Kalium ist das chemische Element mit dem Symbol K (von neo lateinischem kalium) und Atomnummer 19. Elementares Kalium ist ein weiches silberfarben-weißes alkalisches Metall, das schnell in Luft oxidiert und mit Wasser sehr reaktiv ist, genügend Hitze erzeugend, um den in der Reaktion ausgestrahlten Wasserstoff zu entzünden.

Weil Kalium und Natrium chemisch sehr ähnlich sind, hat es viel Zeit in Anspruch genommen, bevor ihre Salze unterschieden wurden. Die Existenz von vielfachen Elementen in ihren Salzen wurde von 1702 verdächtigt, und das wurde 1807 bewiesen, als Kalium und Natrium von verschiedenen Salzen durch die Elektrolyse individuell isoliert wurden. Das Kalium in der Natur kommt nur in ionischen Salzen vor. Als solcher wird es aufgelöst im Meerwasser gefunden (der 0.04-%-Kalium durch das Gewicht ist), und ein Teil von vielen Mineralen ist.

Die meisten chemischen Industrieanwendungen des Kaliums verwenden die relativ hohe Löslichkeit in Wasser von Kalium-Zusammensetzungen wie Kalium-Seifen. Kalium-Metall hat nur einige spezielle Anwendungen, in den meisten chemischen Reaktionen durch Natriumsmetall ersetzt werden.

Kalium-Ionen sind für die Funktion aller lebenden Zellen notwendig. Kalium-Ion-Verbreitung ist ein Schlüsselmechanismus in der Nervenübertragung, und die Kalium-Erschöpfung in Tieren, einschließlich Menschen, läuft auf verschiedene Herzfunktionsstörungen hinaus. Kalium wird in besonders hohen Konzentrationen innerhalb von Pflanzenzellen gefunden, und in einer Mischdiät wird es größtenteils in Früchten konzentriert. Die hohe Konzentration des Kaliums in Werken, die mit verhältnismäßig niedrigen Beträgen von Natrium dort vereinigt sind, ist darauf hinausgelaufen, dass Kalium von Kali, der Asche von Werken zuerst isoliert wird, dem Element seinen Namen gebend. Aus demselben Grund entleert schwere Getreide-Produktion schnell Böden des Kaliums, und landwirtschaftliche Dünger verbrauchen 95 % des globalen Kaliums chemische Produktion.

Eigenschaften

Physisch

Kalium-Atome haben 19 Elektronen, der ein mehr ist als die äußerst stabile Konfiguration von Argon. Ein Kalium-Atom wird so viel mit größerer Wahrscheinlichkeit das "Extra"-Elektron verlieren als, dasjenige zu gewinnen; jedoch sind die alkalide Ionen, K, bekannt. Wegen der niedrigen ersten Ionisationsenergie (418.8 kJ/mol) verliert das Kalium-Atom leicht ein Elektron und oxidiert in den monopositiven cation, K. Dieser Prozess verlangt so wenig Energie, dass Kalium durch atmosphärischen Sauerstoff sogleich oxidiert wird. Im Gegensatz, die zweite Ionisationsenergie, ist sehr hoch (3052 kJ/mol), weil die Eliminierung von zwei Elektronen die stabile edle elektronische Gaskonfiguration bricht. Kalium bildet deshalb Zusammensetzungen mit dem Oxydationsstaat +2 (oder höher) nicht sogleich.

Kalium ist das zweite am wenigsten dichte Metall nach Lithium. Es ist ein weicher Festkörper, der einen niedrigen Schmelzpunkt hat und mit einem Messer leicht geschnitten werden kann. Frisch ist Kürzungskalium anscheinend silberfarben, aber es beginnt, zum Grau trübe zu werden, sofort ausgestellt zu lüften. In einem Flamme-Test strahlen Kalium und seine Zusammensetzungen eine lila Farbe mit einer Maximalemissionswellenlänge von 766.5 nm aus (sieh Film unten).

Chemisch

Kalium ist ein äußerst aktives Metall, das gewaltsam mit Sauerstoff und Wasser in Luft reagiert. Mit Sauerstoff wandelt es sich zu Kalium-Peroxyd und mit Wasserätzkali um. Die Reaktion des Kaliums mit Wasser ist wegen seines gewaltsamen exothermic Charakters und der Produktion von Wasserstoffbenzin gefährlich. Wasserstoff reagiert wieder mit atmosphärischem Sauerstoff, Wasser erzeugend, das mit dem restlichen Kalium reagiert. Diese Reaktion verlangt nur Spuren von Wasser; wegen dessen, Kaliums und seiner flüssigen Legierung mit Natrium — sind NaK — starke Sikkative, die verwendet werden können, um Lösungsmittel vor der Destillation auszutrocknen.

Wegen der Empfindlichkeit des Kaliums zu Wasser und Luft sind die Reaktionen nur in der trägen Atmosphäre, wie Argon-Benzin das Verwenden luftfreier Techniken möglich. Kalium reagiert mit den meisten Kohlenwasserstoffen, wie Mineralöl oder Leuchtpetroleum nicht. Es löst sich sogleich in flüssigem Ammoniak, bis zu 480 g pro 1000 g von Ammoniak an 0 °C auf. Abhängig von der Konzentration ist der Salmiakgeist zu gelb blau, und ihr elektrisches Leitvermögen ist diesem von flüssigen Metallen ähnlich. In einer reinen Lösung reagiert Kalium langsam mit Ammoniak, um KNH zu bilden, aber diese Reaktion wird durch Minutenbeträge von Übergang-Metallsalzen beschleunigt. Es kann die Salze auf das Metall reduzieren; Kalium wird häufig als der reductant in der Vorbereitung fein geteilter Metalle von ihren Salzen durch die Methode von Rieke verwendet. Zum Beispiel verwendet die Vorbereitung von Magnesium von Rieke Kalium als der reductant:

:MgCl + 2 K  Mg + 2 KCl

Zusammensetzungen

Der einzige allgemeine Oxydationsstaat für das Kalium ist +1. Kalium-Metall ist ein starkes abnehmendes Reagenz, das zum monopositiven cation, K leicht oxidiert wird. Einmal oxidiert ist es sehr stabil und schwierig, zurück zum Metall abzunehmen.

Ätzkali reagiert sogleich mit dem Kohlendioxyd, um Pottasche zu erzeugen und wird verwendet, um Spuren des Benzins von Luft zu entfernen. Im Allgemeinen haben Kalium-Zusammensetzungen ausgezeichnete Wasserlöslichkeit infolge der hohen Hydratationsenergie des K Ions. Das Kalium-Ion ist in Wasser farblos und ist sehr schwierig sich niederzuschlagen; mögliche Niederschlag-Methoden schließen Reaktionen mit Natrium tetraphenylborate, hexachloroplatinic Säure und Natrium cobaltinitrite ein.

Kalium oxidiert schneller als die meisten Metalle und Form-Oxyde mit Obligationen des Sauerstoff-Sauerstoffes, wie alle alkalischen Metalle außer Lithium tun. Drei Arten werden während der Reaktion gebildet: Kalium-Oxyd, Kalium-Peroxyd und Kalium-Superoxyd, die drei verschiedene Sauerstoff-basierte Ionen enthalten: Oxyd , Peroxyd , und Superoxyd . Die letzten zwei Arten, besonders das Superoxyd, sind selten und werden nur in der Reaktion mit sehr electropositive Metalle gebildet; diese Arten enthalten Sauerstoff — Sauerstoff-Obligationen. Das ganze Kalium — wie man bekannt, reagiert Sauerstoff binäre Zusammensetzungen mit Wasser gewaltsam, Ätzkali bildend. Diese Zusammensetzung ist ein sehr starkes Alkali, und 1.21 Kg davon können nicht weniger als einen Liter Wasser auflösen.

In der wässrigen Lösung

Kalium-Zusammensetzungen sind normalerweise hoch ionisch, und so sind die meisten von ihnen in Wasser auflösbar. Die Hauptarten in Wasser sind die aquo Komplexe [K (HO)] wo n = 6 und 7. Einige von den wenigen Salzen, die schlecht auflösbar sind, schließen Kalium tetraphenylborate, Kalium hexachloroplatinate und Kalium cobaltinitrite ein.

Isotope

Es gibt 24 bekannte Isotope des Kaliums, von denen drei natürlich vorkommen: K (93.3 %), K (0.0117 %) und K (6.7 %). Natürlich das Auftreten K hat eine Halbwertzeit 1.250×10 Jahre. Es verfällt zu stabilem Ar durch die Elektronfestnahme oder Positron-Emission (11.2 %) oder zu stabilem Ca durch den Beta-Zerfall (88.8 %).

Der Zerfall von K zu Ar ermöglicht eine allgemein verwendete Methode, um auf Felsen zu datieren. Die herkömmliche K-Ar-Datierung auf Methode hängt ab in der Annahme, dass die Felsen kein Argon zur Zeit der Bildung enthalten haben, und dass das ganze nachfolgende radiogenic Argon (d. h., Ar) quantitativ behalten wurde. Auf Minerale wird durch das Maß der Konzentration des Kaliums und des Betrags von radiogenic Ar datiert, der angewachsen hat. Die Minerale, denen am besten für die Datierung angepasst wird, schließen biotite, Moskowiter, metamorphen hornblende und vulkanischen Feldspaten ein; auf ganze Felsen-Proben von vulkanischen Flüssen und seichtem instrusives kann auch datiert werden, wenn sie unverändert sind. Außerhalb der Datierung sind Kalium-Isotope als Leuchtspurgeschosse in Studien der Verwitterung und für Rad fahrende Nährstudien verwendet worden, weil Kalium ein für das Leben erforderlicher Makronährstoff ist

K kommt im natürlichen Kalium (und so in etwas kommerziellem Salz-Ersatz) in der genügend Menge vor, dass große Taschen jenes Ersatzes als eine radioaktive Quelle für Klassenzimmer-Demonstrationen verwendet werden können. In gesunden Tieren und Leuten vertritt K die größte Quelle der Radioaktivität, größer sogar als C. In einem menschlichen Körper der 70-Kg-Masse verfallen ungefähr 4,400 Kerne von K pro Sekunde. Die Tätigkeit des natürlichen Kaliums ist 31 Bq/g.

