Kalium

Kalium, [al kalja (arab.) Pflanzenasche] ist ein chemisches Element der 1. Hauptgruppe des Periodensystems mit der Ordnungszahl 19. {| border="1" cellpadding="2" cellspacing="0" align="right" |+ Eigenschaften | colspan="2" cellspacing="0" cellpadding="2" | {| align="center" border="0" | colspan="2" align="center" | Kalium - Calcium |----- | rowspan="3" valign="center" | Na
K
Rb  
 
  |----- | align="center" |
Periodensystem |} |----- ! colspan="2" align="center" bgcolor="#FF6666" | Allgemein |----- | Name, Symbol, Ordnungszahl | Kalium, K, 19 |----- | Serie || Alkalimetalle |----- | Gruppe, Periode, Block | 1(IA), 4 , s |----- | Dichte, Mohshärte | 856 kg/m³, 0.4 |----- | Aussehen || silbrig weiß |----- ! colspan="2" align="center" bgcolor="#FF6666" | Atomar |----- | Atomgewicht | 39.0983 amu |----- | Atomradius (berechnet) || 220 (243) pm |----- | Kovalenter Radius || 196 pm |----- | van der Waals-Radius || 275 pm |----- | Elektronenkonfiguration | [Ar]4s[4s¹ |----- | e^- 's pro Energieniveau | 2, 8, 8, 1 |----- | Oxidationszustände (Oxid) | 1 (stark basisch) |----- | Kristallstruktur || kubisch raumzentriert |----- ! colspan="2" align="center" bgcolor="#FF6666" | Physikalisch |----- | Aggregatzustand (Magnetismus) | fest |----- | Schmelzpunkt | 336.53 K (63.38°C) |----- | Siedepunkt || 1032 K (759°C) |----- | Molares Volumen | 45.94 ×1010^-3 m³/mol |----- | Verdampfungswärme || 79.87 kJ/mol |----- | Schmelzwärme || 2.334 kJ/mol |----- | Dampfdruck | 1.06×10^-4Pa bei __ K |----- | Schallgeschwindigkeit | 2000 m/s bei 293.15 K |----- ! colspan="2" align="center" bgcolor="#FF6666" | Verschiedenes |----- | Elektronegativität || 0.82 (Pauling-Skala) |----- | Spezifische Wärmekapazität | 757 J/(kg*K) |----- | Elektrische Leitfähigkeit || 13.9 10⁶/m Ohm |----- | Wärmeleitfähigkeit | 102.4 W/(m*K) |----- | 1. Ionisierungsenergie || 418.8 kJ/mol |----- | 2. Ionisierungsenergie || 3052 kJ/mol |----- | 3. Ionisierungsenergie || 4420 kJ/mol |----- | 4. Ionisierungsenergie || 4420 kJ/mol |----- | 5. Ionisierungsenergie || 7975 kJ/mol |----- | 6. Ionisierungsenergie || 9590 kJ/mol |----- | 7. Ionisierungsenergie || 11343 kJ/mol |----- | 8. Ionisierungsenergie || 14944 kJ/mol |----- | 9. Ionisierungsenergie || 16963.7 kJ/mol |----- | 10. Ionisierungsenergie || 48610 kJ/mol |----- ! colspan="2" align="center" bgcolor="#FF6666" | Stabilste Isotope |----- | colspan="2" | {| border="1" cellspacing="0" cellpadding="2" width="100%" ! Isotop ! NH ! t_1/2 ! ZM ! ZE MeV ! ZP |----- | ³⁹K || 93.26% | colspan="4" | K ist stabil mit 20 Neutronen |----- | ⁴⁰K || 0.012% || 1.277 E⁹y | beta^-
epsilon | 1.311
1.505 | ⁴⁰Ca
⁴⁰Ar |----- | ⁴¹K || 6.73% | colspan="4" | K ist stabil mit 22 Neutronen |----- |} |----- ! colspan="2" align="center" bgcolor="#FF6666" | NMR-Eigenschaften |----- | colspan="2" | {| border="1" cellspacing="0" cellpadding="2" width="100%" ! ! ³⁹K ! ⁴¹K |----- | Kernspin || 3/2 || 3/2 |----- | gamma / rad/T | 1.248e7 || 6.852e6 |----- | Empfindlichkeit || 0.000508 || 8.4e-5 |----- | Larmorfrequenz bei B="4".7T | 9.33 MHz | 5.12 MHz |} |----- ! colspan="2" align="center" bgcolor="#FF6666" | SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt,
sofern nicht anders angegeben. |}

Analog den anderen Alkalimetallen reagiert Kalium mit anderen Elementen und Verbindungen sehr heftig und kommt in der natürlichen Umwelt nur in gebundener Form vor. Chemisch ist es reaktionsfähiger als Natrium. Kalium reagiert heftig mit Wasser unter Bildung von Kaliumhydroxid und Freisetzung von Wasserstoff. Bei Luftzutritt entzündet sich der Wasserstoff. Es kann zu Verpuffungen und Explosionen kommen. Die silberweiß glänzende Schnittfläche überzieht sich innerhalb von Sekunden mit einer bläulich schimmernden Oxidschicht. Metallisches Kalium wird deshalb unter Schutzgas oder Paraffinöl aufbewahrt.

