Kalium

24 mei 2021 Chemiepedia

Inhoudsopgave

Puur kalium is een sterk reactief metaal. Blootgesteld aan water explodeert het met een paarse vlam. Voor de veiligheid wordt het in olie bewaard.

Omdat het zo reactief is komt het niet vrij in de natuur voor. Maar mineralen en verbindingen die kalium bevatten zijn wel algemeen. Het is qua hoeveelheid het zevende element in de korst van de Aarde.

Natuurlijk voorkomende kaliumzouten zoals salpeter en potas worden al eeuwenlang gebruikt maar niemand isoleerde kalium tot 1870 toen de scheikundige Humphry Davy uit Cornwall in Engeland het idee had om een elektrische stroom door een natte potas (kaliumcarbonaat) te laten lopen. De stroom verbrak de bindingen die de componenten bij elkaar hielden. Davy zou later de truc herhalen om natrium te ontdekken.

Het was ook Davy die als eerste de explosieve paarse reactie van kalium op water opmerkte. De verbranding vindt plaats omdat de combinatie van kalium en water kaliumhydroxide maakt (KOH) en waterstofgas (H₂) en hitte. Door de hitte ontsteekt het waterstofgas. Deze reactie is explosief.

Chemsiche gegevens

Tabel 1 – gegevens element Kalium
Symbool	K
Volledige naam	Kalium
Atoomnummer	19
Atoommassa (g.mol^-1 )	39,0983
Groep	alkalimetalen
Elektronegativiteit (Pauling)	0,8
Dichtheid (g.cm^-3 bij 20 °C)	0,862
Smeltpunt (°C)	63,5
Kookpunt (°C)	759
Vanderwaalsstraal (nm)	0,275
Ionstraal (nm)	0,133 (+1)
Isotopen	5 waarvan 2 stabiel
Elektronenschil	[Ar]4s¹
Elektronen per schil	2, 8, 8, 1
Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol^-1 )	418,8
Tweede ionisatiepotentiaal (kJ.mol^-1 )	3052
Derde ionisatiepotentiaal (kJ.mol^-1 )	4420
Standaard potentiaal (V)
Ontdekt door	1807 door Humphry Davy

Isotopen

Tabel 2 – natuurlijke isotopen en abundanties
Nummer	Naam	Symbool	Atoommassa (u)	Abundantie (%)
19	Kalium	³⁹ K	38,963707	93,2584
		⁴⁰ K	39,963999	0,0117
		⁴¹ K	40,961826	6,7302

Radioisotopen

Tabel 3 – radioisotopen van kalium
Nuclide	Isotopische massa (u)	Halfwaardetijd
³³K	33,00726	< 25 ns
³⁴K	33,99841	< 40 ns
³⁵K	34,988010	178 ms
³⁶K	35,981292	342 ms
³⁷K	36,97337589	1,226 s
³⁸K	37,9690812	7,636 min
⁴⁰K	39,96399848	1,248 × 10⁹ jaar
⁴²K	41,96240281	12,360 uur
⁴³K	42,960716	22,3 uur
⁴⁴K	43,96156	22,13 min
⁴⁵K	44,960699	17,3 min
⁴⁶K	45,961977	105 s
⁴⁷K	46,961678	17,50 s
⁴⁸K	47,965514	6,8 s
⁴⁹K	48,96745	1,26 s
⁵⁰K	49,97278	472 ms
⁵¹K	50,97638	365 ms
⁵²K	51,98261	105 ms
⁵³K	52,98712	30 ms
⁵⁴K	53,99420	10 ms
⁵⁵K	54,99971	3 ms

Algemeen voorkomend en soms dodelijk

Ongeveer 2,4% van de massa van de aardkorst bestaat uit kalium, waaronder ook miljarden tonnen kaliumchloride. Het is niet verwonderlijk dat mensen gebruik hebben gemaakt van deze hulpbron. Salpeter (kaliumnitraat) werd in de middeleeuwen gebruikt om voedsel te bewaren en het maakt deel uit van buskruit dat in het China van de 9^de eeuw werd uitgevonden. Kaliumaluin (KAl(SO₄)₂) kan voorkomen in deodorant (het remt de groei van bacteriën) of in de productie van textiel en leer. Potas, een verzamelnaam voor elk zout dat in water oplosbaar kalium bevat, is een belangrijk ingrediënt in meststoffen.

Het woord “potas” komt van “pot as” en verwijst terug naar de oorspronkelijke productiemethode van deze zouten. Planten zijn rijk aan kalium dus mensen verzamelden houtas en ze loogden de kaliumzouten eruit voor gebruik in kunstmest. Tegenwoordig wordt potas gedolven. Jaarlijks wordt er ongeveer 35 miljoen ton uit de bodem gehaald.

Kalium is ook een noodzakelijke voedingsstof voor leven; als elektrolyt geleidt het elektrische signalen in het lichaam; samen met natrium is het cruciaal voor een goede spiercontractie. Kaliumchloride wordt vaak als medicijn gebruikt om kaliumtekorten te behandelen maar de dosis maakt het ook een gif. Kaliumchloride is gebruikt bij dodelijke injecties. In voldoende grote hoeveelheden stopt kaliumchloride het hart door de elektrische signalen te verstoren die de hartspier dwingen om samen te trekken en te ontspannen.

Bohr – Rutherford diagram

By Greg Robson – Application: Inkscape, CC BY-SA 2.0 uk,

Weetjes

Een laag kaliumgehalte in het lichaam wordt hypokaliëmie genoemd. Symptomen zijn onder meer spierkrampen, zwakte en een onregelmatige hartslag. Een hoog kaliumgehalte wordt hyperkaliëmie genoemd en het veroorzaakt vergelijkbare symptomen.

Je kaliumspiegel kan echter afwijken zonder deze extreme symptomen. Bepaalde bloedrukmedicijnen kunnen leiden tot lage kaliumspiegels en dit verhoogt op zijn beurt het risico op diabetes type 2.