kalium – Store norske leksikon (original) (raw)
Kalium er eit grunnstoff med atomnummer 19 og atomsymbol K. Det er eit sølvkvitt metall som er så mykt at det lett kan skjerast med kniv. Smeltepunktet og tettleiken er lågare enn for natrium. Det kjem av at kaliumatomet er større enn natriumatomet. Kaliummetall blir lett oksidert og reagerer heftig med vatn.
Faktaboks
Uttale
kˈalium
Fra al-quali (arabisk), aske, se pottaske (kaliumkarbonat)
Engelsk namn
potassium
K
19
39,0983
Kalium er er viktig for organiske vekstar. Menneske treng kalium for at musklar, nyrer, hjarte og nervar skal fungere.
Kalium er det tredje grunnstoffet i gruppe 1 (alkalimetalla) i periodesystemet.
Det er to stabile isotopar av kalium: 39K (93,26 prosent) og 41K (6,73 prosent), og ein radioaktiv isotop: 40K (0,012 prosent) med halveringstid på 1,28·109 år.
Sidan halveringstida for 40K er så lang har isotopen eksistert sidan Jordas danning. 89 prosent blir spalta i eit elektron og eit 40Ca-atom og 11 prosent fangar eit elektron og blir omdanna til eit 40Ar-atom. Denne omdanninga av kalium til argon ligg til grunn for kalium-argonmetoden for aldersfastsetjing av mineral.
Førekomst
Kalium utgjer 2,4 masseprosent av jordskorpa. Dei mest alminnelege kaliumholdige minerala er ortoklas, KAlSi3O8, og muskovitt, KAl2AlSi3O10. Ved forvitring av desse silikata blir frigjorde kaliumioner som blir absorbert i jordbotnen. Natriumioner som blir danna på liknande måte og i liknande mengder, blir ikkje absorbert i same grad av jordbotnen, og blir ført ut i havet. Havvatn inneheld derfor langt mindre kaliumioner (0,04 prosent) enn natriumioner (1,1 prosent).
Grunnstoffet kalium finn vi sjeldan i rein form. Dei viktigaste kjeldene til kalium er kaliumklorid, sylvin og karnalitt, KCl·MgCl2·6H2O. Særleg rike saltleigar finst i Russland, Tyskland og Frankrike. Nokre av dei største førekomstane finst i Uralfjella og i Saskatchewan i Canada. USA har òg store førekomstar av kaliumsaltar, til dels i form av saltholdige innsjøar. Betydelege mengder finst òg i Det kaspiske hav og Daudehavet.
Alt i alt blir Jordas reservar av kaliumsaltar anslått til over 100 milliardar tonn.
Framstilling
Kalium kan framstillast ved elektrolyse av vassfritt, smelta kaliumhydroksid, KOH, eller ved omsetning av kalsiumkarbid med kaliumfluorid, som illustrert i denne reaksjonslikninga:
CaC2(s) + 2KF(s) → CaF2(s) + 2C(s) + 2K(l)
Den viktigaste metoden er reduksjon av smelta kaliumklorid med flytande natrium ved 850 °C i ein vernande atmosfære av nitrogen. Kalium fordampar, og dampen blir kondensert. Metallet blir reinsa til slutt ved fraksjonert destillasjon.
Eigenskapar
Kaliummetall reagerer raskt med luft og vatn allereie ved romtemperatur. Ein oppbevarer difor kalium under vass- og luftfrie vilkår, til dømes i petroleum (olje). Petroleum støyter vatn frå seg og gjer at kaliumet ikkje reagerer med vatn under oppbevaringa. Skulle kalium likevel kome i kontakt med vatn, vil det frese og ta fyr.
Kalium vil flyte på vatn, men vil smelte på grunn av den store reaksjonsvarmen som blir utvikla ved reduksjonen av vatn til hydrogen (som tek fyr umiddelbart):
2K(s) + 2H2O(l) → 2K+(aq) + OH–(aq) + H2(g)
Ved oppvarming i luft brenn kalium hovudsakleg til kaliumperoksid.
I sambindingane sine er kalium einverdig (oksidasjonstal +I). Ved oppvarming i luft brenn kalium hovudsakleg til kaliumhyperoksid, KO2.
Kaliumsambinding er oftast lett lauslege i vatn. Slike løysingar så vel som faste sambinding er fargelause, såframt ikkje anionet er farga.
Kalium og kaliumsambindingane gir ein raudfiolett flammeprøve. Flammen blir halden auge med best gjennom blåfarga koboltglas, fordi fargen til kaliumflammen elles lett blir overskugga av den kraftigare, gule natriumflammen frå uunngåelege forureiningar.
Bruk
Metallisk kalium blir brukt ved syntesar i organisk kjemi. Fordi kalium lett gir det ytste elektronet ved bestråling med lys, har metallet vorte brukt i fotoceller.
