Wikipedia

Kalium

alkuaine
Argon ← Kalium → Kalsium
Na
↑
K
↓
Rb  
 
 


Yleistä
Nimi Kalium
Tunnus K
Järjestysluku 19
Luokka metalli
Lohko s
Ryhmä 1, alkalimetalli
Jakso 4
Tiheys0,890 · 103 kg/m3
Kovuus0,4 (Mohsin asteikko)
Värihopeisen valkoinen
Löytövuosi, löytäjä 1807, Sir Humphry Davy
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)39,0983[1]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)220 (243) pm
Kovalenttisäde196 pm
Van der Waalsin säde275 pm
Orbitaalirakenne[Ar] 4s1
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 8, 1
Hapetusluvut+I
Kiderakennetilakeskinen kuutiollinen (BCC)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste336,53 K (63,38 °C)
Kiehumispiste1 032 K (759 °C)
Moolitilavuus45,94 · 10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö76,90 kJ/mol
Sulamislämpö2,321 kJ/mol
Äänen nopeus2000 m/s 293,15 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus0,82 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 0,757 kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus(20 °C) 13,9 · 106 S/m
Lämmönjohtavuus(300 K) 102,5 W/(m·K)
CAS-numero7440-09-7
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Kalium on alkuaine sekä ihmiselle välttämätön kivennäisaine, jonka kemiallinen merkki on K (lat. kalium), järjestysluku 19 ja CAS-numero 7440-09-7. Kalium on pehmeä hopeanvalkoinen alkalimetalli. Kalium tarkoittaa keskiajan latinassa potaskaa, mutta lähtökohtana on arabian sana "qali" joka tarkoittaa varsinaisesti tuhkaa, mutta kemiallisena terminä emästä, 'alkalia'. (Etuliite al- on arabiassa määräinen artikkeli.)

Muutamissa kielissä, muun muassa englannissa kaliumista käytetään nimitystä potassium. Nimi johtuu sanasta potaska (engl. potash), joka sekin viittaa tuhkaan. Alkuaineen kemiallisena merkkinä käytetään kuitenkin kaikkialla K:ta.

Maatalous- ja lannoitealalla kaliumista ja sen yhdisteistä käytetään yleisesti myös lyhempää nimeä kali. Myös kemiassa nimitystä käytetään joskus, esim. kalialuna.

Ominaisuudet muokkaa

 
Kaliumia

Kalium on toiseksi kevyin metalli litiumin jälkeen. Se on jopa vettä kevyempää ja niin pehmeää, että sitä voi leikata veitsellä. Se hapettuu nopeasti, joten sitä säilytetään mineraaliöljyssä.

Kaliumia valmistetaan elektrolysoimalla kaliumkloridia tai kaliumhydroksidia. Kalium reagoi muiden alkalimetallien tavoin kiivaasti veden kanssa muodostaen kaliumhydroksidia ja vetyä: K + H2O → KOH + H2. Tällöin syntyy niin paljon lämpöä, että vapautuva vety voi ilmaan päästyään syttyä palamaan tai jopa räjähtää. Samoin kuin natrium, kalium reagoi kiivaasti myös fluorin ja kloorin kanssa, sekä kuumennettaessa rikin, vedyn ja muiden epämetallien kanssa. Kalium muodostaa yhdisteitä, seoksia ja kiinteitä liuoksia.

Elimistössä muokkaa

Kalium pitää yllä sähköistä jännitettä hermosolujen solukalvoilla, ja sitä tarvitaan lihasten rakentumiseen ja munuaisissa[2][3].

Radioaktiivisuus muokkaa

Kaliumilla on kolme luonnossakin esiintyviä isotooppia: 39K, 40K ja 41K. Niistä 40K on radioaktiivinen ja yksi luonnon yleisimmistä radioaktiivisista aineista. Sitä on kaikissa luonnon kaliumpitoisissa aineissa noin 0,0118 % niissä olevan kaliumin määrästä, ja näin ollen sitä on kaikissa elävissä olennoissakin. Muun muassa elintarvikkeena käytettävän ns. mineraalisuolan sisältämän kaliumkloridin radioaktiivisuus on noin 16 000 Bq/kg. Kalium-40:n puoliintumisaika on 1,25 miljardia vuotta, ja se voi hajota kahdella tavalla. Noin 11,2 % siitä hajoaa elektronikaappauksella tai positroniemissiolla (β+-hajoamisella) argoniksi 40Ar, loput 88,8 % taas beetasäteilyä lähettäen kalsiumiksi 40Ca. Nämä molemmat hajoamistuotteet ovat stabiileja. Näiden isotooppien pitoisuusmittauksia voidaan hyödyntää kivien ja kallioiden iänmäärityksessä.

Historia muokkaa

Kalium osoittautui alkuaineeksi vasta vuonna 1807, jolloin Sir Humphry Davy onnistui elektrolyyttisesti eristämään kaliumin.

