Kalium

Kalium är ett grundämne och spårämne. Kalium tillhör gruppen alkalimetaller och är vanligt förekommande i naturen.

Kalium
Nummer 19 Tecken K Grupp 1 Period 4 Block s
Na ↑ K ↓ Rb Argon ← Kalium → Kalcium     [Ar] 4s1             19K                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa	39,0983(1)[1] u
Utseende	Silvergrå
Fysikaliska egenskaper
Densitet vid r.t.	0,862 g/cm3
– flytande, vid smältpunkten	0,828 g/cm3
Aggregationstillstånd	Fast
Smältpunkt	336,53 K (63,38 °C)
Kokpunkt	1 032 K (758,85 °C)
Kritisk punkt	2 223 K (1 949,85 °C) 16 MPa[2]
Molvolym	45,94 × 10−6 m³/mol
Värmevärde	−182 J/(kg × K)
Smältvärme	2,334 kJ/mol
Ångbildningsvärme	79,1 kJ/mol
Specifik värmekapacitet	757,8 J/(kg × K)
Molär värmekapacitet	29,6 J/(mol × K)
Atomära egenskaper
Atomradie	227 pm
Kovalent radie	203 pm
van der Waalsradie	275 pm
Elektronaffinitet	48,4 kJ/mol
Jonisationspotential	Första: 418,8 kJ/mol Andra: 3 052 kJ/mol Tredje: 4 420 kJ/mol Fjärde: 5 877 kJ/mol (Lista)
Arbetsfunktion	2,3[3] eV
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration	[Ar] 4s1
e− per skal	2, 8, 8, 1
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd	+1, −1
Oxider (basicitet)	K2O (starkt basisk)
Elektronegativitet	0,82 (Paulingskalan) 0,734 (Allenskalan)
Normalpotential	−2,931 V (K+ + e− → K)[4]
Diverse
Kristallstruktur	Kubisk rymdcentrerad (bcc)
Ljudhastighet	2000 m/s
Termisk expansion	83,3 µm/(m × K) (25 °C)
Värmeledningsförmåga	102,5 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitet	1,43 × 107 A/(V × m)
Elektrisk resistivitet	72 nΩ × m (20 °C)
Magnetism	Paramagnetisk[5]
Magnetisk susceptibilitet	5,7 × 10−6[6]
Youngs modul	3,53 GPa
Skjuvmodul	1,3 GPa
Kompressionsmodul	3,1 GPa
Mohs hårdhet	0,4
Brinells hårdhet	0,363 MPa
Identifikation
CAS-nummer	7440-09-7
Pubchem	5462222
RTECS-nummer	TS6460000
Historia
Upptäckt och första isolation	Humphry Davy (1807)
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Kaliumisotoper Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP 38K {syn.} 7,636 min β+ 0,4 38Ar 39K 93,26 % Stabil 40K 0,012 % 1,277 × 109 a β− ε 1,311 1,505 40Ca 40Ar 41K 6,73 % Stabil
Säkerhetsinformation
Globalt harmoniserat system för klassifikation och märkning av kemikalier GHS-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [7] Brandfarlig Frätande
H-fraser	H260, H314
EUH-fraser	EUH014
P-fraser	P223, P231+232, P280, P305+351+338, P370+378, P422
EU-märkning av farliga ämnen EU-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [7] Brandfarlig (F) Frätande (C)
R-fraser	R14/15, R34
S-fraser	S(1/2), S8, S45
NFPA 704 3 3 2 W
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Kalium oxideras hastigt i luften, och är mycket reaktivt med vatten. Därför förvaras ren kaliummetall i någon typ av olja, såsom fotogen, för att förebygga oxidation. I naturen förekommer ofta kalium bundet till salt i till exempel havet, men det förekommer också i olika mineralföreningar. Ett flertal kaliumföreningar är vattenlösliga men kristalliserar sällan med hydratiseringsvatten^[8] och används ofta i industrin.

Det är ett viktigt spårämne för djur och växter, där det verkar på cellnivå och vid överföring av nervsignaler. I människor reglerar kalium vatten-syrabalansen och vätskebalans. I muskel­vävnadernas cellvätska är kalium den viktigaste katjonen.^[9] Brist på kalium kallas hypokalemi och patologiskt höga värden kallas hyperkalemi.

Egenskaper

Metalliskt kalium reagerar våldsamt med vatten under reaktionen:

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂ (KOH = kaliumhydroxid)

där vätet (H₂) sedan reagerar med luftens syre (börjar brinna) och bildar vatten. Detta är en exoterm reaktion.

