ色の固体で、携帯用酸素源および二酸化炭素吸収剤として機能する。気体の酸素よりも体積が少なくてすむため、[[:en:Rebreather#Rebreathers using an absorbent that releases oxygen|呼吸システム]]の鉱山、潜水艦、宇宙船などで広く使われている。
There are thousands of uses of various potassium compounds. One example is [[potassium superoxide]], {{chem2|KO2}}, an orange solid that acts as a portable source of oxygen and a carbon dioxide absorber. It is widely used in [[Rebreather#Rebreathers using an absorbent that releases oxygen|respiration systems]] in mines, submarines and spacecraft as it takes less volume than the gaseous oxygen.
:{{chem2|4 KO2 + 2 CO2 → 2 K2CO3 + 3 O2}}
:{{chem2|4 KO2 + 2 CO2 → 2 K2CO3 + 3 O2}}
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別の例としては、[[potassium cobaltinitrite/ja|コバルト亜硝酸カリウム]]{{chem2|K3[Co(NO2)6]}}があり、これは[[:en:Aureolin|オーレオリン]]またはコバルトイエローの名で画家の顔料として使用されている。
Another example is [[potassium cobaltinitrite]], {{chem2|K3[Co(NO2)6]}}, which is used as artist's pigment under the name of [[Aureolin]] or Cobalt Yellow.
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カリウムの安定同位体は[[Laser cooling/ja|レーザー冷却]]することができ、[[:en:Quantum technology|量子物理学]]の基本的な問題や[[:en:Quantum mechanics|技術的な問題]]を探るのに使われる。2つの[[boson/ja|ボゾン]]同位体は、調整可能な相互作用を必要とする研究を可能にする便利な[[Feshbach resonance/ja|フェッシュバッハ共鳴]]を持っており、{{chem|40|K}}はアルカリ金属の中で2つしかない安定な[[fermion/ja|フェルミオン]]の1つである。
The stable isotopes of potassium can be [[Laser cooling|laser cooled]] and used to probe fundamental and [[Quantum technology|technological]] problems in [[Quantum mechanics|quantum physics]]. The two [[boson]]ic isotopes possess convenient [[Feshbach resonance]]s to enable studies requiring tunable interactions, while {{chem|40|K}} is one of only two stable [[fermion]]s amongst the alkali metals.
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====実験室での使用====
====Laboratory uses====
ナトリウムとカリウムの[[alloy/ja|合金]]である[[NaK/ja|NaK]]は、[[air-free technique/ja|乾式無風溶媒]]を製造するための熱媒体や[[desiccant/ja|乾燥剤]]として使用される液体である。[[reactive distillation/ja|反応性蒸留]]にも使用できる。12%Na、47%K、41%Csの三元合金は、金属化合物の中で最も低い融点-78{{nbsp}}℃を持つ。
An [[alloy]] of sodium and potassium, [[NaK]] is a liquid used as a heat-transfer medium and a [[desiccant]] for producing [[air-free technique|dry and air-free solvents]]. It can also be used in [[reactive distillation]]. The ternary alloy of 12% Na, 47% K and 41% Cs has the lowest melting point of −78{{nbsp}}°C of any metallic compound.
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金属カリウムはいくつかのタイプの[[:en:magnetometer|磁力計]]に使われている。
Metallic potassium is used in several types of [[magnetometer]]s.
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==生物学的役割{{Anchor|Biological role}}==
==Biological role==
{{Main/ja|Potassium in biology/ja}}
{{Main|Potassium in biology}}
カリウムは人体において質量比で8番目か9番目に多い元素(0.2%)であり、体重60{{nbsp}}kgの成人は合計約120{{nbsp}}gのカリウムを含む。体内には硫黄や塩素と同程度のカリウムが存在し、より豊富なのはカルシウムとリンだけである(どこにでもある[[CHON/ja|CHON]]元素は例外)。
Potassium is the eighth or ninth most common element by mass (0.2%) in the human body, so that a 60{{nbsp}}kg adult contains a total of about 120{{nbsp}}g of potassium. The body has about as much potassium as sulfur and chlorine, and only calcium and phosphorus are more abundant (with the exception of the ubiquitous [[CHON]] elements).