Esiintyminen muokkaa

Kaliumia esiintyy luonnossa merivedessä ja mineraaleissa, kuten maasälvässä, kiilteessä, gneississä ja graniitissa. Tärkeimmät kaliumsuolat ovat sylviitti, sylviniitti, karnaliitti ja kainiitti. Ennen mineraalien löytämistä tuhka oli ainoa kaliumyhdisteiden lähde.

Elimistön kalium esiintyy 99 prosenttisesti solujen sisällä. Suurin osa kaliumista sijaitsee lihassoluissa. Noin 20 prosenttia kaliumista on punasoluissa sekä luiden ja maksan soluissa.[4]

Käyttö muokkaa

Kalium on erityisen tärkeä kivennäisaine, jota elollinen luonto sekä kasvit ja eläimet tarvitsevat. Niinpä kasviaineita poltettaessa syntyvä tuhka sisältää kaliumkarbonaattia, mutta jonkin verran myös natriumkarbonaattia. Nämä yhdisteet määräävät tuhkan emäksisen luonteen, minkä takia tuhkaa on käytetty puhdistusaineena ja saippuaan raaka-aineena jo kauan.

Kasvilannoitteissa käytetään kaliumia. Kasvit ottavat kaliumin maasta juurillaan K+-ioneina. Kalium säätelee solun osmoottista potentiaalia ja on useiden entsyymien aktivaattori. Kaliumin puute näkyy lehden kärjen ja reunojen solukon kuolemisena.

Kuumennettaessa tai valotettaessa alkalimetalleilla on taipumus irrottaa elektroneja ja tähän perustuu kaliumin käyttö valoherkissä kennoissa.

Kaliumnitraattia eli salpietaria käytetään mustan ruudin valmistukseen. Nykyisin mustaa ruutia käytetään lähinnä ilotulitteissa. Ampuma-aseissa sen ovat korvanneet erilaiset savuttomat ruudit.

Potaskaa eli kaliumkarbonaattia on käytetty lannoitteena ja saippuan ja lasin valmistuksessa. Nykyisin kaliummalmi menee lähes kokonaan lannoitteisiin.

Tarve muokkaa

Esimerkiksi sydämen rytmihäiriöille altistavan hypokalemian eli veren liian matalan kaliumpitoisuuden välttämiseksi veriplasman kaliumpitoisuuden pitäisi olla vähintään 3,3 mmol/litrassa[5]. Hypokalemia johtuu puutteista ravitsemuksessa yleensä vain silloin, kun potilas on vakavasti aliravittu[5]. Hypokalemia altistaa myös lihasheikkoudelle[6]. Kaliumin puute voi aiheuttaa lisäksi sydämen laajentumista ja väsymistä, jolloin sydämen supistuskyky heikkenee[7].

Kaliumin vähimmäissaantisuositukset vaihtelevat paljon. The U.S. Dietary Reference Intakes suosittelee aikuisille naisille vähintään 2600 mg/vrk sekä raskaana oleville ja imettäville 2900 mg ja miehille 3400 mg[8]. Valtion ravitsemusneuvottelukunnan mukaan kaliumia tulisi saada vähintään 350 mg/vrk ravinnosta energiana saatua megajoulea kohti eli naisilla noin 3 100 mg/vrk ja miehillä 3 500 mg/vrk[9]. Britannian julkinen terveydenhuolto suosittelee aikuisten päiväsaanniksi 3 500 mg[10] ja yhdysvaltalainen Institute of Medicine jopa 4 700 mg/vrk[11][12].

Saanti muokkaa

Suomalaisnaiset saavat kaliumia keskimäärin 3 400 mg/vrk ja miehet 4 200 mg/vrk, mutta yhdysvaltalaiset vain 2320 ja 3016 mg[13].

Kaliumia esiintyy runsaasti esimerkiksi hasselpähkinässä (650 mg/100 g) kirjolohessa (480 mg), porossa ja seidissä (440 mg), naudanlihassa (400 mg), banaanissa, herkkusienissä ja valkeissa pavuissa (360 mg), perunassa ja ruisleivässä (340 mg). Sianliha sisältää kaliumia 270 mg/100 g, jogurtti 200 mg, broileri 190, maito 160 mg, tofu ja omena 120 mg, kerma 105 mg, kahvi 100 mg ja kermajuusto 90 mg.[14]

Paistetussa perunassa on enemmän kaliumia kuin keitetyssä, koska kaliumia liukenee keitinveteen.[14]

Liian vähäinen natriumin saanti lisää kaliumin erittymistä virtsaan[15].

