Kálium

19 argon ← kálium → kalcium Na ↑ K ↓ Rb [Ar] 4s1 19 K Periódusos rendszer
Általános
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$\Delta_{fus}{H}^\ominus$	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
Hőmérséklet-vezetési 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
Kompressziós modulusz	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 t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t. 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

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. 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 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.

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.