Avaa päävalikko
ArgonKaliumKalsium
Na

K

Rb  
 
 
K-TableImage.svg
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, 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.

OminaisuudetMuokkaa

 
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.

RadioaktiivisuusMuokkaa

Kaliumilla on kolme luonnossakin esiintyviä isotooppia, K-39, K-40 ja K-41. Niistä kalium-40 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 n. 16 000 Becquerellia/kg. Kalium-40:n puoliintumisaika on 1,25 miljardia vuotta, ja se voi hajota kahdella tavalla. Noin 11,2 % siitä hajoaa elektronikaappauksella tai positroniemissiolla (beeta-plus-hajoamisella) argoniksi Ar-40, loput 88,8 % taas beetasäteilyä lähettäen kalsiumiksi Ca-40. Nämä molemmat hajoamistuotteet ovat stabiileja. Näiden isotooppien pitoisuusmittauksia voidaan hyödyntää kivien ja kallioiden iänmäärityksessä.

HistoriaMuokkaa

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

EsiintyminenMuokkaa

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.

KäyttöMuokkaa

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.

Kaliumin tarve ja saanti ihmisilläMuokkaa

Lievä hypokalemia saattaa altistaa sydämen rytmihäiriöille. Jos veriplasman kaliumpitoisuus laskee alle kolmeen millimooliin, kyseessä on vaikea hypokalemia. Vaikea hypokalemia on vaarallinen tila, johon liittyy voimattomuutta, lihasheikkoutta ja ummetusta sekä rytmihäiriöitä.[2]

Ihmisen on nautittava kaliumia kuten lähes kaikkien muidenkin eliöiden. Se pitää yllä sähköistä jännitettä hermosolujen solukalvoilla. Kaliumia tarvitaan lihasten rakentumiseen ja munuaisissa. Lisäksi on tutkimuksia, jotka osoittavat, että kaliumin runsas nauttiminen johtaa parempaan luuston kuntoon[3][4].

Kaliumin puute on harvinaista, koska kasvikset sisältävät sitä runsaasti. Liika kalium on haitallista, mutta ravinnosta sitä ei tule liikaa. Veren kohonnutta kaliumin määrää kutsutaan hyperkalemiaksi ja veren alhaista kaliumpitoisuutta hypokalemiaksi. Kalium on suurina määrinä myrkyllistä, esimerkiksi kaliumkloridi on suunnilleen yhtä myrkyllistä kuin natriumkloridi eli pöytäsuola. Sen sijaan suoraan suoneen injektoituna kaliumsuolat aiheuttavat sydänlihaksen pysähtymisen (kloridin LD50 on 100 mg/kg) (ks. Myrkkyruiske). Joillakin kaliumin on todettu vähentävän spastisuutta ja lihasten jäykkyyttä, tuoremehu ja banaanit sisältävät kaliumia ja täten saattavat auttaa.

Valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositusten mukaan kaliumia tulisi saada 350 mg/vrk ravinnosta energiana saatua megajoulea kohti eli naisilla noin 3 100 mg/vrk ja miehillä 3 500 mg/vrk. Ravintoainevalmisteista tai täydennetyistä elintarvikkeista saatavaksi suurimmaksi hyväksyttäväksi päiväsaanniksi on määritelty aikuiselle 3 700 mg/vrk.[5] Suomalaisnaiset saavat kaliumia keskimäärin 3 400 mg/vrk ja miehet 4 200 mg/vrk eli suosituksiin verrattuna keskimääräinen suomalainen saa sitä riittävästi. Toisaalta Amerikkalainen Institute of Medicine suosittelee päiväsaanniksi 4 700 mg/vrk.[6][7] Meta-analyysi vuodelta 2011 yhdisti 1 640 mgn lisäyksen kaliumin päiväsaannissa 21% pienempään riskiin sairastua Aivoverenkiertohäiriöön.[8] Britannian julkinen terveydenhuolto suosittaa päiväsaanniksi 3 500 mg.[9] Suomalaisten kalium on pääosin peräisin kasviksista, hedelmistä ja marjoista sekä niistä valmistetuista ruoista, vilja- ja leivontatuotteista, maitovalmisteista ja kahvista.[10]

Kaliumin yhdisteitäMuokkaa

LähteetMuokkaa

  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. Hypokalemia (alhainen veren kalium) Lääkärikirja Duodecim 2.10.2018. https://www.terveyskirjasto.fi/terveyskirjasto/tk.koti?p_artikkeli=dlk00857
  3. 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
  4. Potassium salts aid bone health, limit osteoporosis risk, new research finds. January 14, 2015. https://www.sciencedaily.com/releases/2015/01/150114115340.htm
  5. Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Terveyttä ruoasta! Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014 2014. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Viitattu 16.5.2014.
  6. 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. 
  7. "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. 
  8. "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. 
  9. http://www.nhs.uk/Conditions/vitamins-minerals/Pages/Other-vitamins-minerals.aspx#potassium NHS Choices – Other vitamins and minerals – Potassium
  10. Paturi, M Tapanainen H, Reinivuo H, Pietinen P (toim.): Finravinto 2007 -tutkimus 2008. Kansanterveyslaitos. Viitattu 10.10.2008.

Aiheesta muuallaMuokkaa