Készítette: Tóth Krisztián. Web: http://krissz.hu

Kálium

19
39.102
1
K
4s1
Kálium
Alapadatok
Név, vegyjel, rendszám kálium, K, 19
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 2,321 kJ/mol
Párolgáshő 76,90 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 29,600 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet tércentrált köbös
Oxidációs állapotok 1
(erősen bázikus oxid)
Elektronegativitás 0,82 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 418,8 kJ/mol
Atomsugár 220 pm
Atomsugár (számított) 243 pm
Kovalens sugár 196 pm
Van der Waals-sugár 275 pm
Egyéb jellemzők
Mágnesség  ?
Fajlagos ellenállás 1,68·10-8 Ω·m
Hővezetési tényező (300 K) 102,5 W/(m·K)
Hőtágulási tényező (25 °C) 83,3 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 2000 m/s
Nyírási modulus 1,3 GPa
Bulk modulusz 3,1 GPa
Mohs-keménység 0,4
Brinell-keménység 0,363 HB
CAS-szám 7440-09-7

A Kálium bővebb leírása

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, jól nyújtható 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).

Története

Fémkáliumot először Humphry Davy állított elő 1807-ben, kálium-hidroxid (KOH) olvadékának elektrolízisével.[1] 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.[2]

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 fakóibolya színűre festi.

Reakciói

  • vízzel:
\mathrm{2\ K + 2\ H_2O \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_2CO_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. Hiánya ritkán alakul ki (például hányás, hasmenés esetén), 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.[3]

Figyelmeztetés:

  • Cukorbetegek szigorúan csak orvosi felügyelet mellett szedhetnek káliumkiegészítőt.[3]
  • A napi 17,6 g fölötti káliumkiegészítés mérgezéses tüneteket okozhat.[3]
  • 8-9 mmol/l szérum kálium koncentráció felett kamrai tachycardia, kamrafibrilláció, szívmegállás következhet be.[3]

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.