In trockenem Sauerstoff verbrennt es unter violetter Flamme zu Kaliumhyperoxid KO₂. An feuchter Luft reagiert es mit Wasser und Kohlenstoffdioxid weiter zu Kaliumcarbonat. In flüssigem Ammoniak ist Kalium, wie alle Alkalimetalle, unter Bildung einer blauvioletten Lösung gut löslich. Mit den Halogenen Brom und Iod setzt sich Kalium unter Detonation zu den entsprechenden Halogeniden um.

Table of contents

1 Vorkommen 2 Gewinnung 3 Anwendungen 4 Verwendung 5 Verbindungen 6 Nachweis 7 Weblinks

Vorkommen

Kalium kommt in der Natur nur als Kation in Kaliumverbindungen vor. Im Meerwasser liegt die durchschnittliche Konzentration bei ca. 0,38 gK⁺/l.

Natürlich vorkommende kaliumhaltige Minerale sind:

• Sylvin - KCl
  
• Sylvinit - KCl * NaCl
  
• Carnalit - KCl * MgCl₂ * 6 H₂O
  
• Kainit - KCl * MgSO₄ * 3 H₂O
  
• Schönit - K₂SO₄ * MgSO₄ * 6 H₂O
  
• Polyhalit - K₂SO₄ * MgSO₄ * MgSO₄ * 2 CaSO₄
  
• Orthoklas (Kalifeldspat) - K]AlSi₃O₈

Gewinnung

• Umsetzung von Kaliumchlorid mit metallischem Natrium bei Temperaturen über 850°C in der Gasphase zu Kalium und Natriumchlorid:
  KCl + Na -> K + NaCl
  Der sich am Kopf des Reaktionsraumes bildende Metalldampf aus Kalium und Natrium wird durch fraktionierte Destillation weiter aufgearbeitet. Abgetrenntes Natrium wird in den Reaktionsraum zurückgeführt.
• Umsetzung von Kaliumfluorid mit Calciumcarbid:
  2 KF + CaC₂ -> CaF₂ + 2 K + 2 C
  Die Gewinnung durch Schmelzflusselektrolyse (s. Natrium) von Kaliumchlorid wird aufgrund der hohen Löslichkeit des metallischen Kaliums in Kaliumchlorid nicht mehr durchgeführt.
  

Die Weltproduktion liegt bei einigen hundert Jahrestonnen.

Anwendungen

Wasserlösliche Kaliumsalze werden überwiegend als Düngemittel verwendet, da Pflanzen die im Boden vorkommenden Kaliumsilicate schlecht aufschließen können.

Wichtige kaliumhaltige Düngemittel:

• Kaliammonsalpeter
• Nitrophoska
• Hakaphos

Verwendung

Metallisches Kalium hat nur geringe technische Bedeutung, da es durch das billigere Natrium ersetzt werden kann.

• Dotierung von Wolframdrähten zur Herstellung von Glühlampenwendeln
• NaK Wärmelegierung (Siehe Natrium)

Verbindungen

In seinen Verbindungen kommt Kalium nur als 1-wertiges Kation vor :

• Kaliumbromid
• Kaliumcarbonat (Pottasche)
• Kaliumchlorat
• Kaliumchlorid
• Kaliumchromat
• Kaliumcyanid
• Kaliumdichromat
• Kaliumfluorid
• Kaliumhydrid
• Kaliumhydroxid
• Kaliumiodat
• Kaliumiodid
• Kalium-Natrium-Tartrat (Seignette-Salz)
• Kaliumnitrat
• Kaliumpermanganat
• Kaliumpolysulfid
• Kaliumsulfat
• Kaliumthiocyanat
• Kaliumhexacyanoferrat(III)

Nachweis

Neben dem spektroskopischen Nachweis kann man in Wasser gelöste Kalium-Ionen mit ionenspezifischen Elektroden nachweisen. Die meisten Kaliumelektroden nutzen die spezifische Komplexierung von Kalium durch Valinomycin C₅₄H₉₀N₆O₁₈, welches in einer Konzentration von etwa 0,7% in eine Kunststoffmembran eigebettet ist.

Weblinks

http://www.m-ww.de/gesund_leben/ernaehrung/mineral_spuren/kalium.html