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===生化学的機能===
===Biochemical function===
カリウム濃度は、以下のような複数の生理学的プロセスに影響を及ぼす。
Potassium levels influence multiple physiological processes, including
*神経組織、筋肉組織、心臓組織における細胞膜電位の静止と活動電位の伝播。静電的および化学的特性により、{{chem2|K+}}イオンは{{chem2|Na+}}イオンよりも大きく、細胞膜のイオンチャネルとポンプは2つのイオンを区別することができ、2つのイオンの一方を積極的にポンピングするか受動的に通過させ、もう一方をブロックする。
*resting cellular-membrane potential and the propagation of action potentials in neuronal, muscular, and cardiac tissue. Due to the electrostatic and chemical properties, {{chem2|K+}} ions are larger than {{chem2|Na+}} ions, and ion channels and pumps in cell membranes can differentiate between the two ions, actively pumping or passively passing one of the two ions while blocking the other.
*ホルモン分泌と作用
*hormone secretion and action
*血管緊張
*vascular tone
*全身の血圧調節
*systemic blood pressure control
*消化管運動
*gastrointestinal motility
*酸基盤の恒常性
*acid–base homeostasis
*グルコースおよびインシュリン新陳代謝
*glucose and insulin metabolism
*ミネラルコルチコイド作用
*mineralocorticoid action
*腎臓の集中の能力
*renal concentrating ability
*流動性および電解質のバランス
*fluid and electrolyte balance
*局所皮質モノアミン作動性ノルエピネフリン、セロトニン、ドーパミンレベル、そしてそれらを通して睡眠と覚醒のバランス、自発的活動。
*local cortical monoaminergic norepinephrine, serotonin, and dopamine levels, and through them, sleep/wake balance, and spontaneous activity.
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===ホメオスタシス===
===Homeostasis===
カリウムのホメオスタシスとは、拍動性の摂取(食事)、義務的な腎排泄、細胞内と細胞外のコンパートメント間の移動に直面しながら、全身のカリウム含有量、血漿カリウム濃度、細胞内と細胞外のカリウム濃度の比率を狭い範囲内に維持することを示す。
Potassium homeostasis denotes the maintenance of the total body potassium content, plasma potassium level, and the ratio of the intracellular to extracellular potassium concentrations within narrow limits, in the face of pulsatile intake (meals), obligatory renal excretion, and shifts between intracellular and extracellular compartments.
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====血漿レベル====
====Plasma levels====
血漿カリウムは通常、複数のメカニズムにより、1リットル当たり3.5~5.5ミリモル(mmol)[またはミリ当量(mEq)]に保たれている。この範囲外の値は、複数の原因による死亡率の上昇と関連しており、血清カリウム値が正常範囲内に維持されない場合、心臓、腎臓、肺の疾患の一部はより急速に進行する。
Plasma potassium is normally kept at 3.5 to 5.5 millimoles (mmol) [or milliequivalents (mEq)] per liter by multiple mechanisms. Levels outside this range are associated with an increasing rate of death from multiple causes, and some cardiac, kidney, and lung diseases progress more rapidly if serum potassium levels are not maintained within the normal range.
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平均40-50{{nbsp}}mmolの食事は、全血漿中(20-25{{nbsp}}mmol)に存在するよりも多くのカリウムを身体に提示する。この急増により、腎および腎外機序によってクリアランスされる前に、血漿カリウムは10%まで上昇する。
An average meal of 40–50{{nbsp}}mmol presents the body with more potassium than is present in all plasma (20–25{{nbsp}}mmol). This surge causes the plasma potassium to rise up to 10% before clearance by renal and extrarenal mechanisms.
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血漿中のカリウムの欠乏である[[Hypokalemia/ja|低カリウム血症]]は、重症になると致命的である。一般的な原因は、消化管喪失の増加([[vomiting/ja|嘔吐]][[diarrhea/ja|下痢]])および腎喪失の増加([[polyuria/ja|利尿]])である。欠乏症状としては、筋力低下、[[paralytic ileus/ja|麻痺性イレウス]]、心電図異常、反射反応低下;重症の場合は呼吸麻痺、[[alkalosis/ja|アルカローシス]][[cardiac arrhythmia/ja|心不整脈]]などがある。
[[Hypokalemia]], a deficiency of potassium in the plasma, can be fatal if severe. Common causes are increased gastrointestinal loss ([[vomiting]], [[diarrhea]]), and increased renal loss ([[polyuria|diuresis]]). Deficiency symptoms include muscle weakness, [[paralytic ileus]], ECG abnormalities, decreased reflex response; and in severe cases, respiratory paralysis, [[alkalosis]], and [[cardiac arrhythmia]].
