Search

Kalium

alkuaine
Argon ← Kalium → Kalsium
Na
↑
K
↓
Rb  
 
 


Yleistä
NimiKalium
TunnusK
Järjestysluku19
Luokkametalli
Lohkos
Ryhmä1, alkalimetalli
Jakso4
Tiheys0,890 · 103 kg/m3
Kovuus0,4 (Mohsin asteikko)
Värihopeisen valkoinen
Löytövuosi, löytäjä1807, Sir Humphry Davy
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)39,0983[1]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)220 (243) pm
Kovalenttisäde196 pm
Van der Waalsin säde275 pm
Orbitaalirakenne[Ar] 4s1
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 8, 1
Hapetusluvut+I
Kiderakennetilakeskinen kuutiollinen (BCC)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuotokiinteä
Sulamispiste336,53 K (63,38 °C)
Kiehumispiste1 032 K (759 °C)
Moolitilavuus45,94 · 10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö76,90 kJ/mol
Sulamislämpö2,321 kJ/mol
Äänen nopeus2000 m/s 293,15 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus0,82 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti0,757 kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus(20 °C) 13,9 · 106 S/m
Lämmönjohtavuus(300 K) 102,5 W/(m·K)
CAS-numero7440-09-7
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Kalium on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on K (lat. kalium), järjestysluku 19 ja CAS-numero 7440-09-7. Kalium on pehmeä hopeanvalkoinen alkalimetalli. Kalium tarkoittaa keskiajan latinassa potaskaa, mutta lähtökohtana on arabian sana "qali" joka tarkoittaa varsinaisesti tuhkaa, mutta kemiallisena terminä emästä, 'alkalia'. (Etuliite al- on arabiassa määräinen artikkeli.)

Muutamissa kielissä, muun muassa englannissa kaliumista käytetään nimitystä potassium. Nimi johtuu sanasta potaska (engl. potash), joka sekin viittaa tuhkaan. Alkuaineen kemiallisena merkkinä käytetään kuitenkin kaikkialla K:ta.

Maatalous- ja lannoitealalla kaliumista ja sen yhdisteistä käytetään yleisesti myös lyhempää nimeä kali. Myös kemiassa nimitystä käytetään joskus, esim. kalialuna.

Ominaisuudet

Kaliumia

Kalium on toiseksi kevyin metalli litiumin jälkeen. Se on jopa vettä kevyempää ja niin pehmeää, että sitä voi leikata veitsellä. Se hapettuu nopeasti, joten sitä säilytetään mineraaliöljyssä.

Kaliumia valmistetaan elektrolysoimalla kaliumkloridia tai kaliumhydroksidia. Kalium reagoi muiden alkalimetallien tavoin kiivaasti veden kanssa muodostaen kaliumhydroksidia ja vetyä: K + H2O → KOH + H2. Tällöin syntyy niin paljon lämpöä, että vapautuva vety voi ilmaan päästyään syttyä palamaan tai jopa räjähtää. Samoin kuin natrium, kalium reagoi kiivaasti myös fluorin ja kloorin kanssa, sekä kuumennettaessa rikin, vedyn ja muiden epämetallien kanssa. Kalium muodostaa yhdisteitä, seoksia ja kiinteitä liuoksia.

Elimistössä

Kalium pitää yllä sähköistä jännitettä hermosolujen solukalvoilla, ja sitä tarvitaan lihasten rakentumiseen ja munuaisissa[2][3].

Radioaktiivisuus

Kaliumilla on kolme luonnossakin esiintyviä isotooppia: 39K, 40K ja 41K. Niistä 40K on radioaktiivinen ja yksi luonnon yleisimmistä radioaktiivisista aineista. Sitä on kaikissa luonnon kaliumpitoisissa aineissa noin 0,0118 % niissä olevan kaliumin määrästä, ja näin ollen sitä on kaikissa elävissä olennoissakin. Muun muassa elintarvikkeena käytettävän ns. mineraalisuolan sisältämän kaliumkloridin radioaktiivisuus on noin 16 000 Bq/kg. Kalium-40:n puoliintumisaika on 1,25 miljardia vuotta, ja se voi hajota kahdella tavalla. Noin 11,2 % siitä hajoaa elektronikaappauksella tai positroniemissiolla (β+-hajoamisella) argoniksi 40Ar, loput 88,8 % taas beetasäteilyä lähettäen kalsiumiksi 40Ca. Nämä molemmat hajoamistuotteet ovat stabiileja. Näiden isotooppien pitoisuusmittauksia voidaan hyödyntää kivien ja kallioiden iänmäärityksessä.