Natrium og kalium dannar lavtsmeltande legeringar. Lågast smeltepunkt, –12,3 °C, har ei legering med 77 prosent kalium og 23 prosent natrium. Slike legeringar blir brukte som varmeoverføringsmedium i kjernereaktorar.
Mesteparten av kaliumet som blir produsert blir brukt til framstilling av kaliumhyperoksid. Det blir mellom anna brukt som oksygenkjelde i oksygenmasker.
Den viktigaste bruken av kaliumsambindingar er som kaliumgjødsel.
Fysiologiske eigenskapar
Kalium er livsnødvendig både for menneske, dyr og plantar. Kalium finst fortrinnsvis inne i cellene og ligg dels føre som K+-ion i cellevæska, dels bunde til plasmakolloida av cellene, og speler der ei viktig rolle både i sambinding med osmotiske forhold i cellene og for stoffskifteprosessane. Vidare er det viktig at kalium er til stades inne i cella i større mengd enn natrium, medan det utanfor cella er omvendt. Dette har noko å seie for utløysing av muskel- og nerveimpulsar med meir. I plantane fører kaliummangel mellom anna til at sukker og aminosyremengder blir opprikte, samtidig som cellulose- og proteindanninga blir nedsett.
Planter og organiske vekstar
Kalium er viktig for plantar og andre organiske vekstar. Planterøttene tek opp større mengder kaliumion enn andre kation. Plantane treng kalium for at fleire enzym skal kunne verke optimalt. Kalium bidreg til at spalteopningane på undersida av blada kan opne og lukke seg. Spalteopningane syter for at vatn og karbondioksid blir transportert ut og inn av blada.
Fordamping av vatn og fotosyntesen er viktige prosessar der kalium er nødvendig. Mangel på kalium gjer at blada krøllar seg, og stengelen blir kort, tynn og svak. Ved mangel på kalium blir korn lettare utsett for ròtesopp. Når plantane manglar kalium, flyttar dei kalium, ved hjelp av silvev, frå eldre delar til yngre delar av planten. Plantane får kalium frå jorda eller ved at ein tilfører kalium som kunstgjødsel.
Dyr og menneskekroppen
Kalium har som oppgåve å regulere væskebalansen i kroppen. Natrium- og kaliumion spelar ei rolle i overføringa av nerveimpulsar, og kalium er viktig for pustemekanismane våre. Det er nyrene våre som syter for å regulere kaliuminnhaldet i blodet. For at musklar, nervar, hjarte og nyrer skal fungere, treng kroppen vår å få tilført kalium.
Kroppen produserer ikkje kalium sjølv, og må få tilført kalium gjennom mat. Matvarer som er rike på kalium, er nokre kornprodukt, nøtter, frø, frukt, kjøt og fisk. Med eit variert og sunt kosthald får vi i oss tilfredsstillande mengder med kalium. Dersom vi har for lite kalium i blodet, kan vi oppleve ei svekking av musklar, forstyrringar i hjartefunksjonen og dårleg konsentrasjon, og kan bli irritable. Ved alvorleg mangel kan både nyrer og hjarte svikte.
Fordi kalium inngår i menneskekroppen, blir kroppen kontinuerleg utsett for ioniserande stråling frå 40K. Denne strålinga utgjer 62 becquerel (Bq) per kilogram, og for ein person som veg 70 kilogram utgjer dette 4200–4300 Bq.
Historie
Kalium- og natriumsalt var kjende og i bruk frå oldtida. Dei gjekk under ulike namn, og då dei hadde liknande kjemiske eigenskapar, skilde ein ikkje mellom dei, sjølv om dei kom frå ulike kjelder.
Den tyske kjemikaren Martin Heinrich Klaproth var den første som hevda at karbonata av natrium og kalium var ulike. Han kalla stoffet frå planteriket kali og stoffa frå mineralriket natron.
I 1807 lykkast det Humphry Davy å framstille eit metall ved elektrolyse av kaustisk pottoske. Med få dagars mellomrom greidde han å isolere metalla kalium og natrium. Kalium blei danna av smelta kaliumhydroksid (KOH). Ved å bruke den same metoden klarte han nokre dagar seinare å danne natrium frå smelta kaustisk soda (natriumhydroksid, NaOH). Han hevda at det var eit grunnstoff som han kalla potassium.
Då den tyske kjemikaren Ludwig Wilhelm Gilbert (1769–1824) omtalte Davys oppdaging, kalla han grunnstoffet kalium, frå Klaproths kali. Namnet kalium kjem i frå det arabiske ordet al gali, som tyder «planteoske». Potassium er framleis namnet på grunnstoffet i engelsk og fransk, medan på andre språk blir grunnstoffet kalla kalium.
Då Jöns Jacob Berzelius i 1813 foreslo kjemiske symbol for grunnstoffa, kalla han først kalium for Po, etter potassium, men han bytte symbolet til K for kalium året etter.