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====制御メカニズム====
====Control mechanisms====
血漿中のカリウム含量は、4つの基本的なメカニズムによって厳密に制御されており、これらのメカニズムには様々な名称や分類がある。これらは以下の通りである:
Potassium content in the plasma is tightly controlled by four basic mechanisms, which have various names and classifications. These are:
# 反応性ネガティブ・フィードバック・システム、
# a reactive negative-feedback system,
# 反応性フィードフォワードシステム
# a reactive feed-forward system,
# 予測または[[circadian/ja|概日]]システム、および
# a predictive or [[circadian]] system, and
# 内部または細胞膜輸送システムである。
# an internal or cell membrane transport system.
最初の3つを総称して「外部カリウム恒常性システム」、最初の2つを「反応性カリウム恒常性システム」と呼ぶこともある。
Collectively, the first three are sometimes termed the "external potassium homeostasis system"; and the first two, the "reactive potassium homeostasis system".
* 反応性ネガティブフィードバックシステムとは、血漿カリウムの上昇(カリウムの摂取、細胞外への移行、静脈内注入)に反応して、カリウムの腎分泌を誘導するシステムのことである。
* The reactive negative-feedback system refers to the system that induces renal secretion of potassium in response to a rise in the plasma potassium (potassium ingestion, shift out of cells, or intravenous infusion.)
* 反応性フィードフォワード系とは、血漿カリウムが上昇する前に、カリウム摂取に反応して腎カリウム分泌を誘導する、不完全に理解されている系を指す。これはおそらく、摂取されたカリウムを検出し、[[vagal/ja|迷走神経]][[afferent nerve fiber/ja|求心性]]シグナルを誘発する腸細胞のカリウム受容体によって開始される。
* The reactive feed-forward system refers to an incompletely understood system that induces renal potassium secretion in response to potassium ingestion prior to any rise in the plasma potassium. This is probably initiated by gut cell potassium receptors that detect ingested potassium and trigger [[vagal]] [[afferent nerve fiber|afferent]] signals to the pituitary gland.
* 予測系または概日系は、カリウム摂取の有無や量とは無関係に、食事の時間帯(例えばヒトでは昼間、げっ歯類では夜間)にカリウムの腎分泌を増加させる。これは脳(中枢時計)の[[suprachiasmatic nucleus/ja|視交叉上核]]にある[[circadian oscillator/ja|概日発振器]]によって媒介され、腎臓(末梢時計)にこのリズムの概日法でカリウムを分泌させる。
* The predictive or circadian system increases renal secretion of potassium during mealtime hours (e.g. daytime for humans, nighttime for rodents) independent of the presence, amount, or absence of potassium ingestion. It is mediated by a [[circadian oscillator]] in the [[suprachiasmatic nucleus]] of the brain (central clock), which causes the kidney (peripheral clock) to secrete potassium in this rhythmic circadian fashion.[[File:Scheme sodium-potassium pump-en.svg|thumb|right|upright=1.8|The action of the [[sodium-potassium pump]] is an example of primary [[active transport]]. The two carrier proteins embedded in the cell membrane on the left are using [[Adenosine triphosphate|ATP]] to move sodium out of the cell against the concentration gradient; The two proteins on the right are using secondary active transport to move potassium into the cell. This process results in reconstitution of ATP.]]
[[File:Scheme sodium-potassium pump-ja.svg|thumb|right|upright=1.8|[[sodium-potassium pump/ja|ナトリウム-カリウムポンプ]]の作用は、一次[[active transport/ja|能動輸送]]の一例である。左側の細胞膜に埋め込まれた2つの担体タンパク質は、[[Adenosine triphosphate/ja|アデノシン三リン酸|ATP]]を使ってナトリウムを濃度勾配に逆らって細胞外に移動させている。右側の2つのタンパク質は、二次的能動輸送を使ってカリウムを細胞内に移動させている。この過程でATPが再構成される。]]
* The ion transport system moves potassium across the cell membrane using two mechanisms. One is active and pumps sodium out of, and potassium into, the cell. The other is passive and allows potassium to leak out of the cell. Potassium and sodium cations influence fluid distribution between intracellular and extracellular compartments by [[osmotic]] forces. The movement of potassium and sodium through the cell membrane is mediated by the [[Na⁺/K⁺-ATPase]] pump. This [[Ion transporter|ion pump]] uses [[Adenosine triphosphate|ATP]] to pump three sodium ions out of the cell and two potassium ions into the cell, creating an electrochemical gradient and electromotive force across the cell membrane. The highly selective [[potassium ion channels]] (which are [[tetramer]]s) are crucial for [[Hyperpolarization (biology)|hyperpolarization]] inside [[neuron]]s after an action potential is triggered, to cite one example. The most recently discovered potassium ion channel is KirBac3.1, which makes a total of five potassium ion channels (KcsA, KirBac1.1, KirBac3.1, KvAP, and MthK) with a determined structure. All five are from [[prokaryotic]] species.