Historia

Kalium osoittautui alkuaineeksi vasta vuonna 1807, jolloin Sir Humphry Davy onnistui elektrolyyttisesti eristämään kaliumin.

Esiintyminen

Kaliumia esiintyy luonnossa merivedessä ja mineraaleissa, kuten maasälvässä, kiilteessä, gneississä ja graniitissa. Tärkeimmät kaliumsuolat ovat sylviitti, sylviniitti, karnaliitti ja kainiitti. Ennen mineraalien löytämistä tuhka oli ainoa kaliumyhdisteiden lähde.

Elimistön kalium esiintyy 99 prosenttisesti solujen sisällä. Suurin osa kaliumista sijaitsee lihassoluissa. Noin 20 prosenttia kaliumista on punasoluissa sekä luiden ja maksan soluissa.[4]

Käyttö

Kalium on erityisen tärkeä kivennäisaine, jota elollinen luonto sekä kasvit ja eläimet tarvitsevat. Niinpä kasviaineita poltettaessa syntyvä tuhka sisältää kaliumkarbonaattia, mutta jonkin verran myös natriumkarbonaattia. Nämä yhdisteet määräävät tuhkan emäksisen luonteen, minkä takia tuhkaa on käytetty puhdistusaineena ja saippuaan raaka-aineena jo kauan.

Kasvilannoitteissa käytetään kaliumia. Kasvit ottavat kaliumin maasta juurillaan K+-ioneina. Kalium säätelee solun osmoottista potentiaalia ja on useiden entsyymien aktivaattori. Kaliumin puute näkyy lehden kärjen ja reunojen solukon kuolemisena.

Kuumennettaessa tai valotettaessa alkalimetalleilla on taipumus irrottaa elektroneja ja tähän perustuu kaliumin käyttö valoherkissä kennoissa.

Kaliumnitraattia eli salpietaria käytetään mustan ruudin valmistukseen. Nykyisin mustaa ruutia käytetään lähinnä ilotulitteissa. Ampuma-aseissa sen ovat korvanneet erilaiset savuttomat ruudit.

Potaskaa eli kaliumkarbonaattia on käytetty lannoitteena ja saippuan ja lasin valmistuksessa. Nykyisin kaliummalmi menee lähes kokonaan lannoitteisiin.

Optimaalinen saanti

Virtsan alhaiset kaliumpitoisuudet korreloivat vahvasti väestön ylikuolleisuuden kanssa. Niillä, joiden virtsasta poistuu vain 1000 mg kaliumia päivässä on havaittu olevan noin kaksinkertainen kuolleisuus verrattuna ihmisiin, joiden poistuma sijoittuu välillle 3000-4000 mg. Saannissa on huomioitava lisäksi se, että vain 75 prosenttia kaliumista poistuu virtsan mukana. Optimaalinen päiväsaanti olisi täten 3900-5200 mg.[5] Lisäksi on huomioitava, että ravinnon kalium imeytyy vain 90-prosenttisesti[6].

Suositukset

Institute of Medicine suosittelee aikuisten päiväsaanniksi 4 700 mg/vrk[7][8]. Muiden tahojen suositukset ovat olleet usein alhaisempia. Esimerkiksi The U.S. Dietary Reference Intakes'in mukaan aikuisille naisille riittäisi 2600 mg/vrk, raskaana oleville ja imettäville 2900 mg sekä miehille 3400 mg[9]. Valtion ravitsemusneuvottelukunnan mukaan kaliumia tulisi saada vähintään 350 mg/vrk ravinnosta energiana saatua megajoulea kohti eli naisilla noin 3 100 mg/vrk ja miehillä 3 500 mg/vrk[10].

Britannian julkinen terveydenhuolto suosittelee 3 500 mg aikuisten vähimmäispäiväsaanniksi[11].  

Hypokalemian eli veren liian matalan kaliumpitoisuuden välttämiseksi veriplasman kaliumpitoisuuden pitäisi olla vähintään 3,3 mmol/litrassa[12].

Saanti

Ihmisten kaliuminsaannissa on huomattavan suuria eroja. Se yhdysvaltalaisnaisten väestökymmennys, joka nauttii vähiten kaliumia, saa sitä keskimäärin vain 1230 mg/vrk. Eniten nauttivan kymmenyksenkin saanti on vain 3630 mg/vrk. Vastaavat luvut olivat miehillä 1600 ja 4880 mg.[13]

Suomalaisnaiset saavat kaliumia keskimäärin 3 400 mg/vrk ja miehet 4 200 mg/vrk.

