Kalium

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
ArgonKaliumKalsium
Na

K

Rb  
 
 
K-TableImage.png
Yleistä
Nimi Kalium
Tunnus K
Järjestysluku 19
Luokka metalli
Lohko s
Ryhmä 1, alkalimetalli
Jakso 4
Tiheys 0,890×103 kg/m3
Kovuus 0,4 (Mohsin asteikko)
Väri hopeisen valkoinen
Löytövuosi, löytäjä 1807, Sir Humphry Davy
Atomiominaisuudet
Atomipaino 39,0983[1] amu
Atomisäde, mitattu (laskennallinen) 220 (243) pm
Kovalenttisäde 196 pm
Van der Waalsin säde 275 pm
Orbitaalirakenne [Ar] 4s1
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 8, 1
Hapetusluvut +I
Kiderakenne tilakeskinen kuutiollinen (BCC)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste 336,53 K (63,38 °C)
Kiehumispiste 1032 K (759 °C)
Moolitilavuus 45,94×10−6 m3/mol
Höyrystymislämpö 76,90 kJ/mol
Sulamislämpö 2,321 kJ/mol
Äänen nopeus 2000 m/s 293,15 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus 0,82 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 0,757 kJ/kg K
Sähkönjohtavuus (20 °C) 13,9 · 106 S/m
Lämmönjohtavuus (300 K) 102,5 W/(m×K)
CAS-numero 7440-09-7
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Kalium on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on K (lat. kalium), järjestysluku 19 ja CAS-numero 7440-09-7. Kalium on pehmeä hopeanvalkoinen alkalimetalli. Kalium tarkoittaa keskiajan latinassa potaskaa, mutta lähtökohtana on arabian sana "qali" joka tarkoittaa varsinaisesti tuhkaa, mutta kemiallisena terminä emästä, 'alkalia'. (Etuliite al- on arabiassa määräinen artikkeli.)

Muutamissa kielissä, muun muassa englannissa kaliumista käytetään nimitystä potassium. Nimi johtuu sanasta potaska (engl. potash), joka sekin viittaa tuhkaan. Alkuaineen kemiallisena merkkinä käytetään kuitenkin kaikkialla K:ta.

Maatalous- ja lannoitealalla kaliumista ja sen yhdisteistä käytetään yleisesti myös lyhempää nimeä kali.

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaliumia


Kalium on toiseksi kevyin metalli litiumin jälkeen. Se on jopa vettä kevyempää ja niin pehmeää, että sitä voi leikata veitsellä. Se hapettuu nopeasti, joten sitä säilytetään mineraaliöljyssä.

Kaliumia valmistetaan elektrolysoimalla kaliumkloridia tai kaliumhydroksidia. Kalium reagoi muiden alkalimetallien tavoin kiivaasti veden kanssa muodostaen kaliumhydroksidia ja vetyä: K + H2O → KOH + H2. Tällöin syntyy niin paljon lämpöä, että vapautuva vety voi ilmaan päästyään syttyä palamaan tai jopa räjähtää. Samoin kuin natrium, kalium reagoi kiivaasti myös fluorin ja kloorin kanssa, sekä kuumennettaessa rikin, vedyn ja muiden epämetallien kanssa. Kalium muodostaa yhdisteitä, seoksia ja kiinteitä liuoksia.

Radioaktiivisuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaliumilla on kolme luonnossakin esiintyviä isotooppia, K-39, K-40 ja K-41. Niistä kalium-40 on radioaktiivinen ja yksi luonnon yleisimmistä radioaktiivisista aineista. Sitä on kaikissa luonnon kaliumpitoisissa aineissa noin 0,0118 % niissä olevan kaliumin määrästä, ja näin ollen sitä on kaikissa elävissä olennoissakin. Muun muassa elintarvikkeena käytettävän ns. mineraalisuolan sisältämän kaliumkloridin radioaktiivisuus on n. 16 000 Becquerellia/kg. Kalium-40:n puoliintumisaika on 1,25 miljardia vuotta, ja se voi hajota kahdella tavalla. Noin 11,2 % siitä hajoaa elektronikaappauksella tai positroniemissiolla (beeta-plus-hajoamisella) argoniksi Ar-40, loput 88,8 % taas beetasäteilyä lähettäen kalsiumiksi Ca-40. Nämä molemmat hajoamistuotteet ovat stabiileja. Näiden isotooppien pitoisuusmittauksia voidaan hyödyntää kivien ja kallioiden iänmäärityksessä.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kalium osoittautui alkuaineeksi vasta vuonna 1807, jolloin Sir Humphry Davy onnistui elektrolyyttisesti eristämään kaliumin.

Esiintyminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaliumia esiintyy luonnossa merivedessä ja mineraaleissa, kuten maasälvässä, kiilteessä, gneississä ja graniitissa. Tärkeimmät kaliumsuolat ovat sylviitti, sylviniitti, karnaliitti ja kainiitti. Ennen mineraalien löytämistä tuhka oli ainoa kaliumyhdisteiden lähde.

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kalium on erityisen tärkeä kivennäisaine, jota elollinen luonto sekä kasvit ja eläimet tarvitsevat. Niinpä kasviaineita poltettaessa syntyvä tuhka sisältää kaliumkarbonaattia, mutta jonkin verran myös natriumkarbonaattia. Nämä yhdisteet määräävät tuhkan emäksisen luonteen, minkä takia tuhkaa on käytetty puhdistusaineena ja saippuaan raaka-aineena jo kauan.

Kasvilannoitteissa käytetään kaliumia. Kasvit ottavat kaliumin maasta juurillaan K+ioneina. Kalium säätelee solun osmoottista potentiaalia ja on useiden entsyymien aktivaattori. Kaliumin puute näkyy lehden kärjen ja reunojen solukon kuolemisena.

Kuumennettaessa tai valotettaessa alkalimetalleilla on taipumus irrottaa elektroneja ja tähän perustuu kaliumin käyttö valoherkissä kennoissa.

Kaliumnitraattia eli salpietaria käytetään mustan ruudin valmistukseen. Nykyisin mustaa ruutia käytetään lähinnä ilotulitteissa. Ampuma-aseissa sen ovat korvanneet erilaiset savuttomat ruudit.

Potaskaa eli kaliumkarbonaattia on käytetty lannoitteena ja saippuan ja lasin valmistuksessa. Nykyisin kaliummalmi menee lähes kokonaan lannoitteisiin.

Ravitsemus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähes kaikki eliöt tarvitsevat kaliumia. Ihmisessä sitä on yli sata grammaa. Se pitää yllä sähköistä jännitettä hermosolujen solukalvoilla. Kaliumia tarvitaan lihasten rakentumiseen ja munuaisissa. Puute on kuitenkin harvinainen, sillä kasvikset sisältävät sitä runsaasti. Liika kalium on haitallista, mutta ravinnosta sitä ei tule liikaa. Veren kohonnutta kaliumin määrää kutsutaan hyperkalemiaksi ja veren alhaista kaliumpitoisuutta hypokalemiaksi. Kalium on suurina määrinä myrkyllistä, esimerkiksi kaliumkloridi on suunnilleen yhtä myrkyllistä kuin natriumkloridi eli pöytäsuola. Sen sijaan suoraan suoneen injektoituna kaliumsuolat aiheuttavat sydänlihaksen pysähtymisen (kloridin LD50 on 100 mg/kg) (ks. Myrkkyruiske). Joillakin kaliumin on todettu vähentävän spastisuutta ja lihasten jäykkyyttä, tuoremehu ja banaanit sisältävät kaliumia ja täten saattavat auttaa.

Kaliumin tarve ja saanti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositusten mukaan kaliumia tulisi saada 350 mg/vrk ravinnosta energiana saatua megajoulea kohti eli naisilla noin 3100 mg/vrk ja miehillä 3500 mg/vrk. Suurimmaksi hyväksyttäväksi päiväsaanniksi on määritelty aikuiselle 3700 mg/vrk (raja koskee vain saantia ravintoainevalmisteista tai täydennetyistä elintarvikkeista).[2] Suomalaisnaiset saavat kaliumia keskimäärin 3400 mg/vrk ja miehet 4200 mg/vrk eli suosituksiin verrattuna keskimääräinen suomalainen saa sitä riittävästi. Suomalaisten kalium on pääosin peräisin kasviksista, hedelmistä ja marjoista sekä niistä valmistetuista ruoista, vilja- ja leivontatuotteista, maitovalmisteista ja kahvista.[3]

Kaliumin yhdisteitä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
  2. Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Suomalaiset ravitsemussuositukset - ravinto ja liikunta tasapainoon. 2005. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Viitattu 10.10.2008.
  3. Paturi, M Tapanainen H, Reinivuo H, Pietinen P (toim.): Finravinto 2007 -tutkimus 2008. Kansanterveyslaitos. Viitattu 10.10.2008.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kalium.