Kalium ist ein Alkalimetall und wurde in reiner elementarer Form 1807 von Hymphry Davy gewonnen. Es ist ein biologisch essentielles Element und wird auch in der Industrie in verschiedenen Bereichen eingesetzt, z. B. als Düngemittel, Schädlingsbekämpfungsmittel, Sprengstoff usw.

Entdeckung und Geschichte

Kalium wurde aus der Asche von Pflanzen gewonnen und sein Name leitet sich von Pottasche (Pflanzenasche) ab. Früher wurde Kalium gewonnen, indem man Asche von verbrannten Bäumen zusammen mit Wasser in einen Topf gab, das Gemisch erhitzte und die Lösung verdampfte, um Pottasche (Kalium) zu erhalten. In reiner Form wurde es erstmals von Humphry Davy (1807) durch den Prozess der Elektrolyse gewonnen. Das Symbol für Kalium ist K und leitet sich von kali (Alkali) ab, das aus dem Arabischen für Pflanzenasche (al-qalyah) abgeleitet ist.

Kalium

Periodensystem Einteilung	Gruppe 1 Periode 4
Zustand bei 20C	Festkörper
Farbe	Silber-grau
Elektronenkonfiguration	4s1
Elektronenzahl	19
Protonenzahl	19
Elektronenhülle	2, 8, 8, 1
Dichte	0.86 g.cm-3 bei 20°C
Atomzahl	19
Atomische Masse	39,10 g.mol -1
Elektronegativität nach Pauling	0,82

Vorkommen

Kalium kommt in der Natur in Form von ionischen Salzen vor. Im Verhältnis zu seiner Häufigkeit ist es das 20. häufigste Element im Sonnensystem und das 17. häufigste auf der Erde (macht etwa 2,6 % des Gewichts der Erdkruste aus). Es kommt auch in gelöster Form im Meerwasser vor und macht etwa 0,04 % des Gewichts von Kalium aus. Es hat eine niedrige erste Ionisierungsenergie (418,8 kL/mol). Kalium kommt auch in der Umgebung von Supernovae vor und wird durch explosive Sauerstoffverbrennungsprozesse erzeugt. Im menschlichen Körper macht Kalium etwa 0,2 Massenprozent aus und ist das achthäufigste Element des menschlichen biologischen Systems. Es ist ein Hauptbestandteil einer Vielzahl von Proteinen und Enzymen. Kalium ist auch in Obst (hohe Konzentrationen in Bananen, Avocados), Gemüse (Kartoffeln, Tomaten, grüne Rüben, weiße Bohnen), Fisch und Fleisch enthalten.

Physikalische Eigenschaften

Kalium ist ein silbrig-weißes, weiches Metall mit der zweitgeringsten Dichte (0,89 g/cm3). Unter Standardbedingungen kann Kalium mit einem Messer geschnitten werden. Kalium läuft an, wenn es Luft und Sauerstoff ausgesetzt wird. Kalium kann auf Wasser schwimmen. Es hat einen Siedepunkt von 770 °C und einen Schmelzpunkt von 63 °C. Es gehört zur Gruppe 1 (1A) des Periodensystems. Kalium reagiert heftig mit Wasser (bildet Kaliumhydroxid) und brennt mit einer blassvioletten Farbe.

Chemische Eigenschaften

Kalium hat ein Valenzelektron, das leicht verloren geht, um eine positive Ladung zu erhalten. Kalium ist eines der Alkalimetalle und kann sich mit Anionen zu Salzen verbinden. Es ist sehr reaktiv und wird an der Luft schnell oxidiert, wobei Kaliumperoxid entsteht. Kalium reagiert heftig mit Wasser (unter Bildung von Kaliumhydroxid) und brennt mit einer blassvioletten Farbe. Kalium reagiert nicht mit Kohlenwasserstoffen (Kerosin oder Mineralöl). Kalium ist ein starkes Reduktionsmittel und ist in seiner oxidierten Form sehr stabil. Mit Wasser bildet Kalium ein starkes Alkali (KOH). Die Verbindungen von Kalium sind stark ionisch und haben eine hohe Löslichkeit.

Bedeutung und Verwendung

• Es wird häufig in Düngemitteln verwendet. Es ist die größte industrielle Verwendung von Kalium, und etwa 90 % des in der Welt produzierten Kaliums wird für die Herstellung verschiedener Düngemittel verwendet.
• Es ist ein häufig verwendeter Lebensmittelzusatzstoff und Hauptbestandteil von Backpulver und Versilberungsspiegeln.
• Kaliumchromat ist ein weit verbreitetes Pigment und Bestandteil von Farbstoffen, Tinten, Beizen usw.
• Kalium wird in der Ledergerberei verwendet.
• Es wird zur Herstellung von Feuerwerkskörpern, Streichhölzern und Sprengstoffen (Kaliumchlorat) verwendet.
• Kaliumkarbonat, gewöhnlich als Pottasche bezeichnet, wird häufig bei der Herstellung von Seife, Glas, Leuchtstofflampen, Feuerlöschern und Farbfernsehern verwendet.
• Kaliumbromid wird als Beruhigungsmittel verwendet.
• Es wird als Wärmeaustauschmaterial in Kernkraftwerken verwendet.
• Kalium wird auch zur Herstellung von Insektiziden und Pestiziden verwendet.

Gesundheitsgefahren

Kalium ist ein essentieller Nährstoff und der menschliche Körper benötigt eine ausgewogene Zufuhr (etwa 3,3 Gramm täglich) von Kalium. Ein Kaliummangel kann zu Hypokaliämie und Bluthochdruck führen. Die Reaktion von Kalium mit Wasser ist stark exotherm und Spritzer können zu Hautverbrennungen und -schäden führen. Es reagiert explosiv mit Schwefelsäure, so dass beim Umgang mit Kalium besondere Vorsicht geboten ist.

Isotope von Kalium

Es gibt etwa zwei Dutzend Isotope von Kalium, von denen drei natürlich vorkommen (39K, 40K und 41K). 40K ist das radioaktive Isotop. Es kommt im menschlichen Körper in großer Menge vor, und in einem durchschnittlichen menschlichen Körper zerfallen etwa 4.400 40K-Kerne pro Sekunde. 40K stellt die größte Quelle natürlicher Radioaktivität dar und wird häufig für die Datierung von Gesteinen verwendet. 39K ist das häufigste Isotop und macht etwa 93,3 % der Kaliumisotope aus.

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