Ruokapitoisuudet

Kaliumia esiintyy runsaasti esimerkiksi hasselpähkinässä (650 mg/100 g), kirjolohessa (480 mg), porossa ja seidissä (440 mg), naudanlihassa (400 mg), banaanissa, herkkusienissä ja valkeissa pavuissa (360 mg), perunassa ja ruisleivässä (340 mg) sekä broilerikoivessa (330 mg).

Sianliha ja broilerinrinta sisältävät kaliumia 270 mg/100 g, jogurtti 200 mg, maito 160 mg, tofu ja omena 120 mg, kerma ja luuliemi 105 mg, kahvi 100 mg ja kermajuusto 90 mg.[14][15]

Yhdessä grammassa niin sanottua mineraalisuolaa on noin 180 mg kaliumia[16].

Lihan kypsentämiseen käytetty keitinvesi kannattaa hyödyntää ruoanlaitossa, koska puolet lihan sisältämästä kaliumista liukenee keitinveteen[17]. Paistetussa perunassa on samasta syystä enemmän kaliumia kuin keitetyssä[14].

Riittävä natriumin saanti vähentää kaliumin erittymistä virtsaan[18]. Tämä johtuu siitä, että niukka natriumin saanti yli kolminkertaistaa lisämunuaisen erittämän suolahormonin eli aldosteronin tuotannon. Aldosteroni saa munuaiset vähentämään natriumin ja lisäämään vastaavasti kaliumin erittymistä virtsaan.[19][20]

Kaliumin runsas saanti saattaa toisaalta lisätä natriumin erittymistä virtsaan[21].

Kalium on suurina määrinä myrkyllistä, esimerkiksi kaliumkloridi on suunnilleen yhtä myrkyllistä kuin natriumkloridi eli pöytäsuola. Suoraan suoneen injektoituna kaliumsuolat aiheuttavat sydänlihaksen pysähtymisen (kloridin LD50 on 100 mg/kg) (ks. Myrkkyruiske). Veren liiallista kaliumpitoisuutta kutsutaan hyperkalemiaksi.

Kaliumia ei voi saada liikaa ravinnosta. Ravintoainevalmisteista tai täydennetyistä elintarvikkeista saatavaksi suurimmaksi hyväksyttäväksi päiväsaanniksi on määritelty aikuiselle 3 700 mg/vrk[22].

Puute

Hypokalemian välttämiseksi veriplasman kaliumpitoisuuden pitäisi olla vähintään 3,3 mmol/litrassa[12]. Hypokalemia altistaa sydämen rytmihäiriöille altistavan ja lihasheikkoudelle[23]. Kaliumin puute voi aiheuttaa lisäksi sydämen laajentumista ja väsymistä, jolloin sydämen supistuskyky heikkenee[24].

Hypokalemia johtuu puutteista ravitsemuksessa yleensä vain silloin, kun potilas on vakavasti aliravittu[12].

Ravinnon liian pieni kaliumpitoisuus saattaa aiheuttaa subkliinistä kaliuminpuutetta. Kaliumin veripitoisuus pysyy silloin normaalina luurankolihaksista irtoavan kaliumin avulla. Subkliininen kaliumin puute saattaa häiritä lihasten toimintaa ja aiheuttaa lihasten pienenemistäRiitävä kaliumin riittävä saanti .[25]

Kaliumin saantiin liittyviä terveysvaikutuksia

Sillä väestöneljänneksellä, jonka kaliuminsaanti on pienintä, on noin kaksi kertaa suurempi kuolleisuus eniten kaliumia saavaan neljännekseen verrattuna[26].

Kaliumin runsas saanti saattaa laskea verenpainetta ja ihmisillä, joiden elimistössä on eniten natriumia suhteessa kaliumiin, on 50 prosenttia tavanomaista suurempi kuolleisuus.[21]

Meta-analyysi vuodelta 2011 yhdisti 1 640 mg:n lisäyksen kaliumin päiväsaannissa 21 % pienempään riskiin sairastua aivoverenkiertohäiriöön.[27] Kaliumin riittävä saanti vähentää myös sydänkohtausriskiä[25] ja pitää luuston vahvana[2][3].

Joillakin kaliumin on todettu vähentävän spastisuutta ja lihasten jäykkyyttälähde?.

Veren liian alhainen kaliumpitoisuus (hypokalemia) ei johdu yksipuolisesta ruokavaliosta, mutta anoreksia nervosa saattaa aiheuttaa sitä[28].

Kaliumin yhdisteitä

Lähteet

Aiheesta muualla

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kalium.

 

Noudettu kohteesta ”https:https://www.search.com.vn/wiki/index.php?lang=fi&q=Kalium&oldid=22356739”
🔥 Top keywords: