Kalium

Ia mempunyai simbol K dan nombor atom 19. Perkataan kalium kemungkinannya berasal dari perkataan Arab yang bermaksud memanggang, iaitu abu tumbuh-tumbuhan yang dibakar. Kalium adalah logam alkali putih keperakan lembut yang wujud secara semulajadi terikat dengan lain-lain unsur dalam air laut (0.04% ikut berat) atau kebanyakan mineral. Ia teroksida cepat dalam udara, sangat reaktif, terutamanya dalam air, dan menyerupai natrium secara kimia.

Kalium,  ₁₉K

Butiran kalium dalam minyak tanah, yang besar berukuran 0.5 cm. Bawah: Garis-garis spektrum kalium
Ciri-ciri umum
Rupa	Putih keperakan
Kalium dalam jadual berkala
Na ↑ K ↓ Rb argon ← kalium → kalsium
Nombor atom (Z)	19
Kumpulan, kala	kumpulan 1 (logam alkali), kala 4
Blok	Blok s
Berat atom piawai (Ar)	39.0983(1)
Konfigurasi elektron	[Ar] 4s1
Bil. elektron per petala/cengkerang	2, 8, 8, 1
Ciri-ciri fizikal
Fasa	pepejal
Takat lebur	336.53 K ​(63.88 °C, ​146.08 °F)
Takat didih	1032 K ​(759 °C, ​1398 °F)
Ketumpatan suhu bilik hampir	0.862 g/cm3
apabila cecair, pada t.l.	0.828 g/cm3
Takat tigaan	336.35 K, ​ kPa
Haba pelakuran	2.33 kJ/mol
Haba pengewapan	76.9 kJ/mol
Muatan haba molar	29.6 J/(mol·K)
Ciri-ciri atom
Keadaan pengoksidaan	1 ​oksida sangat bes
Keelektronegatifan	Skala Pauling: 0.82
Tenaga pengionan	(lagi)
Jejari atom	empirik: 227 pm
Jejari kovalen	203±12 pm
Jejari van der Waals	275 pm
Rampaian
Struktur hablur	​kiub berpusatkan badan Struktur hablur kiub berpusatkan badan bagi kalium
Kelajuan bunyi rod nipis	2000 m/s (pada 20 °C)
Pekali pengembangan terma	83.3 µm/(m·K) (pada 25 °C)
Daya pengaliran terma	102.5 W/(m·K)
Kerintangan elektrik	72 Ω·m (pada 20 °C)
Sifat kemagnetan	paramagnet
Modulus Young	3.53 GPa
Modulus ricih	1.3 GPa
Modulus pukal	3.1 GPa
Skala Mohs	0.4
Kekerasan Brinell	0.363 MPa
Nombor CAS	7440-09-7
Sejarah
Penemuan	Humphry Davy (1807)
Pengasiangan pertama	Humphry Davy (1807)
Isotop utama bagi kalium
Iso­top Kelim­pahan Separuh hayat Mod reputan Pro­duk 39K 93.26% K stabil dengan 20 neutron 40K 0.012% 1.248(3)×109 thn β− 1.311 40Ca ε 1.505 40Ar β+ 1.505 40Ar 41K 6.73% K stabil dengan 22 neutron
lihat bincang sunting | rujukan | dalam Wikidata

Ion kalium diperlukan untuk fungsi semua sel hidup terutamanya sebagai pengantar isyarat elektron saraf normal; kekurangan dan kelebihan kalium masing-masing dapat mengakibatkan banyak masalah, termasuk degupan jantung yang abnormal. Tubuh merespons masuknya kalium makanan, yang meningkatkan kadar kalium serum, dengan menggeser kalium dari luar ke dalam sel dan meningkatkan rembesan kalium oleh buah ginjal.

Dengan logam bertiga yang ada ketumpatan lebih rendah daripada air, kalium adalah kedua ringan dan tumpat selepas litium. Ia adalah pepejal lembut yang mudah dikerat dengan pisau dan mempunyai warna keperakan pada permukaan yang baru dipotong. Ia teroksida dengan cepat dalam udara dan haruslah disimpan selamat dalam minyak mineral atau kerosin.

Seperti juga logam-logam alkali lain, kalium bertindak kuas pantas kepada air membakar serta-merta menghasilkan hidrogen. Api nyalaan garam sebatiannya memancarkan warna ungu dengan panjang puncak gelombang diukur setinggi 766.5 nanometer.