Kalium on suurina määrinä myrkyllistä, esimerkiksi kaliumkloridi on suunnilleen yhtä myrkyllistä kuin natriumkloridi eli pöytäsuola. Suoraan suoneen injektoituna kaliumsuolat aiheuttavat sydänlihaksen pysähtymisen (kloridin LD50 on 100 mg/kg) (ks. Myrkkyruiske). Veren liiallista kaliumpitoisuutta kutsutaan hyperkalemiaksi.

Kaliumia ei voi saada liikaa ravinnosta. Ravintoainevalmisteista tai täydennetyistä elintarvikkeista saatavaksi suurimmaksi hyväksyttäväksi päiväsaanniksi on määritelty aikuiselle 3 700 mg/vrk[9].

Kaliumin saantiin liittyviä terveysvaikutuksia muokkaa

Kaliumin runsas saanti saattaa laskea verenpainetta ja lisätä natriumin poistumista elimistöstä. Niillä ihmisillä, joiden elimistössä on eniten natriumia suhteessa kaliumiin, on 50 prosenttia tavanomaista suurempi kuolleisuus.[16]

Meta-analyysi vuodelta 2011 yhdisti 1 640 mg:n lisäyksen kaliumin päiväsaannissa 21 % pienempään riskiin sairastua aivoverenkiertohäiriöön.[17] Kaliumin runsas nauttiminen vahvistaa myös luustoa[2][3].

Joillakin kaliumin on todettu vähentävän spastisuutta ja lihasten jäykkyyttälähde?.

Veren liian alhainen kaliumpitoisuus (hypokalemia) ei johdu yksipuolisesta ruokavaliosta, mutta anoreksia nervosa saattaa aiheuttaa sitä[18].

Kaliumin yhdisteitä muokkaa

Lähteet muokkaa

  1. ↑ Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
  2. ↑ a b The effects of high potassium consumption on bone mineral density in a prospective cohort study of elderly postmenopausal women. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18575949
  3. ↑ a b Potassium salts aid bone health, limit osteoporosis risk, new research finds. January 14, 2015. https://www.sciencedaily.com/releases/2015/01/150114115340.htm
  4. ↑ Kalium – Puute, lähteet, tarve ja saantisuositus Puhti. 20.3.2021. Viitattu 24.4.2024.
  5. ↑ a b Kustannus Oy Duodecim: Hypokalemia (alhainen veren kalium) Duodecim - Terveyskirjasto. Viitattu 15.11.2020.
  6. ↑ SYNLAB - Diabeetikon vuositarkastus 66 € SYNLAB. Arkistoitu 6.11.2020. Viitattu 30.10.2020.
  7. ↑ Mistä kaliumia saa ja mitkä ovat sen tehtävät? (päivitetty 2020) Puhti. 28.6.2018. Viitattu 30.10.2020.
  8. ↑ 677 Huntington Avenue, Boston, Ma 02115: Potassium The Nutrition Source. 3.6.2019. Viitattu 24.4.2024. (englanniksi)
  9. ↑ a b Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Terveyttä ruoasta! Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014 2014. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Arkistoitu 28.5.2014. Viitattu 16.5.2014.
  10. ↑ http://www.nhs.uk/Conditions/vitamins-minerals/Pages/Other-vitamins-minerals.aspx#potassium NHS Choices – Other vitamins and minerals – Potassium
  11. ↑ Panel on Dietary Reference Intakes for Electrolytes and Water, Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes, Food and Nutrition (2004). DRI, dietary reference intakes for water, potassium, sodium, chloride, and sulfate. Washington, D.C.: National Academies Press. ISBN 0-309-53049-0. 
  12. ↑ "Racial differences in blood pressure in Evans County, Georgia: relationship to sodium and potassium intake and plasma renin activity" (1980). Journal of Chronicle Diseases 33 (2): 87–94. doi:10.1016/0021-9681(80)90032-6. PMID 6986391. 
  13. ↑ 677 Huntington Avenue, Boston, Ma 02115: Potassium The Nutrition Source. 3.6.2019. Viitattu 24.4.2024. (englanniksi)
  14. ↑ a b Elintarvikkeet (haku) - Fineli fineli.fi. Viitattu 15.11.2020.
  15. ↑ How Much Protein Do You Need In Nutritional Ketosis? Virta Health. 4.2.2020. Viitattu 2.1.2021. (englanniksi)
  16. ↑ 677 Huntington Avenue, Boston, Ma 02115: Potassium The Nutrition Source. 3.6.2019. Viitattu 24.4.2024. (englanniksi)
  17. ↑ "Potassium Intake, Stroke, and Cardiovascular Disease: A Meta-Analysis of Prospective Studies" (2011). J Am Coll Cardiol 57 (10): 1210–9. doi:10.1016/j.jacc.2010.09.070. PMID 21371638. 
  18. ↑ Hypokalemia (alhainen veren kalium) Duodecim Terveyskirjasto. Viitattu 24.4.2024.

Aiheesta muualla muokkaa

 
Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kalium.

 

Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Kalium&oldid=22348214”