Kalium

Hööftartikel: Isotopen vun Kalium
Iso	VN	t_½	VO	VE (MeV)	VP
³⁹K	93,26 %	K is mit 20 Neutronen bestännig.
⁴⁰K	0,012 %	1,277 · 10⁹ a	β^-	1,311	⁴⁰Ca
			ε	1,505	⁴⁰Ar
			β⁺	1,505	⁴⁰Ar
⁴¹K	6,73 %	K is mit 22 Neutronen bestännig.

Kalium (vun Kali, ut dat arab.: al qalja „Plantenasch“) is en cheemsch Element ut dat Periodensystem mit de Atomtall 19 un dat Atomteken K. Kalium steiht in de eersten Hööftgrupp un warrt dormit to de Alkalimetallen rekent.

Historie

An’n 19. November 1807 hett Humphry Davy vun de Royal Society in London as eerste dorvun vertellt, dat he dat schapt harr, dör en Elektrolys vun ’n beten fuchtig maakt Ätzalkalien twee ünnerscheedliche Metallen to winnen. Dat eerste dorvun harr he an’n 6. Oktober 1807 to’n eersten mol wunnen un Potassium nöömt – wat ok vundaag noch de engelsche nu de franzöösche Beteken för Kalium is – wieldat man dat ut Puttasch winnen kunn. Dat tweete harr he en poor Daag later opdeckt un as Sodium beteken – wat as Naam in’t Engelsche un Franzöösche noch vundaag begäng is – wiel dat in ünnerscheedlich Modifikaschonen vun Natriumcarbonat (Soda) to finnen is. In’n düütschen Spraakruum warrt aver siet 1811 op Vörslag vun Jöns Jakob Berzelius Natrium dorto seggt. De Naam Kalium weer för dat Element na en Vörslag vun Klaproth vun 1796 övernahmen.

Vörkamen

In de Natur kummt Kalium an sik blots in Verbinnen för. Dat liggt doran, dat Kalium – tyypsch för Alkalimetallen – blots een Elektron in de butenste Schaal opwiest, wat bi en Reakschoon licht afgeven warrt, üm en stabil butenste Elektronenschall to hebben. Kalium reageert dorüm bannig licht, so dat kovalente Verbinnen vun Kalium nich bekannt sünd. Seewater hett in’n Snitt en Kalium-Konzentratschoon vun ruchweg 399,1 mg K⁺/kg , dat sünd ruchweg 408,4 mg K⁺/l Seewater.

Dat gifft en ganze Reeg vun natürlich vörkamende Mineralen, de Kalium bargt:

Sylvin (KCl)
Sylvinit (KCl * NaCl)
Carnallit (KCl * MgCl₂ * 6 H₂O)
Kainit (KCl * MgSO₄ * 3 H₂O)
Schönit (K₂SO₄ * MgSO₄ * 6 H₂O)
Polyhalit (K₂SO₄ * MgSO₄ * MgSO₄ * 2 CaSO₄)
Orthoklas (Kalifeldspat, K[AlSi₃O₈])
Muskovit (Kaliglimmer, (KAl₂(OH,F)₂[AlSi₃O₁₀])

Egenschoppen

So as dat ok bi de annern Alkalimetallen is, reageert Kalium gau un licht mit annere Elementen un Verbinnen. Un dat is faken sogor teemlich dull, sünners mit Nichtmetallen. Ut den Grund kummt Kalium in de Natur blots in bunnen Form vör. Kalium reageert noch duller as Natrium. Mit Water gifft dat en dulle Reakschoon ünner Billn vun Kaliumhydroxid un Freesetten vun Waterstoff. Un wieldat bi de Reakschoon unheimlich veel Hitt freesett warrt tünnert de Waterstoff gau, wenn Luft dorto kummt. Dorbi kann dat to Verpuffen un to Explosionen kamen. In drögen Suerstoff verbrennt dat Alkalimetall mit vigelett Flamm to Kaliumhyperoxid KO₂ un Kaliumperoxid K₂O₂. An’n fuchtige Luft kummt dat to en gaue Reakschoon mit Water un Kohlenstoffdioxid to Kaliumcarbonat, wobi wedder Waterstoff freesett warrt. In fletig Ammoniak is Kalium, as all Alkalimetallen, ünner Billn vun en blauvigelett Lösen löslich. Mit de Halogenen Brom un Iod in faste oder fletige Form sett sik Kalium expllosionsordig in de tohöörigen Halegoniden üm.

