Was ist Kalium?
Kalium ist ein Element mit der Ordnungszahl 19 und ein Alkalimetall der Gattung 1.
Es wurde erstmals 1807 von dem englischen Chemiker Humphry Davy isoliert. Kalium ist ein wesentliches Element für das Pflanzenwachstum und gehört zusammen mit Stickstoff und Phosphor zu den drei Hauptelementen von Düngemitteln.
Es gehört auch zu den Mineralien, die der menschliche Körper benötigt, und reguliert den osmotischen Druck der intrazellulären Flüssigkeiten. Da es sehr reaktionsfreudig ist, kommt es in der Natur in Form von Verbindungen und nicht als Einzelsubstanz vor.
Anwendungen von Kalium
Kalium bildet mit allen Stoffen Salze und seine Kaliumsalze werden häufig verwendet. So werden beispielsweise Sulfat (Kaliumsulfat) und Hydrochlorid (Kaliumchlorid) als Kalidünger verwendet, während Nitrat (Kaliumnitrat) zur Herstellung von Seife verwendet wird.
Karbonate (Kaliumkarbonat) können zur Herstellung von Glas (z. B. Kathodenstrahlröhren, optisches Glas) und Sole verwendet werden. Weitere Verwendungszwecke sind die Herstellung von fotografischen Platten (Kaliumbromid), Feuerwerkskörpern und Streichhölzern (Kaliumchromat und Kaliumchlorat).
Eigenschaften von Kalium
Kalium ist ein weiches Metall. Mit einem spezifischen Gewicht von 0,86 ist es leichter als Wasser und hat nach Lithium das zweithöchste spezifische Gewicht. Es hat einen Schmelzpunkt von 63,7 °C und einen Siedepunkt von 774 °C. Seine Flammenreaktion ist blassviolett.
Es ist weniger reaktiv als Rubidium und Cäsium, die eine geringere Elektronegativität haben, und reaktiver als Lithium und Natrium, die eine höhere Elektronegativität haben. Es wird an der Luft schnell oxidiert und färbt sich grau. Mit Wasser und Halogenelementen reagiert es heftig.
Kaliummetall sollte daher in Kohlenwasserstoffen wie Mineralöl oder Paraffin oder in Argon in gefüllten Glasampullen gelagert werden.
Bei der Reaktion mit Alkoholen entstehen Alkoxide, die bei hohen Temperaturen mit Wasserstoff zu Kaliumhydrid reagieren können. Es ist gut löslich in Wasser und flüssigem Ammoniak.
Struktur von Kalium
Das Elementsymbol für Kalium ist K und sein Atomgewicht beträgt 39,10. Es ist ein silbrig-weißes Metall und hat bei normaler Temperatur und normalem Druck eine kubisch-raumzentrierte Struktur.
Seine Elektronenkonfiguration ist [Ar] 4s1, und wenn ein Elektron emittiert wird, hat es die gleiche stabile Edelgas-Elektronenkonfiguration wie Argon. Da die erste Ionisierungsenergie mit 418,8 kJ/mol niedrig ist, kann es leicht ein Elektron verlieren und zu einem Kation (K+) werden. Die zweite Ionisierungsenergie ist mit 3052 kJ/mol sehr hoch, da der Verlust von zwei Elektronen die Elektronenkonfiguration des Edelgastyps aufbricht. Andererseits ist auch das Alkalid-Ion K- bekannt.
Kalium hat 24 bekannte Isotope. Das häufigste ist 39K; 40K und 41K kommen ebenfalls natürlich vor; 39K und 41K sind stabile Isotope, während 40K ein radioaktives Isotop mit einer langen Halbwertszeit von 1,250 x 109 Jahren ist.
Weitere Informationen über Kalium
1. Natürlich vorkommendes Kalium
Kalium selbst kommt in der Natur nicht vor. In Form einer Vielzahl von Verbindungen macht Kalium jedoch etwa 2,6 % der Erdkruste aus und ist damit das siebthäufigste Element in der Erdkruste
Die Kalium-Ressourcen für industrielle Rohstoffe werden meist als Kaliumchlorid extrahiert.
2. Gewinnung von Kalium
Reines metallisches Kalium wird durch Elektrolyse von Kaliumhydroxid gewonnen. Kaliumsalze können auch aus kaliumhaltigen Erzen wie Carnallit, Langbeinit, Polyhalit und Kali-Steinsalz gewonnen werden. Kaliumsalze werden von Magnesium- und Natriumverbindungen getrennt.
Eine weitere wichtige Quelle für Kalium ist das Meer, dessen Kaliumgehalt jedoch im Vergleich zu Natrium sehr gering ist. Der Grund dafür ist, dass Kalium vom Boden adsorbiert und von den Pflanzen aufgenommen wird.
3. Gefahren von metallischem Kalium
Metallisches Kalium reagiert heftig mit Wasser und hat genug Hitze, um den entstehenden Wasserstoff zu entzünden. In Gegenwart von Sauerstoff ist es außerdem gefährlich, weil es explodieren kann.
Feine Kaliumpartikel entzünden sich an der Luft, und auch das lose Metall entzündet sich beim Erhitzen. Beim Umgang mit metallischem Kalium sollte ein vollständiger Augen- und Hautschutz sowie eine explosionssichere Barriere dazwischengeschaltet werden.