Kalium is in1807 deur SirHumphry Davy ontdek,[1] wat dit vanuitbytpotas (KOH) onttrek het. Dié alkalimetaal was die eerste wat met behulp vanelektrolise voorberei is.
Met 'n digtheid laer as water is kalium die tweede ligste metaal nalitium. Dit is 'n sagte vastestof wat maklik met 'n mes gesny kan word en het 'n silwerwit kleur op vars blootgestelde oppervlaktes. Ditoksideer vinnig inlug en moet in minerale olie sooskeroseen bewaar word. Dit hang saam met die feit dat die elektronkonfigurasie van 'n kaliumatoom [Ar]4s1 is. Die een 4s1-valenselektron kan maklik afgestaan word en die element is daardeur 'n sterk reduseermiddel.[2] Soortgelyk aan ander alkalimetale het kalium 'n lae digtheid en 'n lae smeltpunt en reageer die metaal heftig met water met die vrystelling vanwaterstof[3] en die vorming van 'n sterkbasis.
Wanneer dit in die lug in kontak met water kom, kan dit spontaan ontbrand. Dit reageer ook heftig met die meestesure met die vrystelling van waterstof.
Kalium los in vloeibareammoniak op en vorm 'n donkerblou oplossing, maar die metaal kan deur verdamping van die vloeistof herwin word. Dit is 'n gevolg van die solvasasie van kalium se een valenselektron deur ammoniakmolekules:
Die gesolvateerde elektron (e-(NH3)n) kan verder reageer en waterstof vrystel, maar hierdie reaksie is 'n ewewig:
Die ewewigskonstante vir hierdie reaksie is K=106 teen 25 °C. Selfs indien die druk van die waterstofgas op net 0,1 Atm gehandhaaf word, kan die vrye elektrone se spin in die oplossing met elektronspinresonansie waargeneem word.[4]
Maar in water kan die blou kleur ook effens waargeneem word maar die gesolvateerde elektron is nie stabiel nie en vorm vinnig waterstof.[5]
Kalium reageer heftig metteflon, selfs in 'n inerte atmosfeer. Moenie toerusting wat teflon-bedekte roerstawe, pakkings of kleppe bevat, gebruik nie.[2]
Kalium vorm legerings of soms intermetaalverbindings met heelparty metale, soosNa,Zn,Cd,Hg,In,Tl,Sn,Pb enBi. Die legerings is gewoonlik minder rekbaar as die metaal self. Metrubidium ensesium word 'n volledige reeks vanmengkristalle gevorm.[2] 'n Goeie voorbeeld van intermetaalverbindings is die K-Sn-stelsel wat vyf stoigiometriese verbindings bevat:K2Sn,KSn,K2Sn3,KSn2 enK4Sn23. Hulle het almal hoër smeltpunte as kalium en tin self.K2Sn3 is die hoogste (860 °C) en die enigste fase wat kongruent smelt. Die ander vier ontbind peritekties.[6]
Kalium vorminterkalate met grafiet. InC8K word alle vlakke tusen die grafeenlae met kalium gevul. In interkalate soosC24K enC36K vind interkalasie in elke tweede of derde vlak plaas. Kaliumgrafiet is 'n sterk reduseermiddel wat gebruik word om ongewenste organiese onsuiwerhede te verwyder soos gehalogeneerde koolwaterstowwe.[2]
Kalium vorm kaliumsuperoksiedKO2 as die vloeibare metaal in lug geatomiseer word. Hierdie geel poeier kan suurstof afgee enkaliumoksied vorm:
Die oksied kan koolstofdioksied opneem en hierdie eienskappe word in asemhalingsapparate en in dieruimtevaart gebruik.[7] 'n Kors van geel superoksied kan stadig vorm as kalium lank in olie bewaar word. Dit kan gevare oplewer omdat dit met die olie waarin dit bewaar word kan reageer en 'n ontploffing veroorsaak as iemand dit probeer afsny. Teen 200-300 °C word die peroksiedK2O2 gevorm.[2]
KaliumhidriedKH kan van kalium en waterstof vervaardig word in 'n oliedispersie teen 200 °C. Die verbinding word in die organiese sintese gebruik, bv. in ketoonenolisasiereaksies.[2]
Kalium reageer metalkohole soosmetanol en vorm etoksiede en waterstof:[2]
Etoksiede soos hierdie kaliummetoksied word ook as organiesereagense aangewend.
Kalium vorm die eenwaardige ioonK+ in talle verbindings en vormsoute met amper alleanione. Kaliumsoute straal 'nvioletkleur uit wanneer dit aan 'n vlam blootgestel word.[8] Die meeste soute van kalium is oplosbaar in water.[9] 'n Uitsondering is dikaliumnatriumkobaltinitrietK2NaCo(NO2)6.2H2O. Dit vorm 'n goue geel neerslag as 'n oplossing van natriumkobaltinitriet en 'n oplosing van kaliumione saamgevoeg word.[10]
Kaliumchloried word soms as vervanging virtafelsout gebruik[16] en ook om die hart te stop inhartchirurgie en by teregstellings deur middel van dodelike inspuitings.