Entwicklung und Ereignis

Kalium wird im Weltall durch nucleosynthesis von leichteren Atomen gebildet. Die stabile Form des Kaliums wird in Supernova über den explosiven Sauerstoff verbrennenden Prozess geschaffen.

Elementares Kalium kommt in der Natur nicht vor, weil es gewaltsam mit Wasser reagiert (sieh Abteilungsvorsichtsmaßnahmen unten). Als verschiedene Zusammensetzungen setzt Kalium ungefähr 2.6 % des Gewichts der Kruste der Erde zusammen und ist das siebente reichlichste Element, ähnlich in Hülle und Fülle Natrium an etwa 1.8 % der Kruste. Im Meerwasser ist das Kalium an 0.39 g/L (0.039 wt/v %) viel weniger reichlich als Natrium an 10.8 g/L (1.08 wt/v %).

Mondstein (Kalium-Feldspat) ist ein allgemeines sich felsformendes Mineral. Granit enthält zum Beispiel 5-%-Kalium, das ganz über dem Durchschnitt in der Kruste der Erde ist. Sylvite (KCl), carnallite (KCl · MgCl · 6 (HO)), kainite (MgSO · KCl · 3HO) und langbeinite (MgSO · KSO)) sind die Minerale, die in großen Evaporite-Ablagerungen weltweit gefunden sind. Die Ablagerungen zeigen häufig Schichten, die mit dem am wenigsten auflösbaren am Boden und dem am meisten auflösbaren auf der Spitze anfangen. Ablagerungen des Salpeters (Kalium-Nitrat) werden durch die Zergliederung des organischen Materials im Kontakt angenehm größtenteils in Höhlen gebildet; wegen der guten Wasserlöslichkeit des Salpeters verlangt die Bildung von größeren Ablagerungen spezielle Umweltbedingungen.

Geschichte

Weder elementares Kalium noch Kalium-Salze (als getrennte Entitäten von anderen Salzen) waren in römischen Zeiten bekannt, und der lateinische Name des Elements ist lateinisch, aber ziemlich neo lateinisch nicht Klassisch. Der lateinische Name kalium wurde vom Wort "Alkali" genommen, das der Reihe nach aus al-qalyah "Pflanzenasche gekommen ist." Das ähnlich klingende englische Begriff-Alkali ist von dieser derselben Wurzel (das Kalium in Modernem Standardarabisch ist būtāsyūm).

Der englische Name für das Element-Kalium kommt aus dem Wort "Kali", sich auf die Methode beziehend, durch die Kali - das Durchfiltern der Asche von verbranntem Holz oder Baumblättern und dem Abdampfen der Lösung in einem Topf erhalten wurde. Kali ist in erster Linie eine Mischung von Kalium-Salzen, weil Werke wenig oder keinen Natriumsinhalt haben, und der Rest eines Hauptmineralinhalts eines Werks aus Kalzium-Salzen der relativ niedrigen Löslichkeit in Wasser besteht. Während Kali verwendet worden ist, seit alten Zeiten, wie man verstand, war es für den grössten Teil seiner Geschichte keine im Wesentlichen verschiedene Substanz von Natriumsmineralsalzen. Georg Ernst Stahl hat experimentelle Beweise erhalten, die ihn dazu gebracht haben, den grundsätzlichen Unterschied von Natrium und Kalium-Salzen 1702 vorzuschlagen, und Henri Louis Duhamel du Monceau im Stande gewesen ist, diesen Unterschied 1736 zu beweisen. Die genaue chemische Zusammensetzung des Kaliums und der Natriumszusammensetzungen und des Status als chemisches Element des Kaliums und Natriums, war dann nicht bekannt, und so hat Antoine Lavoisier wirklich das Alkali in seine Liste von chemischen Elementen 1789 eingeschlossen.

Kalium-Metall wurde zuerst 1807 in England von Herrn Humphry Davy isoliert, der es von Ätzkali (KOH) durch den Gebrauch der Elektrolyse des geschmolzenen Salzes mit dem kürzlich entdeckten Voltaic-Stapel abgeleitet hat. Kalium war das erste Metall, das durch die Elektrolyse isoliert wurde. Später in demselben Jahr hat Davy Förderung des Metallnatriums von einer Mineralableitung (Ätznatron, NaOH oder Lauge) aber nicht ein Pflanzensalz durch eine ähnliche Technik gemeldet, demonstrierend, dass die Elemente, und so die Salze, verschieden sind. Obwohl die Produktion des Kaliums und Natriumsmetalls gezeigt haben sollte, dass beide Elemente sind, hat es Zeit in Anspruch genommen, bevor diese Ansicht allgemein akzeptiert wurde.

