Kalium – Steckbrief
- Symbol
- K
- Ordnungszahl
- 19
- Atommasse
- 39,098 u
- Periode
- 4
- Gruppe
- 1
- Kategorie
- Alkalimetall
- Elektronenkonfiguration
- [Ar] 4s¹
- Elektronegativität
- 0,82
- Atomradius
- 243 pm
- Valenzelektronen
- 1
- Aggregatzustand (Standardbedingungen)
- fest
- Schmelzpunkt
- 63,38 °C
- Siedepunkt
- 759 °C
- Dichte
- 0,89 g/cm³
- Entdeckt
- 1807
Kalium ist ein silbrig glänzendes Alkalimetall mit der Ordnungszahl 19. Es ist so weich, dass man es mit einem Messer schneiden kann, und reagiert noch heftiger als Natrium. Legt man ein Stück auf Wasser, entzündet sich der entstehende Wasserstoff sofort und brennt mit violett gefärbter Flamme. Gebunden ist Kalium dagegen unverzichtbar: Pflanzen brauchen es als Hauptnährstoff, und in unseren Zellen steuern Kalium-Ionen Nerven, Muskeln und den Herzschlag.
Stellung im Periodensystem
Vorkommen und Gewinnung
Kalium gehört zu den zehn häufigsten Elementen der Erdkruste. Es steckt in Feldspäten wie Orthoklas und in Glimmern. Durch Verwitterung dieser Minerale gelangt Kalium in den Boden, wo Pflanzen es aufnehmen. Wirtschaftlich wichtig sind Kalisalze, die beim Eindunsten urzeitlicher Meere zurückblieben, vor allem Sylvin, also Kaliumchlorid, und Carnallit. In Deutschland wird Kalisalz seit dem neunzehnten Jahrhundert abgebaut, etwa im Werra-Revier an der Grenze zwischen Hessen und Thüringen. Die größten Lagerstätten liegen heute in Kanada, Russland und Belarus.
Der Name Kalium ist wie das Wort Alkali vom arabischen Wort für Pflanzenasche abgeleitet. Aus solcher Asche laugte man früher in Töpfen Kaliumcarbonat aus, die Pottasche, auf die der englische Name potassium zurückgeht. Humphry Davy stellte das Metall im Jahr 1807 erstmals dar, indem er geschmolzenes Kaliumhydroxid mit elektrischem Strom zerlegte. Kalium war damit das erste Metall, das durch Elektrolyse gewonnen wurde, wenige Tage vor dem Natrium. Heute stellt man es meist nicht mehr elektrolytisch her, sondern reduziert geschmolzenes Kaliumchlorid mit Natriumdampf. Weil Kalium leichter verdampft als Natrium, entweicht es als Dampf und wird aufgefangen.
Eigenschaften und Reaktionen
Kalium hat die Elektronenkonfiguration [Ar] 4s¹ und ein einziges Valenzelektron, das weit vom Kern entfernt und deshalb nur schwach gebunden ist. Es steht in Periode 4 und Gruppe 1, direkt unter Natrium. Seine Elektronegativität ist mit 0,82 sehr niedrig. In seinen Verbindungen hat Kalium praktisch immer die Oxidationsstufe plus eins.
Das Metall hat eine Dichte von 0,89 g/cm³ und ist damit leichter als Wasser. Es schmilzt schon bei 63,38 °C und siedet bei 759 °C. Eine frische Schnittfläche glänzt silbrig, überzieht sich an der Luft aber in Sekunden mit einer matten Schicht. Mit Wasser reagiert Kalium heftiger als Natrium: Es entstehen Kalilauge, also gelöstes Kaliumhydroxid, und Wasserstoff. Die Reaktionswärme reicht aus, um den Wasserstoff zu entzünden, sodass das Metall brennend über die Wasseroberfläche schießt; größere Stücke reagieren explosionsartig. Die entstehende Kalilauge ist stark ätzend. Kalium wird deshalb unter Paraffinöl oder Petroleum gelagert. Bei langer Lagerung kann sich auf der Oberfläche gelbes Kaliumsuperoxid bilden, das beim Schneiden explosionsartig reagieren kann; altes Kalium gilt deshalb als besonders gefährlich.
Kaliumverbindungen färben eine Flamme blassviolett. Weil schon Spuren von Natrium diese Farbe mit kräftigem Gelb überdecken, betrachtet man die Flamme beim Nachweis durch ein blaues Cobaltglas. Natürliches Kalium enthält außerdem einen kleinen Anteil des radioaktiven Isotops Kalium-40. Deshalb ist jeder Mensch, aber auch jede Banane, ganz schwach radioaktiv.
Verwendung in Alltag und Technik
Der weitaus größte Teil der geförderten Kalisalze wird zu Dünger verarbeitet. Kalium ist neben Stickstoff und Phosphor einer der drei Hauptnährstoffe der Pflanzen. Es regelt den Wasserhaushalt der Pflanzenzellen, macht sie widerstandsfähiger gegen Trockenheit und Frost und fördert die Bildung von Zucker und Stärke.
Auch andere Kaliumverbindungen sind weit verbreitet. Kaliumnitrat, auch Kalisalpeter genannt, ist Bestandteil von Schwarzpulver und Feuerwerk. Kaliumhydroxid braucht man für weiche Schmierseife und als Elektrolyt in Alkali-Batterien. Pottasche dient als Backtriebmittel für Lebkuchen. Kaliumiodid-Tabletten schützen nach einem Unfall in einem Kernkraftwerk die Schilddrüse vor radioaktivem Iod. Das Metall selbst wird nur in kleinen Mengen gebraucht, etwa im Labor als starkes Reduktionsmittel.
Im menschlichen Körper ist Kalium das wichtigste positiv geladene Ion innerhalb der Zellen. Zusammen mit Natrium, das überwiegend außerhalb der Zellen vorkommt, baut es die elektrische Spannung an den Zellmembranen auf. Diese Spannung ist die Grundlage für Nervenimpulse und Muskelarbeit, auch für den Herzschlag.
Moleküle mit diesem Element
- Kaliumchlorid KCl
- Kaliumiodid KI
- Kaliumhydroxid KOH
Kurz gefragt
Zu welchem Element gehoert die Elektronenkonfiguration [Ar] 4s1?
Häufige Fragen
Warum reagiert Kalium heftiger mit Wasser als Natrium?
Das Valenzelektron des Kaliums sitzt auf einer Schale weiter außen als beim Natrium und ist deshalb schwächer an den Kern gebunden. Kalium gibt es leichter ab und reagiert schneller. Weil Kalium außerdem bei niedrigerer Temperatur schmilzt, verflüssigt die Reaktionswärme das Metall rasch, und der Wasserstoff entzündet sich sofort.
Welche Lebensmittel enthalten viel Kalium?
Viel Kalium steckt in Bananen, Kartoffeln, Hülsenfrüchten wie Bohnen und Linsen, in Nüssen, Spinat und Trockenobst wie Aprikosen. Wer abwechslungsreich isst, nimmt in der Regel genug auf. Menschen mit Nierenerkrankungen müssen dagegen oft auf ihre Kaliumzufuhr achten, weil zu viel Kalium im Blut den Herzrhythmus stören kann.