Siirry sisältöön

Kalium

Muokkaa linkkejä
Wikipediasta
(Ohjattu sivulta Kaliumioni)
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 | muokkaa wikitekstiä]
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.

Radioaktiivisuus

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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 | muokkaa wikitekstiä]

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

Esiintyminen

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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.

Käyttö

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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 ihmisillä

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ihmisen on nautittava kaliumia kuten lähes kaikkien muidenkin eliöiden. Kalium pitää yllä sähköistä jännitettä hermosolujen solukalvoilla, ja sitä tarvitaan lihasten rakentumiseen ja munuaisissa. Kaliumin runsas nauttiminen vahvistaa lisäksi luustoa[2][3]. Meta-analyysi vuodelta 2011 yhdisti 1 640 mg:n lisäyksen kaliumin päiväsaannissa 21 % pienempään riskiin sairastua aivoverenkiertohäiriöön.[4] Joillakin kaliumin on todettu vähentävän spastisuutta ja lihasten jäykkyyttälähde?.

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].

Liika kalium on haitallista, mutta sitä ei voi saada liikaa ravinnosta. 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.

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.[8]

Suomalaisnaiset saavat kaliumia keskimäärin 3 400 mg/vrk ja miehet 4 200 mg/vrk eli suosituksiin verrattuna keskimääräinen suomalainen saa sitä riittävästi. Toisaalta yhdysvaltalainen Institute of Medicine suosittelee päiväsaanniksi 4 700 mg/vrk.[9][10] Britannian julkinen terveydenhuolto suosittaa päiväsaanniksi 3 500 mg.[11]

Kaliumia esiintyy runsaasti esimerkiksi perunassa, monissa pavuissa, seidissä, ruisleivässä, lohessa, lihassa ja kahvissa[12]. Liian vähäinen natriumin saanti lisää kaliumin erittymistä virtsaan[13].

Kaliumin yhdisteitä

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  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. ↑ 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. ↑ Potassium salts aid bone health, limit osteoporosis risk, new research finds. January 14, 2015. https://www.sciencedaily.com/releases/2015/01/150114115340.htm
  4. ↑ D'Elia, L.; Barba, G.; Cappuccio, F.: Potassium Intake, Stroke, and Cardiovascular Disease: A Meta-Analysis of Prospective Studies. J Am Coll Cardiol, 2011, 57. vsk, nro 10, s. 1210–9. PubMed:21371638 doi:10.1016/j.jacc.2010.09.070
  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. ↑ Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Terveyttä ruoasta! Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014 2014. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Arkistoitu 28.5.2014. Viitattu 16.5.2014.
  9. ↑ Panel on Dietary Reference Intakes for Electrolytes and Water, Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes, Food and Nutrition: DRI, dietary reference intakes for water, potassium, sodium, chloride, and sulfate. Washington, D.C.: National Academies Press, 2004. ISBN 0-309-53049-0 Teoksen verkkoversio.
  10. ↑ Grim, C. E.; Luft, F. C.; Miller, J. Z.; Meneely, G. R.; Battarbee, H. D.; Hames, C. G.; Dahl, L. K.: Racial differences in blood pressure in Evans County, Georgia: relationship to sodium and potassium intake and plasma renin activity. Journal of Chronicle Diseases, 1980, 33. vsk, nro 2, s. 87–94. PubMed:6986391 doi:10.1016/0021-9681(80)90032-6
  11. ↑ http://www.nhs.uk/Conditions/vitamins-minerals/Pages/Other-vitamins-minerals.aspx#potassium NHS Choices – Other vitamins and minerals – Potassium
  12. ↑ Elintarvikkeet (haku) - Fineli fineli.fi. Viitattu 15.11.2020.
  13. ↑ How Much Protein Do You Need In Nutritional Ketosis? Virta Health. 4.2.2020. Viitattu 2.1.2021. (englanniksi)

Aiheesta muualla

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kalium.

 

Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Kalium&oldid=23013374”