Kalium

Argon ←  Kalium → Kalsium
 
 
19		 K
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Komplett tabell • Utvidet tabell
Generell informasjon
navn , symbol , nummer Kalium, K, 19
kjemisk serie Alkalimetaller
gruppe , punktum , blokk 1 , 4 , s
Atommasse 39.09839u  _
Elektronisk konfigurasjon [ Ar ] 4s1 _
elektroner per nivå 2, 8, 8, 1 ( bilde )
Utseende sølvhvit
Atomiske egenskaper
middels radius 220  p.m.
elektronegativitet 0,82 ( Pauling-skala )
Atomradius (kalk) 243  p.m. ( Bohr radius )
kovalent radius 196 pm  _
van der Waals radius 275  pm
Oksidasjonstilstand(er) 1 ( sterk base )
1. ioniseringsenergi 418,8 kJ  /mol
2. ioniseringsenergi 3052kJ/mol
3. ioniseringsenergi 4420kJ/mol
4. ioniseringsenergi 5877 kJ/mol
5. ioniseringsenergi 7975 kJ/mol
6. ioniseringsenergi 9590kJ/mol
7. ioniseringsenergi 11343 kJ/mol
8. ioniseringsenergi 14944kJ/mol
9. ioniseringsenergi 16963,7 kJ/mol
10. ioniseringsenergi 48610kJ/mol
Spektrallinjer
fysiske egenskaper
vanlig stat Fast
Tetthet 856 kg  / m3
Smeltepunkt 336,53 K (63 °C)
Kokepunkt 1032K (759 °C)
fordampningsentalpi 79,87 kJ  /mol
fusjonsentalpi 2.334 kJ  /mol
Damptrykk 1,06×10 -4Pa ved 336,5K
Flere
krystallstruktur kroppssentrert kubikk
Spesifikk varme 757  J / ( K kg )
Elektrisk ledningsevne 1,64 x 10  7S / m
Termisk ledningsevne 102,4W  /(Km)
Lydens hastighet 2000m  /s ved 293,15K  (20  ° C )
mer stabile isotoper
Hovedartikkel: Isotoper av kalium
iso AN Periode MD Ed P.S.
MeV
39K _93,26  %stabil med 20 nøytroner
40K _0,012 %1 277 × 10 9 årβ -
ε		1.311
1.505		40 Ca
40 Ar
41K _6,73 %stabil med 22 nøytroner
Verdier i SI og normale forhold for trykk og temperatur , med mindre annet er angitt.

Kalium er et kjemisk grunnstoff i det periodiske system hvis kjemiske symbol er K (fra latin Kalium og arabisk . القلية , DMG al-qalya, "planteaske"), hvis atomnummer er 19 . Det er et sølvhvitt alkalimetall , rikelig i naturen i elementer relatert til saltvann og andre mineraler . Det oksiderer raskt i luft , er svært reaktivt, spesielt i vann , og ligner kjemisk natrium .

Hovedtrekk

Det er det femte letteste og letteste metallet ; det er et mykt fast stoff som lett kan kuttes med en kniv, har et svært lavt smeltepunkt , brenner med en fiolett flamme og har en sølvaktig farge på overflater som er eksponert for luft, ved kontakt som den oksiderer raskt, og krever lagringsoljebelagt.

Som andre alkalimetaller, reagerer det voldsomt med vann , avgir hydrogen , og kan til og med antennes spontant i nærvær av vann.

Applikasjoner

Andre viktige kaliumsalter er bromid , cyanid , hydroksyd , jodid og sulfat .

K + -ionet er tilstede i endene av kromosomene (ved telomerer ) som stabiliserer strukturen. På samme måte stabiliserer heksahydrationet (som det tilsvarende magnesiumionet) strukturen til DNA og RNA ved å kompensere for den negative ladningen til fosfatgruppene .

Natriumpumpen er en mekanisme som gjør at de nødvendige konsentrasjonene av K +- og Na + -ioner oppnås i og utenfor cellen – høyere K + -ionekonsentrasjoner inne i cellen enn utenfor – for å muliggjøre natriumoverføring .

Grønnsaker ( brokkoli , rødbeter , aubergine og blomkål ), bønner og frukt ( bananer og steinfrukter, som avokado , aprikos , fersken , kirsebær , plomme ) er matvarer som er rike på kalium.

Det reduserte nivået av kalium i blodet forårsaker hypokalemi .

Det er et av de essensielle elementene for plantevekst - det er en av de tre som konsumeres i størst mengde - siden kaliumionet, som finnes i de fleste jordtyper, er involvert i respirasjonen .

