Kálium

A kálium (nyelvújításkori magyar nevén: hamany) a periódusos rendszer egyik kémiai eleme. Vegyjele K, rendszáma 19. Az I. főcsoportba, az alkálifémek közé tartozik. Elemi állapotban ezüstös színű, lágy, késsel vágható könnyűfém. Égetéskor a lángot fakóibolya színűre festi. Reakcióképessége nagy, a vízzel rendkívül heves reakcióba lép, a levegő oxigénjével érintkezve gyorsan oxidálódik, ezért inert (zárt) körülmények között kell tárolni (általában petróleum alatt).

19 argon ← kálium → kalcium Na ↑ K ↓ Rb [Ar] 4s1 19 K Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	kálium, K, 19
Latin megnevezés	kalium
Elemi sorozat	alkálifémek
Csoport, periódus, mező	1, 4, s
Megjelenés	ezüstfehér
Atomtömeg	39,0983(1)  g/mol
Elektronszerkezet	[Ar] 4s1
Elektronok héjanként	2, 8, 8, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	0,89 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	0,828 g/cm³
Olvadáspont	336,53 K (63,38 °C, 146,08 °F)
Forráspont	1032 K (759 °C, 1398 °F)
Olvadáshő$\Delta _{fus}{H}^{\ominus }$	2,321 kJ/mol
Párolgáshő $\Delta _{vap}{H}^{\ominus }$	76,90 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 29,600 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 473 530 601 697 832 1029
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	tércentrált köbös
Oxidációs szám	1 (erősen bázikus oxid)
Elektronegativitás	0,82 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 418,8 kJ/mol
	2.: 3052 kJ/mol
	3.: 4420 kJ/mol
Atomsugár	220 pm
Atomsugár (számított)	243 pm
Kovalens sugár	196 pm
Van der Waals-sugár	275 pm
Egyebek
Mágnesség	?
Fajlagos ellenállás	(20 °C) 72,0 nΩ·m
Hővezetési tényező	(300 K) 102,5 W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 83,3 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(20 °C) 2000 m/s
Nyírási modulus	1,3 GPa
Kompressziós modulus	3,1 GPa
Mohs-keménység	0,4
Brinell-keménység	0,363 HB
CAS-szám	7440-09-7
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A kálium izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia (MeV) termék 39K 93,26% K stabil 20 neutronnal 40K 0,012% 1,277×109 y β- 1,311 40Ca ε - 40Ar γ 1,460 - 41K 6,73% K stabil 22 neutronnal
Hivatkozások

Története

Fémkáliumot először Humphry Davy állított elő 1807-ben, kálium-hidroxid (KOH akkori nevén kálilúg) olvadékának elektrolízisével. Az elemet is ő nevezte el a szóda és a hamuzsír arab nevéből. A németben és a skandináv nyelvekben használatos Kalium szó az arab al-kali (a hamu) főnévre vezethető vissza.

Jellemzői

Kálium

Fizikai jellemzői

Sűrűsége 0,89 g/cm³, tehát kisebb a vízénél, ezért fennmarad a víz felszínén. Könnyűfém, rácsa tércentrált köbös, ezért elég rossz a megmunkálhatósága, rideg, törékeny, de késsel vágható, puha.

Kémiai tulajdonságai

A kálium lángfestése

Oxigénnel közvetlenül KO₂ kálium-szuperoxidot képez, de van K₂O₂ peroxidja és K₂O oxidja is.

A hidrogénnel, mint más alacsony standardpotenciálú fémek, kálium-hidridet (KH) képez. Vízzel hevesen reagál, KOH és H₂ gáz keletkezik, a reakció hevessége miatt a képződő hidrogén meggyullad. Savakkal nagyon heves exoterm reakcióban sók és hidrogéngáz fejlődik.

A lángot fakó ibolya színűre festi.

Reakciói

• vízzel:

$\mathrm {2\ K+2\ H_{2}O\rightarrow 2\ KOH+H_{2}}$

• reakciója oxigénnel: az égés során szuperoxid keletkezik, melyben az oxigén oxidációs száma −1/2:

$\mathrm {K+O_{2}\rightarrow KO_{2}}$

A kálium-szuperoxid narancssárga kristályos anyag. Szén-dioxid hatására nagy mennyiségű oxigén szabadul fel belőle:

$\mathrm {4\ KO_{2}+2\ CO_{2}\rightarrow 2\ K_{2}CO_{3}+3\ O_{2}}$

Előfordulása, előállítása

A természetben elemi állapotban nagy reakciókészsége miatt nem fordul elő. A természetben sói találhatók (például KCl). Sói elektrolízisével állítható elő.

