K

Kunstmest

Kalium is een essentieel mineraal voor planten. Je vindt het daarom in diverse soorten kunstmest, bijvoorbeeld als:

• kaliummonowaterstoffosfaat (K₂HPO₄)
• kaliumdiwaterstoffosfaat (KH₂PO₄)
• kaliumnitraat (KNO₃)
• kaliumsulfaat (K₂SO₄)
• kaliumchloride (KCl)
• kaliumcarbonaat (K₂CO₃)
• kaliumwaterstofcarbonaat (KHCO₃)
• kaliumsilicaat (K₂SiO₃)

De kaliumzouten worden soms gemengd met andere meststoffen. Met stikstof bijvoorbeeld in kaliammonsalpeter, dat is de combinatie ammoniumnitraat/kaliumchloride. De samenstelling van deze kunstmest is ongeveer 16 % N en 23 % K (op kunstmestverpakkingen wordt het kaliumgehalte altijd uitgedrukt in % K₂O). Deze stof is voor vrijwel alle landbouwgronden geschikt, in het bijzonder voor de teelt van rogge en haver.

Glas

Het toevoegen van kaliumverbindingen (zoals oxide, carbonaat, nitraat, sulfaat of silicaat) resulteert in moeilijk smeltbaar glas. Kaliglas en kalikalkglas zijn vanzelfsprekend kaliumhoudende glassoorten, maar je vindt het ook in Boheems kristalglas (samengesteld uit  kalium-, natrium-, calcium- en loodsilicaten) en in Thüringer glas (K₂O.CaO.8SiO₂). De samenstelling van deze en andere glassoorten varieerde nogal in de loop der eeuwen. De verhouding calcium-natrium-kalium is daarom één van de indicatoren voor de herkomst van antieke glazen.

Lens

Zeer zuiver kaliumchloride (KCl) is bijzonder transparant voor infraroodstralen. In apparatuur voor infraroodspectroscopie zijn daarom vaak vensters te vinden gemaakt uit zogenaamde éénkristallen van kaliumchloride. Ook kaliumbromide (KBr) en -jodide (KI) zijn geschikte materialen voor infraroodlenzen en -prisma's .

Zuurstofmasker

Kaliumsuperoxide (KO₂) heeft de opmerkelijke eigenschap dat het CO₂ kan binden en tegelijkertijd zuurstof kan vrijmaken. Dat is bijzonder nuttig voor toepassing in gasmaskers voor bijvoorbeeld mijnbouwers en brandweerlieden. Ook in duikboten en ruimtevaartuigen wordt om die reden gebruik gemaakt van KO₂. Het reageert als volgt met uitgeademd koolzuur:

4 KO₂ + 2 CO₂  ??? 2 K₂CO₃ + 3 O₂

of in aanwezigheid van water(damp):

4 KO₂ + 4 CO₂ + 2 H₂O ??? 4 KHCO₃ + 3 O₂

Dieetzout

Kaliumsulfaat (K₂SO₄) en kaliumchloride (KCl) is te vinden in zogenaamd dieetzout, bedoeld voor mensen die weinig of geen natriumionen mogen innemen. Het kan de smaak van keukenzout (natriunmchloride) vervangen.

Meer toepassingen

Als element

tracer in de geneeskunde (⁴²K)

Als verbinding

• aftershave                                                      K₂SO₄
• bakpoeder                                                      kaliumwaterstoftartraat K(OOCCHOHCHOHCOOH)
• bloedstelpend middel                                     KAl(SO₄)₂.12H₂O
• conserveringsmiddel voor hout                     KHF₂
• cosmetica (emulsies)                                    KH₂PO₄
• elektrolyt in accu, batterij                                KOH
• etsen van glas                                                KHF₂
• explosieven                                                     KClO₃
• galvaniseerbaden                                            KCN
• geneeskunde( bij kaliumgebrek)                     KOOCCH_3, kaliumcitraat, KC₆H₇O₇
• goudwinning                                                    KCN
• houtbeits                                                          KMnO₄
• houtbescherming                                            KF
• insecticide                                                       K₂SiF₆ , KNCS
• kaasbereiding                                                  KNO₃
• katalysator  bij polymerisatie                          KF
• keramiek                                                         K₂CO_3, KNO₃
• kleuren van tabak                                           KNO₃
• kleurstof in inkt                                                K₂CrO₄
• leerlooien (zeemleer)                                     KAl(SO₄)₂.12H₂O
• tandpasta                                                       KCl of KAc (kalium remt de prikkelgeleiding via de zenuwen)
• wijnbereiding                                                  K₂S₂O₅
• zeep                                                               kaliumstearaat,  -palmitaat, enz.
• zuurteregelaar in voedingsmiddelen, E261   KOOCCH₃