* イオン輸送系は、2つのメカニズムを用いてカリウムを細胞膜を横切って移動させる。一つは能動的で、ナトリウムを細胞外に、カリウムを細胞内に送り出す。もう1つは受動的で、カリウムを細胞外に漏出させる。カリウムとナトリウムの陽イオンは、[[osmotic/ja|浸透圧]]力によって細胞内区画と細胞外区画の間の体液分布に影響を与える。細胞膜を介したカリウムとナトリウムの移動は、[[Na⁺/K⁺-ATPase/ja|Na⁺/K⁺-ATPase]]ポンプによって媒介される。この[[Ion transporter/ja|イオンポンプ]]は、[[Adenosine triphosphate/ja|ATP]]を用いて、3つのナトリウムイオンを細胞外に、2つのカリウムイオンを細胞内に送り出し、細胞膜全体に電気化学的勾配と起電力を作り出す。非常に選択性の高い[[potassium ion channels/ja|カリウムイオンチャネル]][[tetramer/ja|四量体]]である)は、一例を挙げると、活動電位が引き起こされた後の[[neuron/ja|ニューロン]]内の[[Hyperpolarization (biology)/ja|過分極]]に極めて重要である。最も最近発見されたカリウムイオンチャネルはKirBac3.1であり、これで構造が決定されたカリウムイオンチャネルは全部で5つ(KcsA、KirBac1.1、KirBac3.1、KvAP、MthK)となった。5つとも[[prokaryotic/ja|原核生物]]由来のものである。
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
====腎濾過、再吸収、排泄====
====Renal filtration, reabsorption, and excretion====
腎におけるカリウムの取り扱いは、ナトリウムの取り扱いと密接な関係がある。カリウムは動物細胞内の主要な陽イオン(プラスイオン)であり(150{{nbsp}}mmol/L、4.8{{nbsp}}g/L)、ナトリウムは[[細胞外液]]の主要な陽イオンである(150{{nbsp}}mmol/L、3.345{{nbsp}}g/L)。腎臓では、1日に約180{{nbsp}}リットルの血漿が[[糸球体(腎臓)|糸球体]]を通って[[腎尿細管]]に濾過される。このろ過には、約600{{nbsp}}mgのナトリウムと33{{nbsp}}mgのカリウムが含まれる。ナトリウムの1~10{{nbsp}}mgとカリウムの1~4{{nbsp}}mgだけが食事で補充される可能性が高いので、腎ろ過は残りを血漿から効率的に再吸収しなければならない。
Renal handling of potassium is closely connected to sodium handling. Potassium is the major cation (positive ion) inside animal cells (150{{nbsp}}mmol/L, 4.8{{nbsp}}g/L), while sodium is the major cation of [[extracellular fluid]] (150{{nbsp}}mmol/L, 3.345{{nbsp}}g/L). In the kidneys, about 180{{nbsp}}liters of plasma is filtered through the [[Glomerulus (kidney)|glomeruli]] and into the [[renal tubules]] per day. This filtering involves about 600{{nbsp}}mg of sodium and 33{{nbsp}}mg of potassium. Since only 1–10{{nbsp}}mg of sodium and 1–4{{nbsp}}mg of potassium are likely to be replaced by diet, renal filtering must efficiently reabsorb the remainder from the plasma.