Felhasználása

Műtrágyagyártás, pirotechnika, robbanóanyag-gyártás. A fémkálium elégetésével nyert kálium-szuperoxidot védőálarcok kisegítő oxigénforrásként használják.

Élettani tulajdonságai

A szervezetben az ingerületátvitelben van elengedhetetlen szerepe a nátriummal együtt. Ezen kívül fontos még az izomműködéshez, a sejtek energiaellátásában és a sav-bázis egyensúlyban. Az emberi szervezetben körülbelül 150 gramm kálium található. Javasolt napi adagja 3,5 g. A szokásos élelmiszerek – elsősorban a növényi eredetűek – kielégítő mennyiségben tartalmazzák: banán (500 mg), burgonya (340 mg), szárított gyümölcs, paraj (526 mg), champignon gomba). A kálium főzővízbe jutásával az élelmiszer káliumtartalma csökken.

Hiánya ritkán alakul ki (például hányás, hasmenés esetén, vesebetegség, vizenyő esetén is), akkor izomgyengeség, szívműködési problémák léphetnek fel, és a vesék károsodhatnak.

Hasznos lehet a szívszélhüdés következtében kialakuló szívritmuszavar enyhítésére, az agyvérzés bekövetkeztének esélyének csökkentésére, a magas vérnyomás kiegyenlítésére.

Figyelmeztetés:

• Cukorbetegek szigorúan csak orvosi felügyelet mellett szedhetnek kálium-kiegészítőt.
• A napi 17,6 g fölötti kálium-kiegészítés mérgezéses tüneteket okozhat.
• 8-9 mmol/l szérum káliumkoncentráció felett kamrai tachycardia, kamrafibrilláció, szívmegállás következhet be.

Izotópjai

A káliumnak 24 ismert izotópja van. Ebből három fordul elő a természetben: ³⁹K (93,3%), ⁴⁰K (0,0117%) és ⁴¹K (6,7%). A ⁴⁰K radioaktív, felezési ideje hosszú (1,25·10⁹ év). 11,2% valószínűséggel stabil ⁴⁰Ar-ra, 88,8% valószínűséggel stabil ⁴⁰Ca-ra bomlik.

Óvintézkedések

A fémkálium hevesen reagál vízzel, és felülete a levegőn másodpercek alatt oxidálódik, ezért petróleum alatt kell tárolni. Amikor a fémkálium felületéről az oxidálódott „kérget” késsel levágják, ügyelni kell, hogy azt ne nyomjuk bele a fémbe, mert a peroxidos-szuperoxidos réteg a fémmel robbanásszerű reakcióba léphet.

Források

• Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret. 3. kiadás. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. 1963. 201–203. o.  
• Kis kémiai szótár. Fordította Hársing Lászlóné. Budapest: Gondolat. 1972. 215–216. o.  
• Orvosi lexikon. Főszerkesztő: Dr. Hollán Zsuzsa. Budapest: Akadémiai Kiadó. 1972. 3 kötet., 9. o.  
• Akadémiai kislexikon. Főszerkesztő: Beck Mihály és Peschka Vilmos. Budapest: Akadémiai Kiadó. 1989. 1 kötet., 885. o. ISBN 963 05 5279 5  
• Roger Corder: Bordiéta. Budapest: Athenaeum Kiadó. 2009. 188. o. ISBN 978 963 293 018 3  
• Tápanyag-beviteli referencia-értékek. Fordította Dr. Bíró György. Budapest: Medicina Könyvkiadó Rt. 2004. 179–181. o. ISBN 963 242 900 1  
• Tápanyagtáblázat. Szerkesztette: Rodler Imre. Budapest: Medicina Könyvkiadó Rt. 2005. ISBN 963 226 009 0  
• Hans Breuer: Atlasz – Kémia. Fordította Ungvárai János és Ungvárainé dr. Nagy Zsuzsanna. Harmadik, javított kiadás. Budapest: Athenaeum 2000 Kiadó Kft. 2003. 88–89. o. ISBN 963-9471-35-6  
• Knoll József: Gyógyszertan: Egyetemi tankönyv. Negyedik, átdolgozott kiadás. Budapest: Medicina Könyvkiadó. 1976. 464–465. o. ISBN 963 240 021 6  
• Dr. Otto – Albrecht Neumüller: Römpp vegyészeti lexikon. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. 1982. 2 kötet., 703–704. o. ISBN 963-10-3269-8  

További információk

• a magyar Wikipédia káliumot tartalmazó vegyületeinek listája belső lapon és külső keresővel

Kapcsolódó szócikkek

• A Wikimédia Commons tartalmaz Kálium témájú kategóriát.