Naam

De naam kalium is afgeleid van al kaly, de Arabische benaming voor de as van planten, die van oudsher een bron is voor kaliumcarbonaat. De Engelse naam potassium heeft in feite dezelfde inhoudelijke oorsprong maar is - opmerkelijk genoeg - afgeleid van het Nederlandse woord potas: de as die na verbranding overblijft in de vuurpot.

Ontdekking

Tot in de achttiende eeuw maakten chemici geen onderscheid tussen natrium en kalium. Ze zagen geen verschil tussen de 'plantaardige' alkali (kaliumcarbonaat K₂CO₃ afkomstig uit verbrandingsas) en 'minerale' alkali (natriumcarbonaat Na₂CO₃ uit afzettingen). In 1702 vermoedde de Duitse chemicus Georg Ernst Stahl een verschil tussen soda (Na₂CO₃) en potas (K₂CO₃). In 1736 toonde de Fransman Henri Louis Duhamel du Monceau aan dat er een verschil was tussen de basen kaliloog (KOH) en natronloog (NaOH). Het duurde tot 1807 voordat de Engelsman Humphry Davy (foto) er in slaagde (metallisch) kalium af te scheiden door elektrolyse van gesmolten kaliumhydroxide (KOH). Later dat jaar slaagde hij er op dezelfde manier in om natrium te bereiden uit natriumhydroxide (NaOH).

Voorkomen

Met een gewichtsaandeel van 2,09% neemt kalium de achtste plaats in op de lijst van meest voorkomende element in de aardkorst. Vanwege de hoge reactiviteit komt het niet voor in de elementaire vorm.

De voornaamste mineralen zijn:

• carnalliet                                KMgCl₃.6H₂O
• kaïniet                                    MgSO₄.KCl.3H₂O
• langbeiniet                             K₂Mg₂(SO₄)₃
• lepidoliet                                 K(Li,Al)₃(Si,Al)₄O₁₀(F,OH)₂
• orthoklaas                              KAlSi₃O₈
• sylvien (foto)                          KCl
• sylviniet                                  KCl.Na­Cl

Ook in de oceanen is kalium het achtste element, met een aandeel van 0,399%. In het menselijk lichaam komt kalium op de zevende plaats met 0,2% van het totale lichaamsgewicht.

Winning

Kalium is meestal in de vorm van kaliumchloride (KCl) te vinden in zeewater en in het water van zoutmeren. De winning van kaliumzouten uit zoutmeren gebeurt onder meer bij het Great Salt Lake (Utah, V.S.) en de Dode Zee (Israël). Andere wingebieden liggen in de Verenigde Staten van Amerika, Rusland (voornamelijk in Siberië), Armenië, Oekraïne (De Krim), Wit-Rusland en Canada.

Vroeger

Het allereerste elementaire kalium ontstond via elektrolyse van gesmolten kaliumhydroxide (KOH), toegepast door de Engelsman Humphry Davy in 1807. Een jaar later ontwikkelden de Franse chemici Joseph-Louis Gay-Lussac en Louis Jaques Thénard een methode via de reductie van gesmolten kaliumcarbonaat (K₂CO₃) met ijzervijlsel in een ijzeren pot.

Tegenwoordig

De bereiding van kalium gebeurt op verschillende manieren:

• elektrolyse van gesmolten kaliumhydroxide (KOH) met een kaliumlegering als anode.
• reductie van kaliumcarbonaat met koolstof, bij 1.100 ^oC:   K₂CO₃ + 2 C  --> 2 K + 3 CO
• reductie van gesmolten kaliumchloride (KCl) met natriumdamp in een stikstofatmosfeer bij 850 ^oC.
• omzetting van kaliumfluoride met calciumcarbide: CaC₂ + 2 KF  --> CaF₂ + 2 C + 2 K