Seit langem waren die einzigen bedeutenden Anwendungen für Kali die Produktion des Glases, des Bleichmittels und der Seife. Kalium-Seifen von Tierfetten und Pflanzenöl wurden besonders geschätzt, als sie dazu geneigt haben, mehr wasserlöslich zu sein, und der weicheren Textur, und als Kriechereien bekannt waren. Die Entdeckung durch Justus Liebig 1840, dass Kalium ein notwendiges Element für Werke ist, und dass die meisten Typen von Boden an Kalium Mangel haben, hat einen steilen Anstieg in der Nachfrage nach Kalium-Salzen verursacht. Die Holzasche von Tannenbäumen wurde als eine Kalium-Salz-Quelle für Dünger am Anfang verwendet, aber, mit der Entdeckung 1868 Mineralablagerungen, die Kaliumchlorid in der Nähe von Staßfurt, Deutschland enthalten, hat die Produktion von Kalium enthaltenden Düngern an einer Industrieskala begonnen. Andere Kali-Ablagerungen wurden entdeckt, und vor den 1960er Jahren ist Kanada der dominierende Erzeuger geworden.

Kommerzielle Produktion

Kalium-Salze wie carnallite, langbeinite, polyhalite, und sylvite bilden umfassende Ablagerungen im alten See und den Meeresböden, Förderung von Kalium-Salzen in diesen Umgebungen gewerblich lebensfähig machend. Die Hauptquelle des Kaliums - Kalis - wird in Kanada, Russland, Weißrussland, Deutschland, Israel, den Vereinigten Staaten, dem Jordan und den anderen Plätzen um die Welt abgebaut. Die ersten abgebauten Ablagerungen wurden in der Nähe von Staßfurt, Deutschland, aber die Ablagerungsspanne von Großbritannien über Deutschland in Polen gelegen. Sie werden im Zechstein gelegen und wurden in der Mitte zu Spätem Permian abgelegt. Die größten jemals gefundenen Ablagerungen liegen 1000 Meter um 3000 Fuß unter der Oberfläche der kanadischen Provinz von Saskatchewan. Die Ablagerungen werden in im Mittleren Bewohner von Devonshire erzeugter Elk Point Group gelegen. Saskatchewan, wo mehrere große Gruben seit den 1960er Jahren funktioniert haben, hat für den Gebrauch des Einfrierens von nassen Sanden den Weg gebahnt (die Bildung von Blairmore), um meinigen Wellen durch sie zu steuern. Die Hauptkali-Bergwerksgesellschaft in Saskatchewan ist Potash Corporation von Saskatchewan. Das Wasser des Toten Meeres wird durch Israel und den Jordan als eine Quelle für Kali verwendet, während die Konzentration in normalen Ozeanen für die kommerzielle Produktion zu niedrig ist.

Mehrere Methoden werden angewandt, um die Kalium-Salze von den gegenwärtigen Natriums- und Magnesium-Zusammensetzungen zu trennen. Die am meisten verwendete Methode ist, einige Zusammensetzungen hinabzustürzen, die sich auf den Löslichkeitsunterschied der Salze bei verschiedenen Temperaturen verlassen. Die elektrostatische Trennung der Boden-Salz-Mischung wird auch in einigen Gruben verwendet. Die resultierende Natriums- und Magnesium-Verschwendung wird entweder Untergrundbahn versorgt oder in Schlacke-Haufen angehäuft. Die meisten abgebauten Kalium-Minerale enden als Kaliumchlorid nach der Verarbeitung. Die Mineralindustrie bezieht sich auf das Kaliumchlorid entweder als Kali, muriate Kalis, oder einfach als MOPP.

Reiner Kalium-Blechkanister, durch die Elektrolyse seines Hydroxyds in einem Prozess isoliert werden, der sich wenig seit Davy geändert hat. Obwohl der Elektrolyse-Prozess entwickelt und in der Industrieskala in den 1920er Jahren verwendet wurde, ist die Thermalmethode durch das Reagieren von Natrium mit dem Kaliumchlorid in einer chemischen Gleichgewicht-Reaktion die dominierende Methode in den 1950er Jahren geworden. Die Produktion der Natriumskalium-Legierung ist durch das Ändern der Reaktionszeit und des Betrags von in der Reaktion verwendetem Natrium möglich. Der Griesheimer-Prozess, der die Reaktion des Kalium-Fluorids mit dem Kalzium-Karbid verwendet, wurde auch verwendet, um Kalium zu erzeugen.

:Na + KCl  NaCl + K (Thermalmethode)

:2 KF + CaC  2K + CaF + 2 C (Prozess von Griesheimer)

Kalium-Metall des Reagens-Ranges hat ungefähr 10.00 $/hämmere ($ 22/Kg), 2010 wenn gekauft, in Tonne-Mengen gekostet. Niedrigeres Reinheitsmetall ist beträchtlich preiswerter. Der Markt ist wegen der Schwierigkeit der langfristigen Lagerung des Metalls flüchtig. Es muss unter einer trockenen trägen Gasatmosphäre oder wasserfreiem Mineralöl versorgt werden, um die Bildung einer Oberflächenschicht von Kalium-Superoxyd zu verhindern. Dieses Superoxyd ist ein druckempfindlicher Explosivstoff, der, wenn gekratzt, explodieren wird. Die resultierende Explosion wird gewöhnlich ein Feuer legen, das schwierig ist auszulöschen.

