Argon Natrium  Rubidium Calcium
 
 Kalium                                              19K
 engl. potassium; arabisch al qaliy ("Pottasche")
 
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 Relat. Atommasse  
Ordnungszahl  
Schmelzpunkt  
Siedepunkt    
Oxidationszahlen      
Dichte     
Härte (Mohs)   
Elektronegativität    
Elektronenkonfig.   
Natürl. Häufigkeit    
      
  
 		 39,0983    
19    
63,5 °C    
759 °C    
1    
0,89 g/cm³   
0,4    
0,82 (Pauling)    
[Ar]4s1   
K-39: 93,2581%   
K-40: 0,0117%   
K-41: 6,7302%  
 
 
 
      
 
Film
9 sek
 Kalium steht in der der 1. Gruppe unter dem Natrium. Ist es weicher oder härter?
    
  GHS-Piktogramme  
  Gefahr		 Gefahren (H-Sätze) 
H 260, 314, EUH 014 

Kalium sollte an Schulen nicht 
aufbewahrt werden.

 CAS-Nummer 
7440-09-7 
 
 
 
 
 
Physikalisch-chemische Eigenschaften
Reines Kalium ist ein sehr weiches, silbergrau glänzendes Leichtmetall. Es ist weicher als Natrium. An der Luft läuft es sehr rasch an und bildet zunächst eine Schicht aus Kaliumoxid, die allmählich zu Kaliumhydroxid und dann zu Kaliumcarbonat übergeht. Aufgrund dieser Eigenschaft wird Kalium unter Paraffinöl als Schutzflüssigkeit aufbewahrt. Altes Kalium bildet an der Oberfläche Peroxidkrusten. Diese können bei Berührung - beispielsweise mit einem Messer - heftig explodieren.  
   
 
Lithium, Natrium und Kalium im Vergleich
 
 
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Vergleich der frischen Schnittflächen der ersten drei Alkalimetalle
 
Filme erhältlich auf >DVD
  
 
Kalium ist ein sehr unedles Metall. Mit Sauerstoff verbrennt es mit violetter Flammenfarbe zu Kaliumperoxid (K2O2) oder Kaliumhyperoxid (KO2):  
  
K  +  O2   KO2             ΔHR = -282 kJ/mol   
2 K  +  O2   K2O2        ΔHR = -495 kJ/mol   
     
Eine violette Flammenfarbe erhält man auch, wenn Kaliumsalze mit der Flammprobe untersucht werden.  
  
 
Unterscheidung von Salzen mit der Flammenfarbe
 
 
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Befeuchtet man ein Magnesiastäbchen mit verdünnter Salzsäure und benetzt man
dieses mit Salz, zeigt sich bei den Alkalimetallsalzen eine typische Flammenfarbe,
wenn man das Stäbchen in die rauschende Brennerflamme hält.
 
  
Wirft man ein kleines Stückchen Kalium auf eine Wasseroberfläche, schmilzt es zu einem Kügelchen und reagiert in einer heftigen Reaktion zu Kaliumhydroxid und Wasserstoff.  Dabei entzündet sich der entstehende Wasserstoff und verbrennt. Die rotviolette Flammenfarbe wird durch die vorhandenen Kaliumionen verursacht. Gegen Ende der Reaktion explodiert das Kalium oft. Eine Reaktion findet auch auf Eis statt. Das gebildete Kaliumhydroxid (KOH) reagiert mit den überschüssigen Wasser sofort weiter zu Kalilauge. 
  
2 K  +  2 H2O   2 KOH  +  H2   
    
 
Kalium reagiert mit Wasser
 
 
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Gibt man kleine Kaliumstücke auf Wasser, verbrennen diese sofort mit
rotvioletter Flamme. Der weiße Rauch besteht aus Kaliumhydroxid.
 
Dieser Versuch ist für die Schule nicht geeignet. Film erhältlich auf >DVD
   
 
Besonders gefährlich ist es, wenn das Kalium erwärmt wird. Aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes kann es schon am Sonnenlicht schmelzen. Geschmolzenes Kalium ist sehr reaktionsfähig, Spritzer im Auge und auf der Haut verursachen schwere Verätzungen oder führen zu schweren Verbrennungen.  
   
Mit den Halogenen bildet Kalium schon bei Zimmertemperatur explosionsartig die entsprechenden Salze:  
  
2 K  +  Cl2   2 KCl         ΔHR = -872 kJ/mol 
  
Mit Säuren entstehen unter heftiger Reaktion Wasserstoff und das Kaliumsalz der Säuren, so entsteht mit Salzsäure das Salz Kaliumchlorid und gasförmiger Wasserstoff:  
  
2 K  +  2 HCl   2 KCl  +  H2   
  
Kalium lässt sich auch sehr leicht mit Natrium legieren. Mischt man 78% Kalium und 22% Natrium erhält man eine Legierung, mit einer sehr niedrigen Schmelztemperatur von -11,4°C. Derartige Legierungen reagieren mit flüssigen, halogenorganischen Verbindungen sehr explosiv; die ersten Versuche dazu führte der deutsche Chemiker Hermann Staudinger durch. 
  