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ナトリウムは、細胞外容量、浸透圧、血清ナトリウム濃度を狭い範囲内に維持するために再吸収される。カリウムは、血清カリウム濃度を狭い範囲内に維持するために再吸収される。腎尿細管の[[Sodium pump/ja|ナトリウムポンプ]]は、ナトリウムを再吸収するために作動する。カリウムは保存されなければならないが、血漿中のカリウム量は非常に少なく、細胞内のカリウムプールはその約30倍であるため、カリウムにとってそれほど危機的な状況ではない。カリウムは、見かけ上(実際にはそうではないが)の[[Donnan equilibrium/ja|ドナン平衡]]に応じて、ナトリウムと逆流しながら受動的に移動するため、尿は、処理の最後に積極的に水分を排泄する場合を除いて、血清中のカリウム濃度以下に沈むことはない。カリウムは尿が尿細管に達するまでに2回排泄され、3回再吸収される。その時点で、尿のカリウム濃度は通常血漿とほぼ同じである。処理の最後に、血清濃度が高すぎる場合は、カリウムがもう1回分泌される。
Sodium is reabsorbed to maintain extracellular volume, osmotic pressure, and serum sodium concentration within narrow limits. Potassium is reabsorbed to maintain serum potassium concentration within narrow limits. [[Sodium pump]]s in the renal tubules operate to reabsorb sodium. Potassium must be conserved, but because the amount of potassium in the blood plasma is very small and the pool of potassium in the cells is about 30 times as large, the situation is not so critical for potassium. Since potassium is moved passively in counter flow to sodium in response to an apparent (but not actual) [[Donnan equilibrium]], the urine can never sink below the concentration of potassium in serum except sometimes by actively excreting water at the end of the processing. Potassium is excreted twice and reabsorbed three times before the urine reaches the collecting tubules. At that point, urine usually has about the same potassium concentration as plasma. At the end of the processing, potassium is secreted one more time if the serum levels are too high.
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カリウムを摂取しないと、1日あたり約200{{nbsp}}mgが排泄され、1週間ほどで血清中のカリウムは3.0~3.5{{nbsp}}mmol/Lの軽度欠乏レベルまで低下する。それでもカリウムを控えると、重度の欠乏症が最終的に死に至るまで、濃度は下がり続ける。
With no potassium intake, it is excreted at about 200{{nbsp}}mg per day until, in about a week, potassium in the serum declines to a mildly deficient level of 3.0–3.5{{nbsp}}mmol/L. If potassium is still withheld, the concentration continues to fall until a severe deficiency causes eventual death.
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カリウムは細胞膜の孔を通って受動的に移動する。イオンが[[ion transporter/ja|イオントランスポーター]](ポンプ)を通って移動するとき、ポンプには細胞膜の両側にゲートがあり、一度に開くことができるゲートは1つだけである。その結果、1秒間に約100個のイオンが押し出される。[[ion channel/ja|イオンチャネル]]にはゲートが1つしかなく、1種類のイオンしか流れない。細孔を開くにはカルシウムが必要であるが、カルシウムは細孔の少なくとも1つを塞ぐことで逆に働くこともある。アミノ酸の細孔内部のカルボニル基は、細孔内部の4つのカルボニル基の静電荷の性質によって、水溶液中で起こる水の水和を模倣している。
The potassium moves passively through pores in the cell membrane. When ions move through [[ion transporter]]s (pumps) there is a gate in the pumps on both sides of the cell membrane and only one gate can be open at once. As a result, approximately 100 ions are forced through per second. [[Ion channel]]s have only one gate, and there only one kind of ion can stream through, at 10 million to 100 million ions per second. Calcium is required to open the pores, although calcium may work in reverse by blocking at least one of the pores. Carbonyl groups inside the pore on the amino acids mimic the water hydration that takes place in water solution by the nature of the electrostatic charges on four carbonyl groups inside the pore.
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<span id="Nutrition"></span>
===Nutrition===
===栄養===
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====食事摂取基準====
====Dietary recommendations====
[[:en:National Academy of Medicine|全米医学アカデミー]](NAM)は、米国とカナダを代表して、推定平均所要量(EAR)と推奨食事許容量(RDA)を含む[[Dietary Reference Intake/ja|食事摂取基準]]、またはEARとRDAを設定するのに十分な情報がない場合の[[Adequate Intake/ja|適正摂取量]](AI)を設定する。
The U.S. [[National Academy of Medicine]] (NAM), on behalf of both the U.S. and Canada, sets [[Dietary Reference Intake]]s, including Estimated Average Requirements (EARs) and Recommended Dietary Allowances (RDAs), or [[Adequate Intake]]s (AIs) for when there is not sufficient information to set EARs and RDAs.
