Kalium, grunnstoff i gruppe 1 (alkalimetallene) i grunnstoffenes periodesystem, kjemisk symbol K, atomnummer 19. Det står som tredje grunnstoff blant alkalimetallene. Elektronkonfigurasjon [Ar]3s1. K+-ionet har samme elektronkonfigurasjon som argon da det ene 3s-elektronet er spaltet av fra K-atomet.Kaliummetall er et sølvhvitt, meget uedelt metall (standard reduksjonspotensial Eo = -2,93 V). Det er mykt og kan lett skjæres med kniv. Smeltepunktet og densiteten er lavere enn for natrium. Det skyldes at kaliumatomet er større enn natriumatomet. Kaliummetall oksideres lett og reagerer heftig med vann.

To naturlig forekommende, stabile isotoper av kalium forekommer i jordskorpen: 39K (93,26 %) og 41K (6,73 %) og en radioaktiv isotop40K (120 ppm). Halveringstiden for 40K er 1,28·109 år, dvs. tilstrekkelig til at isotopen har eksistert siden Jordens dannelse. Den spaltes hovedsakelig under dannelse av β-partikler og 40Ca som omdannes videre til 40Ar. Denne omdanningen av kalium til argon ligger til grunn for kalium-argonmetoden for aldersbestemmelse av mineraler.

Kaliummetall reagerer allerede ved romtemperatur raskt med luft og vann. Det bør derfor oppbevares under vann- og luftfrie betingelser, f.eks. i petroleum. Kalium vil flyte på vann, men vil smelte pga. den store reaksjonsvarmen som utvikles ved reduksjonen av vann til hydrogen (som umiddelbart antennes):

2K(s) + 2H2O(l) = 2K+(aq) + OH-(aq) + H2(g)

Ved oppvarming i luft brenner kalium hovedsakelig til kaliumperoksid, KO2, som er en ioneforbindelse som består av kaliumioner og hyperoksidioner, O2.

Kalium utgjør 1,7 masseprosent av jordskorpen. Fordi kaliummetall er svært reaktivt, forekommer kalium bare i bundet (oksidert) tilstand i naturen. Utbredte kaliumholdige mineraler er ortoklas, KAlSi3O8, og muskovitt, KAl2AlSi3O10. Ved forvitring av disse silikatene frigjøres kaliumioner som blir absorbert i jordbunnen. Natriumioner som dannes på lignende måte og i lignende mengder, blir ikke absorbert i samme grad av jordbunnen, og føres ut i havet. Havvann inneholder derfor langt mindre kaliumioner (0,04 %) enn natriumioner (1,1 %).

Siden kaliumioner er helt nødvendig for plantenes vekst, er det av stor betydning at jordbunnen absorberer kaliumsaltene. Planteaske er rik på kaliumsalter og kan tjene som råstoff for fremstilling av kalium.

De viktigste kilder til kalium er kaliumklorid, KCl, sylvin og karnalitt, KCl·MgCl2·6H2O. Særlig rike saltleier finnes i Russland, Tyskland og Frankrike. Noen av de største forekomstene finnes i Uralfjellene (Beresniki, Novosolikamsk) og i Saskatchewan i Canada, trolig 10 milliarder tonn kaliumklorid. USA har også store forekomster av kaliumsalter, til dels i form av saltholdige innsjøer. Betydelige mengder finnes også i det Kaspiske hav og Dødehavet. Alt i alt blir Jordens reserver av kaliumsalter anslått til over 100 milliarder tonn.

Fremstilling

Kalium kan fremstilles ved elektrolyse av vannfritt, smeltet kaliumhydroksid, KOH, eller ved omsetning av kalsiumkarbid med kaliumfluorid: CaC2 + 2KF = CaF2 + 2C + 2K. Den viktigste metoden er imidlertid basert på reduksjon av smeltet kaliumklorid med flytende natrium ved 850 °C i en beskyttende atmosfære av nitrogen. Kalium fordamper, og dampen kondenseres. Metallet renses til slutt ved fraksjonert destillasjon.

