Kalium

Kalium is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool K en atoomgetal van 19. Dit is 'n sagte, silwerwit metaalagtige alkalimetaal wat natuurlik in verbinding met ander elemente voorkom in seewater en baie ander minerale. Dit oksideer vinnig in lug, is baie reaktief, veral in water en sy chemiese eienskappe is baie soortgelyk aan die van natrium.

Kenmerkende eienskappe

Met 'n digtheid laer as water is kalium die tweede ligste metaal na litium. Dit is 'n sagte vastestof wat maklik met 'n mes gesny kan word en het 'n silwerwit kleur op vars blootgestelde oppervlaktes. Dit oksideer vinnig in lug en moet in minerale olie soos keroseen bewaar word.

Soortgelyk aan ander alkalimetale reageer kalium heftig met water met die vrystelling van waterstof. Wanneer dit in kontak met water kom, kan dit spontaan ontbrand. Kaliumsoute straal 'n violet kleur af wanneer dit aan 'n vlam blootgestel word.

Aanwendings

Kaliumoksied, beter bekend as potas, word hoofsaaklik in kunsmis gebruik.
Kaliumnitraat word in buskruit gebruik.
Kaliumkarbonaat word gebruik in die vervaardiging van glas.
Glas wat met vloeibare kalium behandel is, is baie sterker as gewone glas.
NaK 'n legering van natrium en kalium word gebruik as hitte-oordrag medium.
Hierdie metaal is 'n noodsaaklike voedingstof vir plantegroei en kan in die meeste grondsoorte gevind word.
Kalium speel 'n belangrike biologiese rol in diere se selle. (sien Na-K pomp)
Kaliumchloried word as vervanging vir tafelsout gebruik en word ook gebruik om die hart te stop in hartchirurgie en by teregstellings deur middel van dodelike inspuitings.

Daar bestaan baie kaliumsoute wat kommersieel van belang is en sluit in: bromied, karbonaat, chloraat, chloried, chromaat, sianied, dichromaat, hidroksied, jodied, nitraat, sulfaat.

Geskiedenis

Kalium is in 1807 deur Sir Humphry Davy ontdek, wat dit vanuit bytpotas (KOH) onttrek het. Dié alkalimetaal was die eerste wat met behulp van elektrolise voorberei is.

Die Engelse woord "potassium" is verkry van die woord "potash" of die Afrikaanse [potas].

Die Afrikaanse woord "kalium" is waarskynlik verkry van die simbool "K", soos dit op die periodieke tabel aangetoon word.

Verspreiding

Die element maak ongeveer 2.4% van die Aarde se kors uit en is die sewende mees volop element daarin. Vanweë sy onoplosbaarheid is dit moeilik om kalium vanuit sy minerale te ontgin.

Ander minerale soos karnaliet, langbeiniet, polihaliet en silviet word egter in antieke neerslae in mere en seebodems gevind. Hierdie minerale vorm groot neerslae wat die ekonomiese ontginning van kalium en sy soute moontlik maak. Die hoofbron van kalium, potas, word in Kalifornië, Duitsland, Nieu-Meksiko, Utah en ander plekke in die wêreld gemyn. Byna 'n kilometer onder die oppervlak van Saskatchewan in Kanada is daar groot neerslae potas wat moontlik 'n belangrike bron van hierdie element en sy soute in die toekoms kan wees.

Die oseane is 'n verdere bron van kalium maar die hoeveelhede teenwoordig in 'n gegewe volume seewater is relatief laag in vergelyking met natrium.

Kalium kan geïsoleer word deur die elektrolise van sy hidroksied in 'n proses wat weinig verander het sedert Davy se tyd. Termiese metodes word ook ingespan vir kaliumproduksie deur van kaliumchloried gebruik te maak. Kalium word byna nooit in onverbonde vorm in die natuur aangetref nie. In lewende organismes speel die K⁺ ioon 'n uiters noodsaaklike rol in die fisiologie van prikbare selle.

Isotope

Kalium in veldspaat

Daar is sewentien isotope van kalium bekend. Die nie-sintetiese vorm van kalium bestaan uit drie isotope: K-39 (93.3%), K-40 (0.01%) en K-41 (6.7%). K-40, wat natuurlik voorkom, verval na stabiele Ar-40 (11.2%) deur elektronvangs en deur positron-emissie en na stabiele Ca-40 (88.8%) deur beta-verval; K-40 het 'n halfleeftyd van 1.250 × 10⁹ jaar.

Die verval van K-40 na Ar-40 word algemeen gebruik in die datering van rotse. Die konvensionele K-Ar dateringmetode is afhanklik van die aanname dat die rotse geen argon bevat het tydens die vorming daarvan nie en dat alle radiogeniese argon (d.w.s, Ar-40) in die rots behoue gebly het, m.a.w. 'n geslote stelsel. Minerale word gedateer deur die vasstelling van die kaliumkonsentrasie en die hoeveelheid radiogeniese Ar-40 wat geakkummuleer het. Die minerale wat hulle die beste leen tot datering op hierdie manier is biotiet, muskoviet en plutoniese/hoëgraadse hoornblende, vulkaniese veldspaat; hele rotsmonsters vanaf vulkaniese vloeie en vlak insnydings kan ook gedateer word as hulle nie verweer is nie.

Behalwe vir datering is kalium-isotope ook baie gebruik as spoorders in verweringstudies. Hulle is ook gebruik in die voedingsiklus-studies omdat kalium 'n makro-voedingstof is wat 'n vereiste vir lewe is.

K-40 kom in natuurlike kalium (en daarom ook in kommersiële plaasvervangers vir tafelsout) in groot genoeg hoeveelhede voor dat groot sakke van daardie plaasvervangers gebruik kan word as radio-aktiewe bronne vir klaskamerdemonstrasies.

Voorsorgmaatreëls

Soliede kalium reageer heftig met water. Hierdie metaal moet daarom onder 'n minerale olie, soos keroseen, bewaar word en met sorg hanteer word.

Kalium in die dieet

Kalium is 'n noodsaaklike mineraal in daaglikse voeding; dit help met spiersametrekkings en die behoud van die elektroliet-balans in liggaamselle. Kalium speel ook 'n belangrike rol in die oordra van senuwee-impulse en in die vrystelling van energie uit proteïen, vet, en koolhidrate tydens metabolisme. 'n Tekort van kalium kan 'n potensieel noodlottige toestand, bekend as hipokalemie, tot gevolg hê. Die eet van 'n verskeidenheid voedselsoorte wat kalium bevat is die beste manier om genoegsame hoeveelhede in te neem. Gesonde indiwidue wat 'n gebalanseerde dieet volg, het selde aanvullings nodig. Goeie bronne van kalium sluit in vleis, tamaties, lemoensap, witbone, aartappels en piesangs.