Biologische Rolle

Biochemische Funktion

Kalium ist das achte oder neunte allgemeinste Element durch die Masse (0.2 %) im menschlichen Körper, so dass ein 60-Kg-Erwachsener insgesamt ungefähr 120 g des Kaliums enthält. Der Körper hat fast so viel Kalium wie Schwefel und Chlor, und nur das Hauptmineralkalzium und der Phosphor sind reichlicher.

Kalium cations ist im Neuron wichtig (Gehirn und Nerv) Funktion, und im Beeinflussen osmotischen Gleichgewichtes zwischen Zellen und der zwischenräumlichen Flüssigkeit, mit ihrem Vertrieb hat in allen Tieren vermittelt (aber nicht in allen Werken) durch den so genannten Na +/K pumpen +-ATPase. Diese Ion-Pumpe verwendet ATP, um drei Natriumsionen aus der Zelle und zwei Kalium-Ionen in die Zelle zu pumpen, so einen elektrochemischen Anstieg über die Zellmembran schaffend. Außerdem sind die hoch auswählenden Kalium-Ion-Kanäle (die tetramers sind) für die Hyperpolarisation in zum Beispiel Neuronen entscheidend, nachdem ein Handlungspotenzial angezündet wird. Der am meisten kürzlich aufgelöste Kalium-Ion-Kanal ist KirBac3.1, der insgesamt fünf Kalium-Ion-Kanäle (KcsA, KirBac1.1, KirBac3.1, KvAP und MthK) mit einer entschlossenen Struktur gibt. Alle fünf sind von prokaryotic Arten.

Kalium kann durch den Geschmack entdeckt werden, weil es drei der fünf Typen von Geschmack-Sensationen gemäß der Konzentration auslöst. Verdünnte Lösungen von Kalium-Ionen schmecken süß, gemäßigte Konzentrationen in Milch und Säften erlaubend, während höhere Konzentrationen immer bitterer/alkalischer, und schließlich auch salzig zum Geschmack werden. Die vereinigte Bitterkeit und Salzigkeit von Lösungen des hohen Kaliums machen Kalium-Ergänzung der hohen Dosis durch Flüssigkeitsgetränke eine Schmackhaftigkeitsherausforderung.

Membranenpolarisation

Kalium ist auch im Verhindern der Muskelzusammenziehung und dem Senden aller Nervenimpulse in Tieren durch Handlungspotenziale wichtig. Durch die Natur ihrer elektrostatischen und chemischen Eigenschaften, K Ionen sind größer als Ionen von Na, und Ion-Kanäle und Pumpen in Zellmembranen können zwischen den zwei Typen von Ionen unterscheiden, aktiv pumpend oder passiv einem der zwei Ionen erlaubend, zu gehen, während sie den anderen blockieren.

Eine Knappheit am Kalium in Körperflüssigkeiten kann eine potenziell tödliche Bedingung bekannt als hypokalemia verursachen, normalerweise sich aus dem Erbrechen, der Diarrhöe und/oder vergrößertem diuresis ergebend. Mangel-Symptome schließen Muskelschwäche ein, paralytischer ileus, ECG Abnormitäten, hat Reflexantwort und in strengen Fällen Atmungslähmung, alkalosis und Herzarrhythmia vermindert.

Filtrieren und Ausscheidung

Kalium ist ein wesentlicher Mineralmikronährstoff in der menschlichen Nahrung; es ist der größere cation (positives Ion) Innentierzellen, und es ist so im Aufrechterhalten von Flüssigkeit und Elektrolyt-Gleichgewicht im Körper wichtig. Natrium setzt die meisten cations von Plasma an einer Bezugsreihe von ungefähr 145 mmol/L (3.345 g) (1mmol/L = 1mEq/L) zusammen, und Kalium setzt den grössten Teil der Zellflüssigkeit cations an ungefähr 150 mmol/L (4.8 g) zusammen. Plasma wird durch den glomerulus der Nieren in enormen Beträgen, ungefähr 180 Liter pro Tag durchgesickert. So werden 602 g von Natrium und 33 g des Kaliums jeden Tag gefiltert. Alle außer den 1-10 g von Natrium und den 1-4 g des Kaliums, um wahrscheinlich in der Diät zu sein, müssen wiederabsorbiert werden. Natrium muss auf solch eine Weise wiedervertieft sein wie, um das Blutvolumen genau Recht und den osmotischen richtigen Druck zu halten; Kalium muss auf solch eine Weise wiedervertieft sein wie, um Serum-Konzentration so nahe zu behalten, wie möglich zu 4.8 mmol/L (ungefähr 0.190 g/L). Natriumspumpen in den Nieren müssen immer funktionieren, um Natrium zu erhalten. Kalium muss manchmal auch erhalten werden, aber, weil der Betrag des Kaliums im Plasma sehr klein ist und ist die Lache des Kaliums in den Zellen ungefähr dreißigmal so groß, die Situation ist für das Kalium nicht so kritisch. Da Kalium passiv im Gegenfluss zu Natrium als Antwort auf einen offenbaren (aber nicht wirklich) Gleichgewicht von Donnan bewegt wird, kann der Urin unter der Konzentration des Kaliums im Serum außer manchmal durch aktiv excreting Wasser am Ende der Verarbeitung nie sinken. Kalium wird zweimal verborgen und hat dreimal wiederabsorbiert, bevor der Urin das Sammeln tubules erreicht. An diesem Punkt hat es gewöhnlich über dieselbe Kalium-Konzentration wie Plasma. Am Ende der Verarbeitung wird Kalium noch einmal verborgen, wenn die Serum-Niveaus zu hoch sind.

