Kalium - K
Kalium (K) is een zacht, zilverkleurig alkalimetaal uit groep 1. In natuurlijk water en voedingsmiddelen komt het voornamelijk voor in verbindingen en als kaliumionen (K+), en niet als het zeer reactieve metaal.
Eigenschappen en voorkomen · Toepassingen · Gezondheid en veiligheid · Milieu en water
| Atoomnummer | 19 |
|---|---|
| Standaardatoomgewicht | 39.0983(1) |
| Elektronegativiteit (schaal van Pauling) | 0.82 |
| Dichtheid bij 20 °C | Ongeveer 0,86 g cm−3 |
| Smeltpunt | 63,5 °C |
| Kookpunt | 759 °C |
| Niet-gebonden atoomstraal | 0,275 nm |
| Gebruikelijke oxidatietoestand | +1 |
| Stabiele isotopen | 39K en 41K |
| Elektronenconfiguratie | [Ar] 4s1 |
| Eerste ionisatie-energie | 418,81 kJ mol−1 |
| Isolatie van het metaal | Humphry Davy, 1807 |
Bronnen voor de eigenschappen: Royal Society of Chemistry, CIAAW en CNESST (dichtheid). Het standaardatoomgewicht is dimensieloos; de overeenkomstige molaire massa bedraagt ongeveer 39,0983 g mol−1. De haakjes geven de onzekerheid in het laatste cijfer aan.
Eigenschappen en voorkomen van kalium
Het symbool K is afgeleid van kalium. Humphry Davy isoleerde metallisch kalium voor het eerst in 1807 door elektrolyse van kaliumhydroxide. De gebruikelijke oxidatietoestand in verbindingen is +1.
Natuurlijk kalium bevat de stabiele isotopen 39K en 41K en een klein aandeel radioactief 40K. Deze natuurlijk voorkomende isotoop maakt deel uit van de normale omgevingsradioactiviteit; zij mag niet als een derde stabiele isotoop worden beschreven.
Kalium komt voor in mineralen, waaronder veldspaten, mica's, sylviet en carnalliet, en in opgeloste zouten. Door verwering komt kalium vrij uit gesteenten en bodems. Een deel van het vrijgekomen kalium wordt opgenomen door organismen, vastgehouden op uitwisselingsplaatsen of gefixeerd in kleimineralen; de mobiliteit hangt af van de bodem- en wateromstandigheden.
Toepassingen van kaliumverbindingen
Een belangrijke toepassing van kaliumverbindingen is in meststoffen, die een essentiële voedingsstof voor planten leveren. Andere toepassingen zijn kaliumcarbonaat bij de glasproductie en kaliumhydroxide in vloeibare zeep en reinigingsmiddelen. De eigenschappen en gevaren van een specifieke verbinding hangen af van haar volledige samenstelling, niet alleen van het kaliumgehalte.
Bij waterbehandeling wordt kaliumpermanganaat gebruikt als oxidatiemiddel en kan kaliumchloride worden gebruikt om bepaalde huishoudelijke waterontharders te regenereren. Dit zijn toepassingen van kaliumverbindingen; metallisch kalium is geen chemicalie voor waterzuivering.
Gezondheidseffecten en veilig omgaan met kalium
Kalium als voedingsstof
Kalium ondersteunt een normale vochtbalans, de overdracht van zenuwprikkels en de spierfunctie. Voedingsmiddelen zoals groenten, fruit, bonen, zuivelproducten en noten dragen bij aan de inname. De voedingsbehoefte varieert naar leeftijd en levensfase; voedingsadviezen zijn iets anders dan een specificatie voor drinkwaterbehandeling.
Gezonde nieren helpen de kaliumspiegel te reguleren, maar een verminderde nierfunctie en sommige geneesmiddelen kunnen de uitscheiding van kalium verminderen. Een teveel aan kalium in het bloed, hyperkaliëmie genoemd, kan gevaarlijke hartritmestoornissen veroorzaken. Mensen die het advies hebben gekregen hun kaliuminname te beperken, moeten supplementen, zoutvervangers op basis van kalium en met kalium onthard drinkwater bespreken met hun zorgverlener.