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9歳未満の男女ともに、カリウムの基準値は以下の通りである: 0~6ヵ月児にはカリウム400{{nbsp}}mg、7~12ヵ月児にはカリウム860{{nbsp}}mg、1~3歳児にはカリウム2,000{{nbsp}}mg、4~8歳児にはカリウム2,300{{nbsp}}mgである。
For both males and females under 9 years of age, the AIs for potassium are: 400{{nbsp}}mg of potassium for 0 to 6-month-old infants, 860{{nbsp}}mg of potassium for 7 to 12-month-old infants, 2,000{{nbsp}}mg of potassium for 1 to 3-year-old children, and 2,300{{nbsp}}mg of potassium for 4 to 8-year-old children.
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9歳以上の男性の場合、カリウムのAIは以下の通りである: 9~13歳の男性ではカリウム2,500{{nbsp}}mg、14~18歳の男性ではカリウム3,000{{nbsp}}mg、19歳以上の男性では3,400{{nbsp}}mgである。
For males 9 years of age and older, the AIs for potassium are: 2,500{{nbsp}}mg of potassium for 9 to 13-year-old males, 3,000{{nbsp}}mg of potassium for 14 to 18-year-old males, and 3,400{{nbsp}}mg for males that are 19 years of age and older.
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9歳以上の女性の場合、カリウムのAIは2,300{{nbsp}}mgである: 9~18歳の女性ではカリウム2,300{{nbsp}}mg、19歳以上の女性ではカリウム2,600{{nbsp}}mgである。
For females 9 years of age and older, the AIs for potassium are: 2,300{{nbsp}}mg of potassium for 9 to 18-year-old females, and 2,600{{nbsp}}mg of potassium for females that are 19 years of age and older.
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妊娠中および授乳中の女性については、カリウムのAIは次のとおりである: さらに、14~18歳の授乳期の女性にはカリウム2,500{{nbsp}}mg、19歳以上の授乳期の女性にはカリウム2,800{{nbsp}}mgである。安全性に関しては、NAMはビタミンとミネラルについても[[tolerable upper intake level/ja|耐容上限摂取量]](UL)を設定しているが、カリウムについてはエビデンスが不十分であったため、ULは設定されていない。
For pregnant and lactating females, the AIs for potassium are: 2,600{{nbsp}}mg of potassium for 14 to 18-year-old pregnant females, 2,900{{nbsp}}mg for pregnant females that are 19 years of age and older; furthermore, 2,500{{nbsp}}mg of potassium for 14 to 18-year-old lactating females, and 2,800{{nbsp}}mg for lactating females that are 19 years of age and older. As for safety, the NAM also sets [[tolerable upper intake level]]s (ULs) for vitamins and minerals, but for potassium the evidence was insufficient, so no UL was established.
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2004年現在、ほとんどのアメリカ人成人の摂取量は3,000{{nbsp}}mg未満である。
As of 2004, most Americans adults consume less than 3,000{{nbsp}}mg.
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同様に、欧州連合、特にドイツとイタリアでは、カリウムの摂取不足がやや一般的である。[[:en:National Health Service|イギリス国民保健サービス]]も同様の摂取を推奨しており、成人は1日あたり3,500{{nbsp}}mgが必要であり、過剰摂取は胃痛や[[diarrhea/ja|下痢]]などの健康問題を引き起こす可能性があるとしている。
Likewise, in the European Union, in particular in Germany, and Italy, insufficient potassium intake is somewhat common. The [[National Health Service|British National Health Service]] recommends a similar intake, saying that adults need 3,500{{nbsp}}mg per day and that excess amounts may cause health problems such as stomach pain and [[diarrhea]].
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2019年、[[:en:National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine|米国科学・工学・医学アカデミー]]は、カリウムの適正摂取量を、妊娠・授乳中でない19歳以上の女性は2,600&nbsp;mg/日、19歳以上の男性は3,400&nbsp;mg/日に改定した。
In 2019, the [[National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine]] revised the Adequate Intake for potassium to 2,600&nbsp;mg/day for females 19 years of age and older who are not pregnant or lactating, and 3,400&nbsp;mg/day for males 19 years of age and older.
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====食物摂取源====
====食物摂取源====