Wenn Kalium von der Diät entfernt würde, dort würde eine minimale Pflichtniereausscheidung von ungefähr 200 Mg pro Tag bleiben, wenn sich das Serum zu 3.0-3.5 mmol/L in ungefähr einer Woche neigt, und völlig nie abgeschnitten werden kann, hypokalemia und sogar Tod hinauslaufend.

Das Kalium bewegt sich passiv durch Poren in der Zellmembran. Wenn sich Ionen durch Pumpen bewegen, gibt es ein Tor in den Pumpen auf beiden Seiten der Zellmembran, und nur ein Tor kann sofort offen sein. Infolgedessen werden etwa 100 Ionen durch pro Sekunde gezwungen. Poren haben nur ein Tor, und dort kann nur eine Art des Ions durch an 10 Millionen zu 100 Millionen Ionen pro Sekunde strömen. Die Poren verlangen Kalzium, um sich zu öffnen, obwohl es gedacht wird, dass das Kalzium rückwärts durch das Blockieren von mindestens einer der Poren arbeitet. Gruppen von Carbonyl innerhalb der Pore auf den Aminosäuren ahmen die Wasserhydratation nach, die in der Wasserlösung durch die Natur der elektrostatischen Anklagen auf vier carbonyl Gruppen innerhalb der Pore stattfindet.

In der Diät

Entsprechende Aufnahme

Eine Kalium-Aufnahme, die genügend ist, um Leben zu unterstützen, kann im Allgemeinen durch das Essen einer Vielfalt von Nahrungsmitteln versichert werden. Klare Fälle des Kalium-Mangels (wie definiert, durch Symptome, Zeichen und unter-normalem Blutniveau des Elements) sind in gesunden Personen selten. Am Kalium reiche Nahrungsmittel schließen Petersilie, ausgetrocknete Aprikosen, Trockenmilch, Schokolade, verschiedene Nüsse (besonders Mandeln und Pistazien), Kartoffeln, Bambus-Schüsse, Bananen, Avocados, Sojabohnen und Kleie ein, obwohl es auch in genügend Mengen in den meisten Früchten, Gemüsepflanzen, Fleisch und Fisch da ist.

Optimale Aufnahme

Epidemiologische Studien und Studien im Tierthema Hypertonie zeigen an, dass Diäten hoch im Kalium die Gefahr der Hypertonie reduzieren und vielleicht (durch einen Mechanismus streichen können, der des Blutdrucks unabhängig ist), und ein mit einer unzulänglichen Thiamin-Aufnahme verbundener Kalium-Mangel Herzkrankheit in Ratten erzeugt hat. Es gibt etwas Debatte bezüglich des optimalen Betrags des diätetischen Kaliums. Zum Beispiel geben die 2004-Richtlinien des Instituts für die Medizin einen DRI von 4,000 Mg des Kaliums an (100 mEq), obwohl die meisten Amerikaner nur Hälfte dieses Betrags pro Tag verbrauchen, der sie formell unzulänglich bezüglich dieser besonderen Empfehlung machen würde. Ebenfalls, in der Europäischen Union, insbesondere in Deutschland und Italien, ist ungenügende Kalium-Aufnahme etwas üblich. Italienische Forscher haben in einer 2011-Meta-Analyse berichtet, dass 1.64 g höher tägliche Aufnahme des Kaliums mit einer um 21 % niedrigeren Gefahr des Schlags vereinigt wurden.

Medizinische Ergänzung und Krankheit

Ergänzungen des Kaliums in der Medizin werden in Verbindung mit Schleife-Diuretika und thiazides, Klassen von Diuretika am weitesten verwendet, die den Körper von Natrium und Wasser befreien, aber haben die Nebenwirkung, auch Kalium-Verlust im Urin zu verursachen. Eine Vielfalt von medizinischen und nichtmedizinischen Ergänzungen ist verfügbar. Kalium-Salze wie Kaliumchlorid können in Wasser aufgelöst werden, aber der salzige/bittere Geschmack von hohen Konzentrationen des Kalium-Ions macht schmackhafte hohe Konzentrationsflüssigkeitsergänzungen schwierig zu formulieren. Typische medizinische ergänzende Dosen erstrecken sich von 10 mmol (400 Mg, über den gleichen einer Tasse von Milch oder. Orangensafts) zu 20 mmol (800 Mg) pro Dosis. Kalium-Salze sind auch in Blöcken oder Kapseln verfügbar, die zu therapeutischen Zwecken formuliert werden, um Kalium zu erlauben, langsam aus einer Matrix, als sehr hohe Konzentrationen des Kalium-Ions durchzufiltern (der neben einem festen Block des Kaliumchlorids vorkommen könnte), kann Gewebe töten, und Verletzung zum gastrischen oder Darmmucosa verursachen. Deshalb werden Nichtvorschrift-Ergänzungskalium-Pillen durch das Gesetz in den Vereinigten Staaten zu nur 99 Mg des Kaliums beschränkt.