Metallisch kalium
Metallisch kalium reageert heftig met water en vocht. Daarbij komen warmte, brandbare waterstof en bijtend kaliumhydroxide vrij, met gevaar voor brand, explosies en ernstige chemische brandwonden. Deze gevaren moeten worden onderscheiden van blootstelling aan kaliumionen in gewone voedingsmiddelen of gewoon water.
De reactie met water kan als volgt worden weergegeven:
2 K + 2 H2O → 2 KOH + H2
Voor hantering, opslag en noodmaatregelen zijn opgeleid personeel en het veiligheidsinformatieblad van de stof vereist. Water en koolstofdioxide zijn ongeschikte blusmiddelen bij een brand van metallisch kalium. De veiligheid van een kaliumhoudende chemische stof moet worden beoordeeld voor die specifieke stof en toepassing.
Kalium in het milieu en water
Gerelateerde pagina: Kalium in water (K + H₂O) — voorkomen, reacties en aandachtspunten bij waterbehandeling.
Kalium is een essentiële voedingsstof voor planten. De beschikbaarheid ervan hangt af van verwering van mineralen, uitwisselingsprocessen in de bodem, bemesting en opname door planten. Dat kalium van nature veel voorkomt, betekent niet dat onbeperkte toevoer onschadelijk is: een te hoge zoutbelasting of een ongeschikte nutriëntenbalans kan de bodemkwaliteit en de gewasgroei nadelig beïnvloeden.
Drinkwaterkwaliteit
De WHO heeft voor kalium geen op gezondheid gebaseerde richtwaarde voor drinkwater vastgesteld, omdat de gebruikelijke concentraties ruim onder niveaus liggen die gezondheidsrisico's opleveren. Dit betekent niet dat er één veilige concentratie voor iedereen bestaat, met name wanneer de behandeling kalium toevoegt en een consument het advies heeft gekregen de inname te beperken.
Waterontharders met kaliumchloride
Een waterontharder die met kaliumchloride wordt geregenereerd, wisselt calcium en magnesium uit tegen kalium. Dit vermindert de hardheid en voegt tegelijkertijd kalium toe aan het behandelde water. Kalium zelf is, anders dan calcium en magnesium, geen belangrijk ion dat waterhardheid veroorzaakt.
De WHO adviseert mensen die hiervoor gevoelig zijn medisch advies in te winnen over het drinken van water dat met kaliumchloride-ontharders is behandeld. Als een behandelaar adviseert de inname van kalium uit drinkwater te beperken, kan niet-onthard drinkwater of een geschikte bypass deze extra kaliumbron vermijden, mits het geleverde water verder aan de drinkwatereisen voldoet.
Kalium in water verminderen
Omgekeerde osmose kan de hoeveelheid opgelost kalium verminderen; de werkelijke prestaties hangen af van het systeem, de samenstelling van het voedingswater en de bedrijfsomstandigheden. Gewone sedimentfilters verwijderen geen opgeloste kaliumionen en een waterontharder mag niet worden gekozen als proces om kalium te verwijderen.
Bepaal voor proceswater op basis van de toepassing de vereiste grenswaarden voor kalium en het totale zoutgehalte en selecteer en verifieer vervolgens een geschikt demineralisatieproces. Houd rekening met de volledige wateranalyse en met het beheer van concentraat, uitgeput filtermateriaal of regeneratieafval, in plaats van alleen kalium te beoordelen.
Lees meer over kalium in water en referentiegegevens over voeding.
Pagina over kalium voor het laatst beoordeeld op door Lenntech.
Terug naar het periodiek systeem der elementen.
Bronnen en verder lezen
- RSC: eigenschappen, toepassingen en geschiedenis van kalium.
- CIAAW: atoomgewicht en isotopen van kalium.
- CNESST: fysische eigenschappen en veiligheid van metallisch kalium (Frans).
- NIH: kalium in de voeding, geneesmiddelen en hyperkaliëmie.
- ILO/WHO: Internationale chemische veiligheidskaart 0716 — metallisch kalium.
- WHO: kalium in drinkwater en aandachtspunten bij waterontharders.
- Health Canada: kalium afkomstig van waterontharders (pdf).
- CDC: waterbehandelingsprocessen en hun beperkingen.
- USDA NRCS: bodemnutriënten en de kaliumkringloop (pdf).