Physiologie 
Pflanzen benötigen anorganische Kaliumverbindungen zur Synthese von organischen Stoffen. Die Kaliumionen regulieren zusammen mit den Natriumionen den Wasserhaushalt in den Zellen und sie sind für das Säure-Base-Gleichgewicht von Bedeutung. Sie werden zur Weiterleitung von Nervenreizen, bei der Muskelkontraktion und für den Aufbau des elektrischen Potenzials an Zellmembranen benötigt. Bei Kaliummangel treten Muskelschwäche, chronische Verstopfung, Lähmungserscheinungen bis hin zu Herzrhythmusstörungen auf. Interessanterweise kommen ähnliche Symptome auch bei einer Überdosierung vor. 
 
 
Bioelemente im menschlichen Körper
  
 
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Vorkommen 
Mit einem Massenanteil von 2,41 % steht Kalium nach Natrium an 7. Stelle der Elementhäufigkeit in der Erdhülle. Aufgrund der großen Reaktionsfähigkeit kommt das Element in der Natur nicht elementar vor. Zu den Kalium-Mineralen gehören das Kalisalz Sylvin, der Leucit, der Polyhalit, die Minerale der Kalifeldspatgruppe oder der zu den Glimmern zählende Muskovit.  
  
 
 Leucit aus Caserta, Campanien/Italien
 
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 Der Leucit ist ein bedeutendes Erz zur Kalium- und Aluminiumgewinnung.
Das gemahlene Mineral wurde in früheren Zeiten als Kalidünger eingesetzt.
 
  
Bei der Verwitterung der Feldspäte entstehen die Kaliumsalze, die daher auch im Meerwasser gelöst sind. Die größten Kalisalzvorkommen finden sich im Ural, in Kanada, in den USA und im Elsass. Kalisalzlagerstätten in Deutschland kommen im Raum Braunschweig-Hannover, im Werra-Fuldagebiet und in Südbaden vor.   
   
 
 Sylvin aus dem Kalisalzbergwerk Buggingen/Südbaden 
 
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Aus dem Kalisalz Sylvin (oder Sylvinit) lässt sich ebenfalls Kalium gewinnen.
 
  
Geschichte 
Das Element Kalium wurde von Sir Humphry Davy im Jahre 1807 zusammen mit dem Element Natrium in London entdeckt. Bei der Schmelzflusselektrolyse von schwach angefeuchtetem Kaliumhydroxid konnte er erstmals das Element in reiner Form gewinnen. Er benannte das Element "Potassium", da das verwendete Kaliumhydroxid aus Pottasche darstellbar war. Aufgrund eines Vorschlags von Wilhelm Gilbert (1769-1824) erhielt das Element den deutschen Namen Kalium, der sich vom arabischen Wort al qaliy für Pflanzenasche ableitete.  
    
 
Sir Humphry Davy (1778-1829)
 
 
 
 
 Sir Humphry Davy stellte als erster elementares Kalium her.
 
  
Herstellung     
Früher stellte man das Kalium durch eine Schmelzflusselektrolyse von wasserfreiem Kaliumhydroxid her. Das wichtigste Verfahren heute ist die Reduktion von geschmolzenem Kaliumchlorid mit Natriumdampf bei 900°C:  
  
KCl  +  Na   K  +  NaCl   
  
Das dabei entstehende gasförmige Stoffgemisch wird in einer nachfolgenden fraktionierten Destillation getrennt. Man erhält flüssiges Kalium und eine Natriumchloridschmelze, die sich unten ansammelt.  
   
In einem anderen Verfahren wird Kaliumfluorid mit Calciumcarbid bei etwa 1000°C umgesetzt:   

2 KF  +  CaC2   CaF2  +  2 K  +  2 C 
  
Verwendung 
Das Metall Kalium hat im Vergleich zum Lithium und Natrium nur einen geringen technischen Nutzen, da es sehr reaktionsfreudig ist. Zusammen mit Natrium wird es in bestimmten Kernreaktoren, den schnellen Brüterrn,  als Kühlflüssigkeit eingesetzt. In der organischen Chemie dient es zur Herstellung von organischen Kaliumverbindungen. Anorganische Kaliumverbindungen werden in der Medizin und in der Technik eingesetzt (siehe Kaliumcarbonat oder Kaliumnitrat). 
 
Experimente - Medien  
Demonstrationen mit Alkalimetallen 
Digitale Folien zu den Alkalimetallen		  
 
Kaliumverbindungen im Portrait
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Copyright: Thomas Seilnacht