Metallisk kalium har liten teknisk anvendelse. Det blir mye brukt ved synteser i organisk kjemi. Fordi kalium lett avgir det ytterste elektronet ved bestråling med lys, er metallet blitt brukt i fotoceller. I den senere tid har kalium og kalium-natriumlegeringer blitt brukt som varmeoverføringsmedium i kjernereaktorer. Denne bruken skyldes at natrium og kalium danner lavtsmeltelige legeringer. Lavest smeltepunkt, –12,3 °C, får man for en legering med 77 % kalium og 23 % natrium.

Mesteparten av kaliumet som produseres blir brukt til fremstilling av kaliumhyperoksid. Det blir bl.a. brukt som oksygenkilde i oksygenmasker. Den viktigste anvendelsen av kaliumforbindelser er som kaliumgjødsel.

Kalium er livsnødvendig både for mennesker, dyr og planter. Planterøttene opptar større mengder kaliumioner enn andre kationer. Kalium finnes fortrinnsvis inne i cellene og foreligger dels som K+-ioner i cellevæsken, dels bundet til cellenes plasmakolloider, og spiller der en viktig rolle både i forbindelse med osmotiske forhold i cellene og for stoffskifteprosessene. Kalium er også uunnværlig for fotosyntesen og åndedrettet og aktiverer dessuten en rekke enzymer. Videre er det viktig at kalium er til stede inne i cellen i større mengde enn natrium, mens det utenfor cellen er omvendt. Dette har betydning for utløsning av muskel- og nerveimpulser m.m. I plantene fører kaliummangel bl.a. til at sukker og aminosyremengder anrikes, samtidig som cellulose- og proteindannelsen blir nedsatt.

Fordi kalium inngår i menneskekroppen, blir kroppen kontinuerlig utsatt for radioaktiv stråling fra 40K. Denne strålingen utgjør 62 becquerel (Bq) per kg, og for en person som veier 70 kg utgjør dette 4200–4300 Bq.

I sine kjemiske forbindelser er kalium enverdig (oksidasjonstall +I). Ved oppvarming i luft brenner kalium hovedsakelig til kaliumhyperoksid, KO2. Kaliumforbindelser er oftest lett løselige i vann. Slike løsninger så vel som faste forbindelser er fargeløse, såfremt ikke anionet er farget.

Kalium og dets forbindelser gir en rødfiolett flammeprøve. Flammen iakttas best gjennom blåfarget koboltglass, fordi kaliumflammens farge ellers lett blir overskygget av den kraftigere, gule natriumflammen fra uunngåelige forurensninger.

Stoffer som vi vet i dag er kalium- og natriumsalter var kjente og i bruk fra oldtiden. De gikk under forskjellige navn, og da de hadde lignende kjemiske egenskaper, tok det tid før man greidde å skille mellom kalium- og natriumsalter. Den tyske kjemiker Martin Heinrich Klaproth var den første til å skille mellom karbonatene av natrium og kalium. Han kalte stoffet fra planteriket  kali  og stoffet fra mineralriket natron. I 1807 lyktes det Humphry, Sir Davy å fremstille et metall ved elektrolyse av kaustisk pottaske og han hevdet at det var et grunnstoff som han kalte potassium fra potash (potaske på norsk). Da den tyske kjemiker Ludwig Wilhelm Gilbert (1769-1824) omtalte Davys opptagelse kalte han grunnstoffet kalium fra Klaproths kali. Da Berzelius i 1813 foreslo kjemiske symboler for grunnstoffene foreslo han først Po etter potassium, men byttet symbolet til K for kalium året etter.

Potassium er fortsatt det offisielle navnet på grunnstoffet i engelsk og fransk, mens på andre språk kalles grunnstoffet  kalium.

Kjemisk symbol K
Atomnummer 19
Relativ atommasse 39,0983
Smeltepunkt 63,70 °C
Kokepunkt 756 °C
Densitet 0,856 g/cm3
Oksidasjonstall +I
Elektronkonfigurasjon [Ar]4s1

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.