• Kalium oksida digunakan terutamanya dalam baja.
• Kalium hidroksida adalah bahan kimia penting sebagai bes kuat.
• Kalium nitrat KNO₃ digunakan sebagai ubat bedil.
• Kalium karbonat, juga dikenali sebagai potasy, digunakan dalam pembuatan kaca.
• Kaca yang dirawat dengan kalium cair adalah lebih kuat daripada kaca biasa.
• NaK, sejenis aloi natrium dan kalium, digunakan sebagai medium pemindahan haba.
• Kalium adalam juzuk penting dalam pertumbuhan tumbuhan dan dijumpai dalam kebanyakan jenis tanah.
• Dalam sel haiwan, ion kalium adalah sangat penting untuk memastikan sel hidup (lihat pam Na-K)
• Kalium klorida digunakan sebagai pengganti garam biasa dan digunakan juga untuk memberhentikan jantung, contohnya dalam pembedahan jantung dan pelaksanaan hukuman mati melalui suntikan maut.
• superoksida KO₂ digunakan sebagai sumber oksigen mudah alih dan penyerap karbon dioksida. Ia amat berguna dalam sistem pernafasan mudah alih.

Kebanyakan garam kalium sangat berguna, termasuklah kalium bromida, kalium klorat, kalium kromat, kalium sianida, kalium dikromat, kalium iodida, kalium nitrat, kalium sulfat.

Pada tahun 1797, kimiawan Jerman Martin Klaproth menemukan "Potasch" (dalam bahasa Jerman bermaksud "abu periuk") dalam galian leusit dan lepidolit dan menyedari bahwa ia bukanlah produk pertumbuhan tanaman namun sebenarnya mengandung unsur baru, yang diusulkannya untuk dinamakan kali; kali itu sendirinya serapan Arab: القَلِي‎, rumi: al-qalīcode: ar is deprecated terbitan kata kerja قَلَى‎ qalā "menggoreng" menggambarkan pembuatan asas kali ini dari abu "gorengan" hangus tumbuhan tertentu seperti Salicornia untuk sebagai bahan asas pelbagai bahan seperti dakwat, kaca dan sabun.

Pada tahun 1807, Humphry Davy memperasingkan unsur tersebut dari sebatian potasy kaustik (KOH) melalui elektrolisis yang diberikan nama potassium daripada kata Inggeris pot ash yang seturunan. Pada tahun 1809, Ludwig Wilhelm Gilbert mencadangkan nama Latin Kalium terbitan kata kali diungkapkan Klapkroth untuk penemuan "potassium" Davy, ia disetujui makalah ditulis kimiawan Sweden Berzelius tahun 1814 yang memberi singkatan huruf "K".

Kalium merangkumi 2.4% berat kerak Bumi dan merupakan unsur ketujuh paling berlimpah di dalamnya. Oleh kerana ia amatlah elektropositif, unsur kalium sukar diperoleh daripada mineralnya.

Garam kalium seperti kalanit, langbeinit, polihalit, dan silvit dijumpai pada tasik purbakala dan dasar laut. Mineral ini membentuk longgokan besar-besaran pada persekitaran-persekitaran ini, membuatkan penyarian kalium dan garam-garamnya lebih berdaya maju. Sumber utama kalium, potasy, dilombong di California, Jerman, New Mexico, Utah, dan lain-lain tempat di dunia. 3000 kaki di bawah permukaan Saskatchewan terdapt longgokan besar potasy yang merupakan sumber penting unsur ini dan garam-garamnya, dan terdapat beberapa lombong besar sudah beroperasi semenjak 1960-an. Saskatchewan menjadi perintis kepada penggunaan pembekuan pasir basah (pembentukan Blairmore) untuk memandu syaf lombong menerusinya. Lihat Syarikat Potasy Saskatchewan. Lautan merupakan satu lagi sumber kalium, tetapi kuantiti yang hadir pada isipadu tertentu air laut adalah kurang berbanding dengan natrium.

Kalium boleh diasingkan melalui elektrolisis hidroksida dalam sejenis proses yang berubah sangat sedikit semenjak zaman Davy. Kaedah terma juga digunakan dalam penghasilan kalium, menggunakan kalium klorida. Kalium tidak pernah dijumpai dalam bentuk unsur bebas dalam alam semula jadi.

Lihat juga Mineral kalium.

 

Terdapat 24 isotop kalium yang diketahui. Tiga isotop wujud secara semula jadi: ³⁹K (93.3%), ⁴⁰K (0.012%) dan ⁴¹K (6.7%). ⁴⁰K yang wujud secara semula jadi mereput separuh hayatnya menjadi ⁴⁰Ar (11.2%) stabil melalui tawanan elektron dan melalui pancara positron, dan merebut menjadi ⁴⁰Ca stabil (88.8%) melalui reputan beta (sebanyak 88.8%). ⁴⁰K mempunyai separuh hayat selama 1.250×10⁹ tahun.