Fysiologiskt kalium

Människans behov av kalium tillgodoses genom intag av kaliumklorid eller andra kaliumsalter. Normalt får vi i oss lagom mycket kalium via maten, men vissa livsmedel (som öl) kan bidra till en överkonsumtion av kaliumklorid, vilket ger en obalans mellan kalium- och natriumhalten i kroppen.^[10] En sådan obalans kan mötas med intag av natriumklorid.^[10]

Rekommenderat dagligt intag är för barn 0,8–2 g. För vuxna personer är rekommendationen 2,5 g per dag, alternativt för kvinnor 3,1 g och män 3,1–3,5 g. Se vidare RDI-tabell. Kalium finns rikligt i banan och avokado men halten är ännu högre i spenat, som även har högre natriumhalt.

I Livsmedelsverkets senaste rikstäckande undersökning av kostvanor i den svenska befolkningen, Riksmaten - 2010-11, var det rapporterade intaget av kalium per dag i genomsnitt 2 890 mg för kvinnor, 3 410 mg för män och 3 119 mg för hela gruppen i undersökningen.^[11]

Isotoper av kalium

Kalium har tre naturligt förekommande isotoper, ³⁹K, ⁴⁰K och ⁴¹K. Den förstnämnda och den sistnämnda är stabila medan ⁴⁰K är radioaktiv med en halveringstid av cirka 1,3 miljarder år. I kalium är halten av ⁴⁰K 0,012 % och den är den dominerande källan till joniserande strålning i människokroppen. Isotopen ⁴⁰K sönderfaller dels till nukliden ⁴⁰Ca (89 %), dels till nukliden ⁴⁰Ar (11 %). Det senare sönderfallssättet används för åldersbestämning av rörelser i bergarter.^[12]

Etymologi

Kalium kommer från arabiskans لْيَه al-qalyah, 'aska från plantor', genom ombildning från alkali. Ett äldre tekniskt namn på kalium är potassium (av pottaska), som fortfarande används i bland annat engelska.

Historia

Det var först under 1700-talet som man lärde sig att skilja mellan natrium- och kaliumföreningar. Kaliumhydroxiden och karbonatet kallades då vanligen vegetabiliskt alkali (erhållet från växtaska), medan motsvarande natriumföreningar kallades mineraliskt alkali.^[13]

Den förste som lyckades bevisa att kaliumsalt var ett annat salt än natriumsalt var Georg Ernst Stahl år 1704. 1789 upptogs det av Antoine Lavoisier i dennes lista över kemikalier. Kaliummetall isolerades första gången den 6 oktober 1807, av Humphry Davy genom elektrolys av kaliumhydroxid på ett platinableck med en hög strömstyrka.^[13]

Källor

1. CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
2. Haynes, William M., red (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 1439855110.
3. Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Festkörper. 2:a uppl. De Gruyter, Berlin 2005, ISBN 978-3-11-017485-4 Lehrbuch der Experimentalphysik, volym 6, S. 361.
4. David R. Lide (red.): Electrochemical Series, sid. 8:22, i: CRC Handbook of Chemistry and Physics, uppl. 90 (internetversion: 2010), CRC Press / Taylor and Francis.
5. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Arkiverad 12 januari 2012 hämtat från the Wayback Machine., in Lide, David R., red (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5
6. Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Sidorna E-129 till E-145. ISBN 0-8493-0470-9. De angivna värdena har här räknats om enligt SI.
7. Ur CLP-förordningen gällande CAS-Nr. 7440-09-7 i substansdatabasen GESTIS-Stoffdatenbank hos IFA (Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung) (Kräver JavaScript) (ty, en).
8. Gunnar Hägg 1963, Allmän och oorganisk kemi, kapitel 25-1 sid 607
9. ”Arkiverade kopian”. Arkiverad från originalet den 4 mars 2016. https://web.archive.org/web/20160304113609/http://mesh.kib.ki.se/swemesh/show.swemeshtree.cfm?Mesh_No=D01.268.549.550&tool=karolinska. Läst 20 september 2011.
10. Ulf Ellervik (2011) Ond kemi : berättelser om människor, mord och molekyler. Fri tanke förlag. ISBN 978-91-86061-30-2.
11. Amcoff, Elisabet m.fl. (2012). Riksmaten - vuxna 2010-11 : Livsmedels- och näringsintag bland vuxna i Sverige. Uppsala: Livsmedelsverket. sid. 105. ISBN 978 91 7714 216 4. http://www.livsmedelsverket.se/globalassets/publikationsdatabas/rapporter/2011/riksmaten_2010_20111.pdf. Läst 4 augusti 2019
12. Per H Lundegårdh, Sven Laufeld 1984, Norstedts stora stenbok, ISBN 91-1-844122-X sid 11
13. Anders Lennartsson, Periodiska systemet, Studentlitteratur, 2011

Externa länkar

• Wikimedia Commons har media som rör Kalium.
  Bilder & media