To’n Wegmaken vun Kalium warrt tomeist achtsom lütte Stückens vun dat Metall in en groten Överschuss vun meist vun tert-Butylalkohol anraat, womit dat ünner Billn vun’t Alkoholat un Waterstoff reageert. Disse Reakschoon finnt teemlich langsom statt, dorüm kann dat wesen, dat lütte, vun en Kalium-tert-butylat-Krust ümgeven Kaliumresten över blieevt, ahn dat een dat markt. Dat is dorüm wichtig, op den vullstännigen Verloop vun de Reakschoon acht to geven. För lütte Kaliummengden kann dorvör ok 1-Butanol bruukt warrn, wat mit Kalium woll gauer, aver jümmerhen noch kontrolleerbor reageert. Sietere Alkoholen (Propanolen, Ethanol oder Methanol) schüllt dorvör aver nich bruukt warrn, as de al to dull mit dat Kalium reageert un ok sülvst veel lichter tünnern doot.

An de Luft övertütt sik de sülverwitte frische Snittflach vun’t Metall binnen Sekunnen mit en blau schimmernd Schicht ut Oxid un Hydroxid un ’n beten Carbonat. Wenn een dat an de Luft stahn lett, reageert dat Metall na un na vullstännig to dat Carbonat. Metallsch Kalium warrt dorüm normalerwies ünner orgaansche Fletigkeiten opwohrt, de keen Water bargt, as to’n Bispeel Paraffinööl. Anners as Natrium kann Kalium bi längerer Lagertiet sünners noch Krusten ut Oxiden, Peroxiden un Hydroxiden billn, de dat Metall as geel-röödliche Schichten överteht un bi Anröhren oder op Druck hen exploderen künnt. En seker’t Wergmaken is denn nich mehr mööglich, denn kann man dat ganze Gebinn blots noch ünner kontrolleerte Bedingen afbrennen laten.

Bruuk

Kalium warrt vör allen in Gau Bröders in Form vun Na-K-Legeeren as Köhlfletigkeit insett. Butendem hett metallsch Kalium keen grote technische Bedüden, wieldat tomeist an Steed vun Kalium dat billigere Natrium bruukt warrn kann.

In’t Forschlabor warrt Kalium af un to to’n Drögen vun Löösmiddel insett, sünners wenn de Kaakpunkt vun’t Middel höger liggt as de Smöltpunkt vun’t Kalium, man sieter as de Smöltpunkt vun’t Natrium. In den Fall liggt dat Kalium in’t kaakende Löösmiddel smölt vör un billt keen verkrust Bavenflach ut. Dordör bruukt man bedüdend weniger Alkalimetall un dat kann bi’n Vörgang vun’t Drögen meist vullstännig opbruukt warrn un blots lütte Resten mööt wegmaakt warrn. Man, halogeneerte Löösmiddels drööft op gor keen Fall mit Kalium dröögt warrn. Dorbi bestieht neemlich düchtige Explosionsgefohr. Ok bi Löösmiddels, de licht oder teemlich licht Suerstoff afgeven künnt, mutt een bannig Acht hebben!

Verwennt warrt Kalium ok noch to’n Doteeren vun Wolframdröhd bi’t Herstellen vun Gleihwenneln oder in Form vun Kaliumperoxid KO₂ as Kaliumluftfilter (Kalipatronen), de to’n Bispeel in U-Bööd bi’n Insatz to’n Opfrischen vun de Atenluft bruuk warrt.

Bioloogsch Bedüden

Bruuk as Dünger

Waterlösliche Kaliumsolten warrt veelfach as Dünger verwennt, as de Planten de Kaliumsilikaten, de in’n Bodden sünd, blots slecht opsluten künnt. Kalium sett de Wateropnahm vun de Plantenzellen hooch un is dormit de Gegenspeler vun’t Calcium. Beid Nehrelementen mööt dorüm in de richtige Proportschoon to’nanner in Plant un Bodden vörkamen.