Kalium is in diesonnestelsel die 20ste volopste element,[17] maar die element maak ongeveer 2.4% van dieAarde se kors uit en is die sewende volopste element daarin. In die aarde se kern is waarskynlik min kalium.
Die meeste kalium in die kors is egter deel van silikaatminerale en dieonoplosbaarheid daarvan maak dit moeilik om kalium vanuit hierdieminerale te ontgin.
Ander minerale sooskarnalliet,langbeiniet,polihaliet ensilviet word egter in antieke neerslae inmere enseebodems gevind. Hierdie minerale is evaporiete, gevorm deur verdamping van seewater in baie droë omstandighede. Dit vorm groot neerslae wat die ekonomiese ontginning van kalium en sy soute moontlik maak.[3] Die hoofbron van kalium, potas, word inKalifornië,Duitsland,Nieu-Meksiko,Utah en ander plekke in die wêreld gemyn. Byna 'n kilometer onder die oppervlak vanSaskatchewan in Kanada is daar groot neerslae potas wat moontlik 'n belangrike bron van hierdie element en sy soute in die toekoms kan wees. Die teenwoordigheid van kalium in minerale kan egter ook 'n probleem wees. Ysterertse soos dié wat gevind word in die myn vanSishen bevat 'n relatief hoë kaliuminhoud. Dit veroorsaak probleme in die ertsverwerking en dit gee die ystererts 'n laer kwaliteit. 'n Oplossing sou wees om kalium te verwyder deur die erts met 'n oplossing vansitroensuur uit te loog, bv. deurAspergillus niger te teel en ditglukose te voer.[18]
Die oseane is 'n verdere bron van kalium maar die hoeveelhede wat aanwesig is in 'n gegewe volumeseewater, is relatief laag in vergelyking metnatrium.
Kaliummetaal word geensins in onverbonde vorm in die natuur aangetref nie. Die metaal kalium kan geïsoleer word deur dieelektrolise van syhidroksied in 'n proses wat weinig verander het sedertDavy se tyd. Termiese metodes word ook ingespan vir kaliumproduksie deur vankaliumchloried gebruik te maak.
Daar is sewentienisotope van kalium bekend. Die nie-sintetiese vorm van kalium bestaan uit drie isotope:K-39 (93.3%),K-40 (0.01%) enK-41 (6.7%). K-40, wat natuurlik voorkom, verval na stabieleAr-40 (11.2%) deurelektronvangs en deurpositronvrystelling en na stabieleCa-40 (88.8%) deurbeta-verval. K-40 het 'nhalfleeftyd van 1,250 ×miljard jaar.
Albei die stabiele isotope39K en41K word gedurende die suurstofverbranding in die ontploffings vantipe II-supernovas vervaardig. Die sintese van41K is nogtans indirek. Eers word41Ca gevorm wat 'n halfleeftyd van ongeveer 0,1 miljoen jaar het.
Die radioaktiewe isotoop40K kan deur twee prosesse gevorm word:[17]
suurstofverbranding in 'n tipe II supernova (soos die stabiele isotope)
die vangs van stadige neutrone (die s-proses) deur die39K(n,γ)40K-proses
Die hoofartikel vir hierdie afdeling is:Kalium-40.
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. die rots is '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 isbiotiet,muskoviet en plutoniese/hoëgraadse horingblende, vulkanieseveldspaat. Hele rotsmonsters vanaf vulkaniese vloeie en vlak insnydings kan ook gedateer word as hulle nie verweer is nie.
K-40 kom in natuurlike kalium (en daarom ook in kommersiële plaasvervangers vir tafelsout) in groot genoeg hoeveelhede voor dat groot sakke van hierdie plaasvervangers gebruik kan word as radio-aktiewe bronne vir klaskamerdemonstrasies.[19]
Die hoofartikel vir hierdie afdeling is:Kalium-41.
Die verhouding tussen die beide stabiele isotope is belangrik in diegeochemie en die studie vanmeteoriete. Vooruitgang in die massaspektrometie (veral MC-ICP-MS) het dit sedert 2012 moontlik gemaak. Die verhouding39K/41K van die standaardmonster NiST SRM 985 is 13,8566±0,0063. Afwykings van hierdie waarde word gewoonlik uitgedruk as δ41K, gedefinieer as:[17]
Kalium is 'n noodsaaklike mineraal in daagliksevoeding; dit help met spiersametrekkings en die behoud van die elektroliet-balans in liggaamselle.[20] In lewende organismes speel die K+ ioon 'n uiters noodsaaklike rol in die fisiologie van prikkelbare selle. Kalium speel 'n belangrike rol in die oordra van senuwee-impulse en in die vrystelling van energie uitproteïen,vet, enkoolhidrate tydens metabolisme. 'n Tekort van kalium kan 'n potensieel noodlottige toestand, bekend as hipokalemie, tot gevolg hê.[21] 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 invleis,tamaties,lemoensap,witbone,aartappels enpiesangs.
↑Ernest J. Kirschke William L. Jolly (1965). "Reversibility of Reaction of Potassium with Liquid Ammonia".Science.147:45–46.doi:10.1126/science.147.3653.45.
