Kalium

Eigenschaften des Elements

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in bei 25 °C	0,86
Härte nach Mohs	0,5
Schallgeschwindigkeit in	2010
Schmelztemperatur in °C	64
spezifische Schmelzwärme in	61,38
Siedetemperatur in °C	760
spezifische Verdampfungswärme in	1982,86
Standardentropie S0 in	64
Wärmeleitfähigkeit in bei 27 °C	102,4
spezifische Wärmekapazität in	0,7578
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3
spez. elektrischer Widerstand in	0,0761
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)	2,41

Kalium wird wegen seiner extrem hohen Reaktionsfreudigkeit, z. B. mit Wasser oder Luft, unter Paraffinöl aufbewahrt.

Isotope des Elements

Natürliches Kalium besteht aus einem Gemisch von zwei stabilen Isotopen (39 und 41) und einem sehr langlebigen radioaktiven Isotop (41). Es sind noch weitere künstliche radioaktive Isotope bekannt, von denen nur einige in der Tabelle exemplarisch aufgeführt sind.

Ordnungszahl Z	Massenzahl A	Atommasse in u	Häufigkeit in %	Art der Strahlung und Energie in MeV	Halbwertszeit
19	37	36,973	künstlich	β : 5,1	1,2 s
	38	37,969	künstlich	β : 5,0	7,7 min.
	39	38,963	93,3%
	40	39,964 400	0,01%	β : 1,3	1,27 · 109 a
	41	40,961 832	6,47%
	42	41,962	künstlich	β : 3,5	12,4 h
	43	42,960	künstlich	β : 0,8	22 h

Weitere Eigenschaften

Kalium ist ein Leichtmetall. Es ist wachsweich und glänzt an Schnittstellen silbrig. Kalium reagiert noch heftiger als Natrium. Bei Hautkontakt kann es zu extrem schweren, tiefgreifenden Verätzungen mit fortschreitender Auflösung der betroffenen Gewebe kommen. Kalium ist so reaktionsfreudig, dass es sich an der Luft sofort mit einer grauweißen Oxid- und Hydroxidschicht überzieht, sodass kein metallischer Glanz zu sehen ist. Außerdem ist das Element aufgrund seiner starken Reaktionsfreudigkeit auch sehr gefährlich und wird deshalb stets unter Luftabschluss, z. B. in Paraffin eingegossen und aufbewahrt. Das Element ist ein besonders unedles Metall. Kalium brennt mit violetter Flamme (Reaktion mit Luftsauerstoff), wobei Kaliumhyperoxid (KO2) entsteht. Mit Halogenen reagiert Kalium explosionsartig zu Kaliumsalzen. Das Metall setzt sich schon bei Zimmertemperatur sehr heftig mit Wasser zu Kaliumhydroxid und Wasserstoff um. Der entstehende Wasserstoff entzündet sich. Kaliumverbindungen färben die nichtleuchtende Brennerflamme ebenfalls violett.

Entdeckung

Wie schon bei vielen anderen Elementen so verdanken wir die Entdeckung Kaliums dem englischen Chemiker SIR HUMPHRY DAVY. Er stieß im Jahre 1807 auf das Element und gewann es in reiner Form durch Elektrolyse von Kaliumhydroxid. DAVY gab dem Metall den Namen «Potassium» (aus dem Englischen potash = Pottasche). Seine Bezeichnung Kalium leitet sich aus dem arabischen Wort für Asche - «al kalja», ab. Auch die Gruppenbezeichnung «Alkalimetalle» lässt sich darauf zurückführen.

Vorkommen/Herstellung

Kalium zählt zu den zehn häufigsten Elementen der Erde und steht an 7. Stelle der Elementhäufigkeit. Das Element zeichnet sich durch große Reaktionsfähigkeit aus. Deshalb tritt es nie in elementarer Form auf. Kaliumverbindungen findet man dagegen überall auf der Erde. In der Erdkruste beträgt der Kaliumanteil etwa 25 % . Kalium ist meist in Form von Kalilagerstätten zu finden; die größten befinden sich bei Solikamsk am Ural in Russland, Saskatchewan in Kanada, New Mexico in den USA, dem Elsass in Frankreich und auch in Deutschland (bei Staßfurt, im Raum Braunschweig/Hannover oder im Werra-Gebiet). Hauptsächlich werden die Kalisalze in den GUS-Staaten, in Kanada, Deutschland, Frankreich und den USA gefördert. Verschiedene Landpflanzen reichern ebenfalls Kaliumverbindungen an. Aus ihnen wurde früher durch Veraschung Kaliumcarbonat (Pottasche) gewonnen. Dazu gehören z. B. Tabak, Gerste, Roggen, Linsen, Bohnen und Erbsen, Kartoffeln und Kohl. Kaliumverbindungen sind jedoch auch Bestandteil von Milch, Hühnereiern bzw. kommen im Harn vor. Ein 60 kg schwerer Mensch hat etwa 120 g Kalium in Form von Kalium- Ionen in seinem Körper. Für die elektrische Leitung an Nervenzellen, die Zellatmung, den Wasserhaushalt und das Säuren-Basen-Gleichgewicht ist es unentbehrlich. Im Meerwasser liegen Kaliumverbindungen gelöst vor. Daher sind Kalium-Ionen enthalten. Zur Herstellung von Kalium existieren heute mehrere Verfahren. Es wird u.a. durch Schmelzflusselektrolyse von Kaliumhydroxid gewonnen. Möglich ist auch die Herstellung aus Kaliumchlorid durch Reduktion mit Natrium. Früher wurde Pottasche mit Koks erhitzt und bei etwa 1100 °C umgesetzt.

Verwendung

Im technischen Bereich ist Kalium kaum von Bedeutung. Denn meist kann es durch Natrium ersetzt werden, das zum einen billiger und zum anderen weniger reaktionsfreudig ist. Als Kühlmittel in Kernreaktoren finden jedoch verschiedene Kalium-Natrium-Legierungen Anwendung. Für organische Synthesen und bei der Herstellung von Alkalimetallfotozellen wird ebenfalls Kalium eingesetzt. Desweiteren spielt es bei der absoluten Altersbestimmung von Gesteinen und Fossilien eine wichtige Rolle. Dabei wird die Kalium-Argon-Methode angewandt. Sie beruht auf dem Zerfall des radioaktiven Isotops des Kaliums.

Wichtige Verbindungen

• Kalisalze, z. B. Kaliumchlorid (KCl), Kaliumnitrat (Salpeter- KNO3) (Einsatz als Düngemittel)
• Kaliumhydroxid (KOH)
• gelbes Blutlaugensalz (Kaliumhexacyanoferrat (II) - K4[Fe(CN)6] x 3 H2O dient zur Herstellung von Berliner Blau)
• rotes Blutlaugensalz (Kaliumhexacyanoferrat (III) - K3[Fe(CN)6] dient als fotografisches Bleichbadsalz)
• Kaliumpermanganat (KMnO4 - ein wichtiges Oxidationsmittel)
• Kaliumcyanid (KCN - Zyankali, ein Gift)
• Kaliumcarbonat (K2CO3 - Rohstoff für die Glasindustrie)

Bau

Kalium bildet ein kubisch-raumzentriertes Metallgitter.