Enige bedüdende kaliumbargen Düngermiddel sünd ü.a. Kaliumsulfat, Nitrophoska, Hakaphos oder Kaliphosphat

Bedüdend för’n Lief

Kalium is en essentiellen Mineralstoff, wovun de Minsch an’n Dag ruchweg 2 g bruken deit. Kaliumrieke Nehrmiddels sünd t. B. Poggenstöhl, Bananen, Bohnen, Chilis, Kääs, Spinat un Kantüffeln. Dorin kummt Kalium mit üm un bi 0,4 g Kalium/100 g Levensmiddel vör.^[1]

In’n Lief hett Kalium en utermatige Rull bi’t Regeln vun’t Membranpotential. De intrazelluläär Kaliumkonzentratschoon liggt ruchweg bi 150 mmol/l, extrazelluläär sünd dat ungefähr 4 mmol/l. Bi’t Natrium is dat to’n Vergliek ruchweg 10 mmol/l intra- un 140 mmol/l extrazelluläär. Disse Ünnerscheden in de Konzentratschoon warrt dör de Natrium-Kalium-ATPase oprecht hollen un sünd vör’t Funkschoneeren vun de Zell levenswichtig.

En duersom Schuven vun disse zellulären Konzentratschonen kann bi högere K⁺-Konzentratschonen (Hyperkaliämie; K⁺ >> 4,5 mmol/l) to’n Hartstillstand in Systool föhren. Bi Hypokaliämie (K⁺ <3,5 mmol/l) nimmt bi de Muskeln bi Anlaag af, tohopen to trekken, dat gifft en högere Stimuleeren vun de Nerven un Stören bi’t Reizöverdrägen as ok Extrasystolen bi’t Hart. Bito is Kalium (blangen dat Natrium) bedüdend för den osmootschen Druck vun de Zellen, regelt also woveel Water in de Zell binnen is. To lütte Kaliumandelen föhrt to’n Hatrstillstand in Diastool. De Norm in’t Bloodserum liggt bi 3,6-5,4 mmol/l, in’n Urin bi 26-123 mmol/l. at wiest, dat stännig Kalium utscheedt warrt un dör’t Eten wedder toföhrt warrn mutt. An sik stellt dat aver keen Problem dor.

Kalium tellt to de wichtigsten Elektrolyten in de Lieffletigkeit un is mitverantwoortlich för de Arbeit vun de Muskeln. Dör övermatig Sweeten t. B. bi Leistungssportlers kann de grote Verlust vun Kalium Muskelrammen utlösen oder en beet Geföhl.

In de USA warrt in enige Bundsstaten Kaliumchlorid in de Giftsprütt verwent bi de Hinrichten. Dat föhrt to’n Lahmwarrn vun de Hartmuskulatur un dormit to’n Dood.

Radioaktivität

0,012 % vun’t natürlich vörkamende Kalium is dat radioaktive Isotop ⁴⁰K un hett dorüm en spezifische Aktivität vun 31.200 Becquerel op’n Kilogramm. Ruchweg 10 % vun de natürliche Strahlenbelasten vun en in Düütschland levenden Börger kamt vun dat Kalium in’n egen Lief tostannen.(0,17 mSv/a to 2,1 mSv/a)^[2].

In de Eerdwetenschoppen warrt de Verfall vun ⁴⁰K to ⁴⁰Ar un ⁴⁰Ca för Öllerbestimmen mit de Kalium-Argon-Methood verwennt

Nawies vun Kalium

Blangen den spektroskoopschen Nawies künnt in Water löste Kalium-Ionen mit ionenselektiven Elektroden nawiest warrn. De mehrsten aliumelektroden nütt de spezifische Komplexeeren vun Kalium dör Valinomycin C₅₄H₉₀N₆O₁₈, dat mit en Konzentraschoon vun ruchweg 0,7 % in en Kunststoffmembran inbett is.

Qualitativ lett sik Kalium mit Perchlorsüür nawiesen. Dorbi billt sik dat in koolt Water swor lösliche Kaliumperchlorat as witten Nedderslag.

Quantitativ lett sik Kalium mit Hülp vun de Gravimetrie bestimmen. Dorbi warrt Kalium as Tetraphenylborat dör Versetten vun de Lösen mit Kalignost utfüllt un de Nedderslag utwagen. Dat gifft aver noch mehr Methoden.