Reputan ⁴⁰K kepada ⁴⁰Ar membolehkan penggunaan kaedah pentarikhan batuan yang biasa digunakan. Pentarikhan K-Ar lazim bergantung kepada andaian bahawa batuan tidak mengandungi argon semasa masa pembentukan dan kesemua argon radiogenik terkemudian (iaitu, ⁴⁰Ar) dikekalkan secara kuantitatif. Mineral ditarikhkan menggunakan pengukuran kepekatan kalium dan bilangan ⁴⁰Ar radiogenik yang terkumpul. Mineral yang sesuai digunakan untuk pentarikhan termasuklah biotit, muskovit, hornblende plutonik/metamorfik gred tinggi, dan feldspar gunung berapi; sampel baruan keseluruhan daripada aliran gunung berapi dan terobosan cetek juga boleh ditarikhkan jika sifatnya tidak mengalami sebarang perubahan.

Selain pentarikhan, isotop kalium digunakan secara meluas sebagai penyurih dalam kajian luluhawa. Ia juga digunakan dalam kajian kitaran nutrien kerana kalium merupakan makronutrien yang diperlukan untuk kehidupan.

⁴⁰K wujud dalam kalium semula jadi (oleh itu dalam sesetengah pengganti garam biasa komersil) pada kuantiti mencukupi menyebabkan karung besar pengganti-pengganti ini boleh digunakan sebagai sumber radioaktif untuk tunjuk cara dalam kelas. Dalam haiwan dan manusia yang sihat, ⁴⁰K merupakan sumber terbesar keradioaktifan, lebih besar daripada ¹⁴C. Dalam tubuh badan manusia berjisim 70 kg, kira-kira 4,000 nukleus ⁴⁰K mereput sesaat. Kalium semulajadi memancarkan radiasi sebanyak adalah 31 Bq/g.

Pepejal kalium bertindak cergas dengan air, oleh itu ia harus disimpan dalam minyak mineral seperti kerosin dan dikendalikan dengan berhati-hati. Belainan dengan litium dan natrium, kalium tidak dapat disimpan dalam minyak selama-lamanya. Jika disimpan lebih lama dari 6 bulan ke setahun, peroksida berbahaya yang peka hentakan boleh terbentuk pada logam dan di bawah penutup bekas, dan peroksida dapat meletup apabila bekas dibuka. JANGAN SEKALI-KALI menyimpan kalium, rubidium dan sesium lebih lama dari setahun kecuali apabila disimpan dalam atmosfera lengai (argon) atau dalam vakum (hampagas).

Kalium merupakan mineral zat mikro penting dalam gizi manusia; ia membantu dalam pengecutan otot dan pengekalan keseimbaingan bendalir dan elektrolit dalam sel tubuh. Kalium juga penting dalam penghantaran impuls saraf serta pembebasan tenaga daripada protein, lemak, dan karbohidrat semasa metabolisme.

Kekurangan kalium boleh mengakibatkan keadaan yang boleh membawa maut yang dikenali sebagai hypokalemia, biasanya lanjutan daripada cirit-birit, diuresis berterusan dan muntah-muntah. Simptom kekurangan termasuklah kulit kering, jerawat, seram sejuk, fungsi kognitif terganggu, kekejangan (spasma) otot, aritmia, tindak balas refleks yang berkurangan, rasa dahaga, intolerans glukosa, perencatan pertumbuhan, insomnia, kolestrol, dan rendah tekanan darah.

Memakan bermacam jenis makanan yang mengandungi kalium adalah cara terbaik untuk memperoleh jumlah yang mencukupi. Individu sihat yang memakan gizi yang seimbang jarang sekali memerlukan makanan tambahan. Makanan yang mengandungi sumber kalium yang tinggi termasuklah pisang, avokado, saderi dan turnip, dan kebanyakan buah-buahan, sayur-sayuran dan daging lain juga mengandungi kalium. Kajian menunjukkan gizi yang mengandungi kandungan kalium yang tinggi boleh merendahkan risiko menghidapi tekanan darah tinggi.

Garis panduan 2004 oleh Institut Perubatan menetapkan RDA sebanyak 4,700 mg kalium. Sesetengah orang yang menghidap penyakit ginjal dinasihatkan agar mengelakkan pemakanan zat kalium pada kuantiti besar.

• Sebatian kalium
• Kalium dalam biologi

Sumber utama

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (ed. 2nd). Butterworth-Heinemann. ISBN 0-08-037941-9.

• Los Alamos National Laboratory – Potassium

• WebElements.com – Potassium