Personen, die unter Nierekrankheiten leiden, können nachteilige Gesundheitseffekten darunter ertragen, große Mengen des diätetischen Kaliums zu verbrauchen. Endbühne Nierenmisserfolg-Patienten, die Therapie durch die Nierendialyse erleben, müssen strenge diätetische Grenzen auf der Kalium-Aufnahme als die Nieren beobachten, kontrolliert Kalium-Ausscheidung, und die Zunahme von Blutkonzentrationen des Kaliums (hyperkalemia) kann tödlichen Herzarrhythmia auslösen.

Anwendungen

Dünger

Kalium-Ionen sind ein wesentlicher Bestandteil der Pflanzennahrung und werden in den meisten Boden-Typen gefunden. Sie werden als ein Dünger in der Landwirtschaft, dem Gartenbau und der hydroponic Kultur in der Form des Chlorids (KCl), Sulfat , oder Nitrat verwendet. Landwirtschaftliche Dünger verbrauchen 95 % des globalen Kaliums chemische Produktion, und ungefähr 90 % dieses Kaliums werden als KCl geliefert. Der Kalium-Inhalt von den meisten Werken erstreckt sich von 0.5 % bis 2 % des geernteten Gewichts von Getreide, herkömmlich ausgedrückt als Betrag dessen. Moderne ertragsreiche Landwirtschaft hängt von Düngern ab, um das an der Ernte verlorene Kalium zu ersetzen. Die meisten landwirtschaftlichen Dünger enthalten Kaliumchlorid, während Kalium-Sulfat für mit dem Chlorid empfindliche Getreide oder Getreide verwendet wird, die höheren Schwefel-Inhalt brauchen. Das Sulfat wird größtenteils durch die Zergliederung der komplizierten Minerale kainite erzeugt (MgSO · KCl · 3HO) und langbeinite (MgSO · KSO). Nur ganz wenige Dünger enthalten Kalium-Nitrat. 2005 wurden ungefähr 93 % der Weltkalium-Produktion durch die Dünger-Industrie verbraucht.

Essen

Das Kalium cation ist ein Nährstoff, der für das menschliche Leben und die Gesundheit notwendig ist. Kaliumchlorid wird als ein Ersatz für Tabellensalz von denjenigen verwendet, die suchen, Natriumsaufnahme zu reduzieren, um Hypertonie zu kontrollieren. Der USDA verzeichnet Tomate-Teig, Orangensaft, Rübengrüne, weiße Bohnen, Kartoffeln, Bananen und viele andere gute diätetische Quellen des Kaliums, das in der hinuntersteigenden Ordnung gemäß dem Kalium-Inhalt aufgereiht ist.

Kalium-Natrium tartrate (KNaCHO, Salz von Rochelle) ist der Hauptbestandteil von Backpulver; es wird auch im silvering von Spiegeln verwendet. Kalium bromate ist ein starkes Oxydationsmittel (E924), verwendet, um Geld-Kraft und Anstieg-Höhe zu verbessern. Kalium bisulfite wird als ein Nahrungsmittelkonservierungsmittel, zum Beispiel in Wein und Bierbilden (aber nicht in Fleisch) verwendet. Es wird auch verwendet, um Textilwaren und Stroh, und im Gerben von Leder zu bleichen.

Industriell

Hauptkalium-Chemikalien sind Ätzkali, Pottasche, Kalium-Sulfat und Kaliumchlorid. Megatonnen dieser Zusammensetzungen werden jährlich erzeugt.

Ätzkali ist eine starke Basis, die in der Industrie verwendet wird, um starke und schwache Säuren für neutral zu erklären, pH zu kontrollieren und Kalium-Salze zu verfertigen. Es ist auch an saponify Fette und Öle, in Industriereinigern, und in Hydrolyse-Reaktionen zum Beispiel esters gewöhnt.

Kalium-Nitrat (KNO) oder Salpeter werden bei natürlichen Quellen wie Guano und evaporites erhalten oder über den Prozess von Haber verfertigt; es ist der oxidant in Schießpulver (schwarzes Puder) und ein wichtiger landwirtschaftlicher Dünger. Kaliumzyanid (KCN) wird industriell verwendet, um kupferne und Edelmetalle, in besonderem Silber und Gold, durch das Formen von Komplexen aufzulösen. Seine Anwendungen schließen Goldbergwerk, Galvanik und electroforming dieser Metalle ein; es wird auch in der organischen Synthese verwendet, um nitriles zu machen. Pottasche (oder Kali) wird in der Fertigung von Glas, Seife, Farbfernsehen-Tuben, Leuchtstofflampen, Textilfärbemitteln und Pigmenten verwendet. Kalium-Permanganat (KMnO) ist ein Oxidieren, Bleiche und Reinigungssubstanz und wird für die Produktion des Saccharins verwendet. Chlorsaures Kalium-Salz (KClO) wird zu Matchs und Explosivstoffen hinzugefügt. Kalium-Bromid (KBr) wurde früher als ein Beruhigungsmittel und in der Fotografie verwendet.

