Kalium

1 skal 2
2 skal 8
3 skal 8
4 skal 1
5 skal  
6 skal  
7 skal  
Navn på Engelsk
Potassium
Navn på Tysk
Kalium
Navn på Fransk
Potassium
Navn
Kalium
Symbol
K
Atomnummer
19
Atommasse
39,10
Smeltepunkt
64°C
Kogepunkt
760°C
Massefylde
0,86 g/cm3
Elektronnegativitet
0,8
Oxidationstrin
+1
Isotopmasseområde
33 - 55
Klassifikation
Metal
 

Opdagelse
Opdagelsen af grundstoffet kalium skyldes den engelske kemiker H. Davy, som i 1807 fremstillede det ved elektrolyse af kaliumhydroxid, KOH. Efter mange forsøg, hvorunder Davy anvendte vandige opløsninger af kaliumhydroxid i forskellige koncentrationer, men som kun førte til en vandsønderdeling, forsøgte han sig omsider med elektrolyse af smeltet kaliumhydroxid. Da helt tørt kaliumhydroxid ikke leder den elektriske strøm, udsatte Davy noget fast kaliumhydroxid for den atmosfæriske luft, hvorved det sugede lidt fugtighed til sig. Ved herefter heri at nedsænke to platinelektroder, som var forbundet til en kraftig strømkilde i form af en stor voltasøjle, observerede han, at kaliumhydroxiden smeltede. Endvidere iagttog han, at der ved den negative elektrode (katoden) dannedes små metalagtige kugler, som mest af alt mindede om kviksølv. Nogle af disse kugler eksploderede straks efter deres dannelse under samtidig udsendelse af små stærkt lysende flammer, medens andre blev overtrukket med en hvid hinde. Når han kom kuglerne i vand, så det ved første øjekast ud til, at metallet brændte efter i kort tid at have løbet henover vandoverfladen med en sydende lyd. Davy var klar over, at der herved udvikledes hydrogen, og at det var dette, som antændtes på grund af den samtidig udviklede varme. Andre kemikere troede først, at hydrogenet kom fra metallet. Davy offentliggjorde sin opdagelse i The Royal Society, og rygtet herom spredtes hurtigt. I Frankrig udvirkede Kejser Napoleon 1, som selv var meget kemiinteresseret, at Davy, fik Det Franske Akademis pris på 3000 frc. og det på trods af, at Frankrig og England på det tidspunkt var i krig med hinanden.

Navn
Davy foreslog, at grundstoffet fik navnet 'potassium' efter ordet 'potash', som er kaliumcarbonat, K2CO3. Den engelske betegnelse 'caustic potash’ var dengang brugt om kaliumhydroxid. Tyskerne godtog ikke Davys navneforslag, men kaldte grundstoffet for 'kalium', hvilket er afledt af ordet 'alkali', som oprindelig betød planteaske. Ordet alkali' kommer af det arabiske 'al-qaliy', hvor forstavelsen 'al' er den bestemte artikel og 'qaliy" betyder 'aske af sodaurt'.

Egenskaber
Kalium er et sølvhvidt meget blødt og let metal. Det reagerer straks med luft og vand selv ved lave temperaturer, hvorfor det opbevares under petroleum. Med vand fås kaliumhydroxid og hydrogen. Hydrogenet antændes straks, idet temperaturen samtidig stiger:

2K + 2H
2O —> 2KOH + H2

Ved opvarmning i luft brænder kalium i hovedsagen til kaliumsuperoxid, KO
2. Kalium og kaliumsalte farver en gasflamme rødviolet. Isotopen 4019K findes i naturen og er radioaktiv med en halveringstid på 1,25 • 109 år. Dette er så længe, at den stadig eksisterer på Jorden. Når den henfalder, dannes der bl.a. argon (se dette). I Det Periodiske System findes kalium i 1.hovedgruppe (alkalimetallerne).

Forekomst
Det stærkt reaktive metal kalium findes i naturen kun bundet i forskellige mineraler eller som ion, K+ i havvand og saltlejer. Kalium findes især udbredt i silikater såsom kalifeldspat, KAlSi3O8 og kaliglimmer, KAl3Si3O10, men også i mineralerne sylvin, KCl og carnallit, KCl • MgCl2 • 6H2O.

Udvinding
Kalium kan fremstilles ved elektrolyse af vandfrit, smeltet kaliumhydroxid, KOH, men også andre metoder anvendes. Et eksempel herpå er omsætning af calciumcarbid, CaC2 med kaliumfluorid, KF:

CaC
2 + 2KF —> 2K + 2C + CaF2

Den vigtigste metode er imidlertid baseret på reduktion af smeltet kaliumchlorid, KCl med flydende natrium ved 850°C. og lavt tryk i en beskyttende nitrogenatmosfære. Kalium udskilles da som damp, der senere kondenseres og giver næsten helt rent kalium:

KCl + Na —> NaCl + K

Processen er kun mulig, fordi kalium her er på gasform.

Anvendelse
På grund af sin store reaktionsevne har metallisk kalium ikke fundet mange praktiske anvendelsesområder. En legering af kalium og natrium bruges i enkelte atomreaktorer som varmeledningsmedium. Kemiske forbindelser indeholdende kalium har imidlertid vidtstrakt anvendelse f.eks. i fremstillingen af gødning, glas, keramiske produkter og medicinalvarer. Kaliumsuperoxid, KO2 bruges i gasmasker, idet det sammen med ud- og indåndingsluftens fugtighed danner oxygen:

4KO
2 + 2H2O —> 4KOH + 3O2

Den udåndede carbondioxid, CO
2 vil optages af kaliumhydroxiden:

CO
2 + KOH —> KHCO3

Miljø og Helse
Kalium er et livsnødvendigt grundstof for både dyr og planter. I cellerne findes det som kaliumion, K+, hvor det spiller en stor rolle i de osmotiske processer. Kalium er uundværlig i fotosyntesen og åndedrættet, og det aktiverer en række forskellige enzymer. Inde i cellerne er kaliumionkoncentrationen højere end natriumionkoncentrationen og højere end kaliumionkoncentrationen uden for cellerne, medens det er omvendt uden for cellerne. Dette er vigtigt for udløsningen af nerve- og muskelimpulser. Hos planterne forårsager kaliummangel en ophobning af kulhydrat og aminosyrer med en formindsket dannelse af cellulose og protein til følge, hvilket atter resulterer i dårligere vækst.