Historikk

Kalium (fra det vitenskapelige latinske kalium , og dette fra det tyske pottasche , pottaske) navnet som Humphry Davy døpte det med da han oppdaget det i 1807, var det første metalliske grunnstoffet isolert ved elektrolyse , i hans tilfelle fra kaliumhydroksid (KOH), forbindelse fra hvis latinske navn, Kalĭum , kommer det kjemiske symbolet for kalium.

Davy selv ga følgende beretning om oppdagelsen hans for Royal Society of London 19. november 1807: "Jeg plasserte et lite fragment av kalium på en isolert plate av platina som kommuniserte med den negative siden av et elektrisk batteri med 250 plater platina. kobber og sink i full aktivitet. En platinatråd som kommuniserte med den positive siden ble brakt i kontakt med toppflaten av kaliumklorid. Hele apparatet fungerte i friluft. Under disse omstendighetene manifesterte seg en meget livlig aktivitet; kaliumklorid begynte å smelte ved de to elektrifiseringspunktene. Det var på overflaten (positiv) en livlig brusing, bestemt ved løsgjøring av en elastisk væske; på den nedre (negative) ansiktet ble det ikke avgitt elastisk væske, men små kuler av levende metallisk glans ganske lik kuler av kvikksølv . Noen av disse kulene, ettersom de ble dannet, brant med en sprengt og lys flamme; andre mistet gradvis glansen og ble til slutt dekket med en hvit skorpe. Disse kulene dannet stoffet jeg lette etter; det var et spesielt drivstoffprinsipp, det var grunnlaget for kalium: kalium ." [ 1 ]

Betydningen av oppdagelsen ligger i det faktum at den bekreftet Antoine Lavoisiers hypotese om at hvis brus og potaske reagerte med syrer på samme måte som bly- og sølvoksider, var det fordi de ble dannet fra kombinasjonen av et metall med oksygen, ekstrem som ble bekreftet ved å isolere kalium og bare en uke senere natrium ved elektrolyse av brus. I tillegg tillot det å skaffe kalium oppdagelsen av andre elementer, siden den er i stand til å spalte oksider, gitt sin store reaktivitet, for å kombinere og forbli med oksygenet; på denne måten kunne silisium , bor og aluminium isoleres .

Overflod

Kalium utgjør rundt 2,4 vekt% av jordskorpen , og er den syvende mest tallrike. På grunn av dets løselighet er det svært vanskelig å få tak i det rene metallet fra malmene . Likevel finnes det store forekomster av kaliummineraler ( karnallitt , langbeinitt , polyhalitt og sylvin ) i eldgamle hav- og innsjøsenger der utvinning av metallet og dets salter er økonomisk levedyktig.

Kjemiske egenskaper

Kalium må beskyttes mot luften for å forhindre slik metalloksid- og hydroksidkorrosjon . Prøver holdes ofte under et reduserende medium som parafin . Som andre alkalimetaller, reagerer kalium voldsomt med vann, og produserer hydrogen. Reaksjonen er markant kraftigere enn for litium eller natrium med vann, og er tilstrekkelig eksoterm til at den utviklede hydrogengassen antennes. Fordi kalium reagerer raskt med jevne spormengder av vann, og reaksjonsproduktene er permanente, brukes det noen ganger alene, eller som NaK (en legering med natrium som er flytende ved romtemperatur) for å tørke løsningsmidler før destillasjon. I denne rollen fungerer kalium som et kraftig tørkemiddel. Kaliumhydroksid reagerer sterkt med karbondioksid , på grunn av den høye energien til K + -ionet . K + -ionet er fargeløst i vann. Kaliumseparasjonsmetoder inkluderer nedbør , noen ganger ved gravimetrisk analyse .

Sytten isotoper av kalium er kjent, tre av dem naturlige 39K (93,3%), 40K (0,01%) og 41K (6,7%). 40K - isotopen , med en halveringstid på 1,278x109 år, forfaller til en stabil 40Ar ( 11,2%) ved elektronfangst og positronemisjon , og de resterende 88,8% til 40Ca ved β - forfall .

Forfallet av 40K til 40Ar brukes som metode for bergartdatering . Den konvensjonelle K-Ar-metoden er basert på hypotesen om at bergartene ikke inneholdt argon da de ble dannet og at det dannede ikke rømte fra dem, men ble beholdt slik at nåtiden kommer helt og utelukkende fra desintegreringen av det opprinnelige kaliumet. Målingen av mengden kalium og 40 Ar og anvendelsen av denne dateringsprosedyren er tilstrekkelig for å bestemme alderen på mineraler som vulkansk feltspat , muskovitt , biotitt og hornblende og generelt prøvene av vulkanske og påtrengende bergarter som ikke har gjennomgått endring. ...

