Kalium

Synonym

  • Potassium [engl.]

Übersicht

Medizin

Typ

  • Elektrolyt

Arzneimittelinteraktionen

Normbereich

  • 3,5 - 5,5 mmol/l

Stoffwechselstörungen

Physiologie

Typ

  • Elektrolyt

Mangelerscheinungen

  • Abgeschlagenheitsgefühl, Apathie
  • Körperliche Schwäche, Muskelschwäche
  • Lähmungserscheinungen, v.a. der Darmmuskulatur
  • Nierenfunktionsstörungen (z.B. verringertes Konzentrierungsvermögen)
  • Hypotonie, Herzrhythmusstörungen
  • Verminderte Magensäureproduktion
  • Magenatonie, Obstipation
  • Erhöhte Ödemneigung

Chemie

Allgemeine Eigenschaften

Formelzeichen K
Ordnungszahl 19
Isotope [%] 39K - 93,2581
40K - 0,0117 (1,277 · 109 a -> 40Ar / 40Ca)
41K - 6,7302
42K - künstlich (12,36 h -> 40Ar / 40Ca)

Chemische Eigenschaften

Elektronegativität nach Pauling (Oxidationsstufe) 0,82 (I)
Elektronenkonfiguration 1s22s22p63s23p64s1
Oxidationszahlen +1
bevorzugt +1

Physikalische Eigenschaften

Mittlere Atommasse [u] 39,0983 ± 1
Dichte [g/cm3] 0,862
Schmelztemperatur [°C] 63,25
Siedetemperatur [°C] 760
Härte [Mohs] 0,5
Atomradius [pm] 227,2
Ionenradius [pm] (bei Ladung bzw. Oxidationszahl) 138 (1+)
1. Ionisierungsenergie [kJ/mol] (bei 25 °C) 425

Sonstige Eigenschaften

  • Kalium ist ein sehr weiches, leicht schneidbares Metall.
  • Seine frischen Schnittflächen sind silbrigblau glänzend und überziehen sich rasch mit einer matten Oxidschicht.
  • Um die Oxidation zu verhindern, wird Kalium unter Petroleum aufbewahrt.
  • Kalium ist äußerst reaktionsfähig; mit den meisten Nichtmetallen reagiert es sofort.
  • Die Reaktion mit Wasser (sogar mit Eis) ist äußerst lebhaft. Es entstehen Kaliumhydroxid und Wasserstoff. Durch die Reaktionswärme wird der Wasserstoff sofort entzündet und verbrennt mit (aufgrund mitgerissener Kaliumdämpfe) rotvioletter Flamme.

Geschichtliches

  • Der Name leitet sich vom arabischen al qualiy ("Pottasche") ab.

Vorkommen

  • Kalium kommt aufgrund seiner hohen Reaktivität in der Natur nur in Form seiner Verbindungen vor.
  • Wichtigste Quellen für Kalium sind Kalisalzlager, in denen sich vorwiegend Kaliumchlorid als Sylvinit (KCl), aber auch als Doppelsalze wie Carnallit (KMgCl3 · 6 H2O) und Kainit (KMgCl(SO4) · 3 H2O) finden.
  • Da der Boden Kaliumverbindungen im Unterschied zu Natriumverbindungen stärker absorbiert, ist der Gehalt an Kaliumchlorid im Meerwasser ungefähr 40mal geringer als der an Natriumchlorid.

Verwendung

  • Als Bestandteil von Düngemitteln in Form der Chloride, Sulfate, Nitrate und Hydrogencarbonate
  • Als Grundstoff für weitere chemische Produkte, z.B. KOH
  • Als Bestandteil von Gläsern (K2CO3)
  • Metallisches Kalium wird kaum verwendet, da hier meist auch das billigere und leichter zu verarbeitende Natrium eingesetzt werden kann.

Herstellung

Analytik

Identität

Arzneibuchmethode A

Durchführung
  • Die Lösung von 0,1 g Substanz in 2 ml Wasser R oder 2 ml der vorgeschriebenen Lösung werden verwendet. 
  • Die Lösung wird mit 1 ml Natriumcarbonat-Lösung R versetzt und erhitzt.
  • Dabei und nach Zusatz von 0,05 ml Natriumsulfid-Lösung R zur noch heißen Lösung bildet sich kein Niederschlag. 
  • Wird die Mischung jedoch in einer Eis-Wasser-Mischung abgekühlt und mit 2 ml einer Lösung von Weinsäure R (150 g/L) versetzt, so bildet sich nach einiger Zeit ein weißer, kristalliner Niederschlag.

Arzneibuchmethode B (als Kaliumnatriumhexanitrocobaltat)

Durchführung 
  • Wird eine Lösung von etwa 40 mg Substanz in 1 ml Wasser R oder 1 ml der vorgeschriebenen Lösung mit 1 ml verdünnter Essigsäure R und 1 ml einer frisch hergestellten Lösung von Natriumhexanitrocobaltat(III) R (100 g/L) versetzt, entsteht sofort ein gelber bis orangegelber Niederschlag.
Reaktion

2 K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- K2Na[Co(NO2)6]

Bemerkungen
  • Die Probe muss neutral oder schwach essigsauer sein.

Als Kaliumchlorat

Reaktion

K+ + ClO4- KClO4

Bemerkungen
  • Kaliumchlorat ist in reinem Wasser bei 20  °C zu 1,67 % löslich (0,12 mol/l), bei 100 °C dagegen zu 22,2 % (1,6 mol/l)
  • Der Nachweis ist nicht besonders empfindlich.
  • Man erhitze die Probe mit wenig HCl, filtriere ab und prüfe die Lösung direkt mit HClO4.
  • KClO4 bildet weiße, rhombische, stark lichtbrechende Kristalle.
  • Aufgrund der großen Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit lassen sich relativ gut große Kristalle züchten.

Atomabsorptionsspektrometrie

Atomemissionsspektrometrie

Wellenlängen
  • 769,9 nm (rot)
  • 766,5 nm (rot)
  • 694,0 nm (rot)
  • 404,7 nm (violett)

Grenzprüfung

Arzneibuchmethode

Reaktion

K+ + [B(C6H5)4]- K[B(C6H5)4]

Durchführung
  • 10 ml der vorgeschriebenen Lösung werden mit 2 ml einer frisch hergestellten Lösung von Natriumtetraphenylborat R (10 g/l) versetzt.
  • Die Referenzlösung wird in gleicher Weise mit einer Mischung von 5  ml Kalium-Lösung (20 ppm K) R und 5 ml Wasser R hergestellt.
Bedingung
  • Nach 5 min darf die zu prüfende Lösung nicht stärker getrübt sein, als die Referenzlösung.
Bemerkungen

Biologie

Bemerkungen

  • Bei Pflanzen wirkt Kalium vor allem quellungsfördernd auf die Plasmakolloide.
 

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