Kalium-Chromat (KCrO) wird in Tinten, Färbemitteln, Flecke (hellgelblich-rote Farbe) verwendet; in Explosivstoffen und Feuerwerk; im Gerben von Leder, in Fliegenfänger und Sicherheitsmatchs, aber ganzem diesem Gebrauch sind wegen der Eigenschaften der Chromat-Ion-Eindämmung aber nicht Kalium-Ionen.

Nische-Gebrauch

Kalium-Zusammensetzungen sind so durchdringend, dass Tausende vom kleinen Gebrauch im Platz sind. Der Superoxyd-KO ist ein Orangenfestkörper, der als eine tragbare Quelle von Sauerstoff und einem Kohlendioxyd-Absorber handelt. Es wird in Atmungssystemen in Gruben, Unterseebooten und Raumfahrzeug weit verwendet, weil man weniger Volumen braucht als der gasartige Sauerstoff.

: 4 KO + 2 CO  2 KCO + 3 O

Kalium cobaltinitrite wird als das Pigment des Künstlers unter dem Namen von Aureolin oder gelbem Cobalt verwendet.

Laborgebrauch

Eine Legierung von Natrium und Kalium, NaK ist eine Flüssigkeit, die als ein Wärmeübertragungsmedium und ein Sikkativ verwendet ist, um trockene und luftfreie Lösungsmittel zu erzeugen. Es kann auch in der reaktiven Destillation verwendet werden. Die dreifältige Legierung von 12 % Na, 47 % K und 41-%-Cs hat den niedrigsten Schmelzpunkt von 78 °C jeder metallischen Zusammensetzung.

Metallisches Kalium wird in mehreren Typen von Magnetometern verwendet.

Vorsichtsmaßnahmen

Kalium reagiert sehr gewaltsam mit Wasserproduzieren-Ätzkali (KOH) und Wasserstoffbenzin.

:2 K (s) + 2 HO (l)  2 KOH (aq) + H  (g)

Diese Reaktion ist exothermic und veröffentlicht genug Hitze, um den resultierenden Wasserstoff zu entzünden. Es kann der Reihe nach in Gegenwart von Sauerstoff explodieren. Ätzkali ist ein starkes Alkali, das Hautbrandwunden verursacht. Fein geteiltes Kalium wird sich in Luft bei der Raumtemperatur entzünden. Das Hauptteil-Metall wird sich in Luft, wenn geheizt, entzünden. Weil seine Dichte 0.89 g/cm, brennende Kalium-Hin- und Herbewegungen in Wasser ist, das es zu atmosphärischem Sauerstoff ausstellt. Viele allgemeine Feuerauslöschen-Agenten, einschließlich Wassers, entweder sind unwirksam oder machen ein Kalium-Feuer schlechter. Stickstoff, Argon, Natriumchlorid (Tabellensalz), Natriumkarbonat (Soda-Asche), und Silikondioxyd (Sand) sind wirksam, wenn sie trocken sind. Eine Klasse D trockene für Metallfeuer entworfene Puder-Feuerlöscher ist auch wirksam. Diese Agenten berauben das Feuer von Sauerstoff und kühlen das Kalium-Metall ab.

Kalium reagiert gewaltsam mit Halogenen und wird in Gegenwart von Brom explodieren. Es reagiert auch explosiv mit Schwefelsäure. Während des Verbrennens bildet Kalium Peroxyde und Superoxyde. Diese Peroxyde können gewaltsam mit organischen Zusammensetzungen wie Öle reagieren. Sowohl Peroxyde als auch Superoxyde können explosiv mit dem metallischen Kalium reagieren.

Weil Kalium mit der Wasserdampf-Gegenwart in der Luft reagiert, wird es gewöhnlich unter wasserfreiem Mineralöl oder Leuchtpetroleum versorgt. Verschieden von Lithium und Natrium, jedoch, sollte Kalium nicht unter Öl für den längeren versorgt werden als 6 Monate, wenn in einem trägen (Sauerstoff frei) Atmosphäre, oder unter dem Vakuum. Nach der verlängerten Lagerung in Luft können sich gefährliche mit dem Stoß empfindliche Peroxyde auf dem Metall und unter dem Deckel des Behälters formen, und können nach der Öffnung explodieren.

Wegen der hoch reaktiven Natur von Kalium-Metall muss es mit der großen Sorge, mit dem vollen Haut- und Augenschutz und vorzugsweise einer gegen die Explosion widerstandsfähigen Barriere zwischen dem Benutzer und dem Metall behandelt werden. Die Nahrungsaufnahme von großen Beträgen von Kalium-Zusammensetzungen kann zu hyperkalemia führen, der stark das kardiovaskuläre System beeinflusst. Kaliumchlorid wird in den Vereinigten Staaten für die Todesstrafe über die tödliche Einspritzung verwendet.

Siehe auch

Bibliografie