Utover verifisering har kaliumisotoper blitt mye brukt i klimastudier så vel som i næringssykkelstudier, da det er et makronæringsstoff som kreves for livet.

40K isotopen er tilstede i naturlig kalium i tilstrekkelig mengde til at sekker med kommersielle kaliumforbindelser kan brukes i skoledemonstrasjoner som en radioaktiv kilde.

Biologisk funksjon

Kalium i kroppen

Kalium er hovedkationen i den intracellulære væsken i menneskekroppen. [ 2 ] Det er involvert i å opprettholde normal vannbalanse, osmotisk balanse mellom celler og interstitiell væske [ 3 ] og syre-basebalanse, bestemt av organismens pH . Kalium er også involvert i muskelsammentrekning og regulering av nevromuskulær aktivitet , ved å delta i overføringen av nerveimpulser gjennom aksjonspotensialer i menneskekroppen. På grunn av deres elektrostatiske og kjemiske egenskaper er kaliumioner mindre enn natriumioner , så ionekanaler og pumper i cellemembraner kan skille mellom de to typene ioner; pumpe aktivt eller passivt slik at en av disse ionene kan passere gjennom, mens den blokkerer den andre. [ 4 ] Kalium fremmer celleutvikling og lagres delvis på muskelnivå, derfor, hvis det dannes muskler (perioder med vekst og utvikling), er tilstrekkelig tilførsel av kalium avgjørende. En betydelig reduksjon i serumkaliumnivåer (under 3,5 mekv/l) ​​kan forårsake potensielt dødelige tilstander kjent som hypokalemi , ofte resulterer i tilstander som diaré , økt diurese , oppkast og dehydrering . Mangelsymptomer inkluderer: muskelsvakhet, tretthet , asteni , kramper , på gastrointestinal nivå: ileus , forstoppelse , elektrokardiogramavvik , hjertearytmier , og i alvorlige årsaker luftveislammelse og alkalose . [ 5 ]

Hyperkalemi , eller økte kaliumnivåer over 5,5 mekv/l, er en av de alvorligste elektrolyttforstyrrelsene og kan være forårsaket av økt inntak (oralt eller parenteralt: blodvei), omfordeling (av intracellulær væske til ekstracellulær) eller redusert nyreutskillelse . Generelt vises de kliniske manifestasjonene med nivåer større enn 6,5 meq/L, de viktigste er: kardiovaskulær: med endringer i elektrokardiogrammet, ventrikulære arytmier og asystoli (hjertestans), på nevromuskulært nivå: parestesier , svakhet, respirasjonssvikt og gastrointestinal kvalme og oppkast. [ 5 ]

Absorpsjon, filtrering og utskillelse

Kalium absorberes raskt fra tynntarmen. Mellom 80 og 90 % av inntatt kalium skilles ut i urinen, resten går tapt i avføringen. Nyrene opprettholder normale serumkaliumnivåer gjennom deres evne til å filtrere, reabsorbere og skille ut kalium under påvirkning av hormonet aldosteron . [ 6 ] Sammen med natrium regulerer begge balansen mellom væsker og elektrolytter i kroppen, siden de er hovedkationene i de intracellulære (kalium) og ekstracellulære (natrium) væskene i organismens totale kroppsvæsker. Konsentrasjonen av natrium i plasma er omtrent 145 mekv/l, mens konsentrasjonen av kalium er 3,5 til 4,5 mekv/l (i plasma). Plasma filtreres gjennom glomeruli i nyrene i enorme mengder, ca. 180 L/dag. [ 7 ] Daglig natrium og kalium inntatt i kosten må reabsorberes; natrium må reabsorberes så mye som nødvendig for å opprettholde plasmavolum og osmotisk trykk riktig, mens kalium må reabsorberes for å opprettholde serumkonsentrasjonen av kationen på 4,8 mekv/L (ca. 190 milligram) (6). Natriumpumpen må alltid holdes i drift for å spare natrium. Kalium må noen ganger konserveres, men siden kaliummengdene i plasma er så små, og konsentrasjonen av kalium på cellenivå er omtrent tre ganger så stor, er ikke situasjonen så kritisk for kalium. Siden kalium transporteres passivt [ 8 ] [ 9 ] som respons på motstrøm til natrium, kan urin aldri senke serumkaliumkonsentrasjonene, bortsett fra noen ganger der aktiv utskillelse av vann observeres. Kalium utskilles dobbelt og reabsorberes tre ganger før urinen når oppsamlingskanalene i nyrene . [ 10 ] På dette tidspunktet nås vanligvis samme konsentrasjon i plasma. Hvis kalium ble eliminert fra dietten , ville det tvinge nyrene til en minimal kaliumutskillelse på ca. 200 mg/dag når serumkalium synker til 3,0 mekv/l på omtrent en uke. [ 11 ] Natrium/kalium-pumpen er en mekanisme som gjør at de nødvendige konsentrasjonene av K +- og Na + -ioner oppnås i og utenfor cellen – høyere K + -ionekonsentrasjoner inne i cellen enn utenfor – for å muliggjøre overføring av nerveimpulsen .

Kalium i kostholdet

Tilstrekkelig kaliuminntak kan generelt sikres ved å innta en rekke kaliumholdige matvarer, og mangel er svært sjelden hos individer som spiser et balansert kosthold. Matvarer som er høye kilder til kalium inkluderer: grønnsaker ( poteter , brokkoli , rødbeter , aubergine og blomkål ) og frukt ( bananer eller plantains ) og steinfrukter (som druer , aprikoser , fersken , kirsebær , plommer , etc.), er matvarer rik på kalium. [ 12 ] Kalium er det tredje mest tallrike mineralet i kroppen vår. Det er involvert i reaksjonen til nervene, i muskelbevegelsen og i dens sunne vedlikehold.

Maten som har mer kalium er bønner , som gir 1300 mg kalium hver 100 g; hvetekim , som gir omtrent 842 mg kalium hver 100 g; avokado , som gir 600 mg hver 100  g ; soyabønner gir 515 mg c/100 g; valnøtter , som gir 441 mg kalium hver 100 g; poteten eller poteten , som gir 421 mg kalium c / 100 g, og bananen eller groblad , som gir 396 mg c / 100 g. [ 13 ]

Høykaliumdietter kan redusere risikoen for hypertensjon , og kaliummangel ( hypokalemi ) kombinert med utilstrekkelig tiamininntak har ført til dødsfall hos eksperimentelle mus. [ 14 ]

Kaliumsalter, som har en salt smak , kan lett erstatte natriumsalter i de diettene der dette siste elementet må begrenses.

Kaliumtilskudd i medisin brukes oftest sammen med loop- og tiaziddiuretika , en klasse diuretika som senker natrium- og kroppsvannnivået ved behov, men som også forårsaker kaliumtap i urinen. Personer med nefropati eller som lider av nyresykdom kan lide av uheldige helseeffekter av å konsumere store mengder kalium. Ved kronisk nyresvikt må pasienter som er under behandling som får nyredialyse følge en streng diett i innholdet av kalium som gis, siden nyrene kontrollerer utskillelsen av kalium og akkumulering av kalium på grunn av nyresvikt kan forårsake alvorlige problemer som f.eks. hjertearytmi. Akutt hyperkalemi (overskudd av kalium) kan reduseres gjennom behandling med oral brus, [ 15 ] glukose , [ 16 ] [ 17 ] hyperventilering [ 18 ] og svette. [ 19 ]

Se også: Dose tilsvarende en banan

Forholdsregler

Fast kalium reagerer voldsomt med vann, enda mer enn natrium , så det må holdes nedsenket i en passende væske som olje eller parafin .

Se også

Referanser

  1. ^ Humphry Davy (1808). "Om noen nye fenomener med kjemiske endringer produsert av elektrisitet, spesielt nedbrytningen av faste alkalier, og utstillingen av de nye stoffene som utgjør deres baser: og om den generelle naturen til alkaliske legemer". Philosophical Transactions of the Royal Society . 
  2. ↑ Frassetto, Lynda; Lambert, Helen; Lanham-New, Susan A. (1. november 2012). «kalium» . Advances in Nutrition 3 ( 6): 820-821. ISSN 2161-8313 . doi : 10.3945/an.112.003012 . Hentet 20. mars 2019 .  
  3. ^ Campbell, Neill (1987). Biologi . s. 795 . ISBN  0-8053-1840-2 . 
  4. ↑ Lockless SW, Zhou M, MacKinnon R. "Strukturelle og termodynamiske egenskaper ved selektiv ionbinding i en K+-kanal" . Laboratorium for molekylær nevrobiologi og biofysikk, Rockefeller University . Hentet 8. mars 2008 . 
  5. ↑ a b «Sánchez, C. Restrepo J. Hyperkalemia/Hyopkalemia» . Arkivert fra originalen 1. juni 2008 . Hentet 3. juni 2008 . 
  6. ↑ Mahan, K. Escott S. Krause's Nutrition and Diet Therapy. 1996
  7. ↑ Potts, W.T.W.; Parry, G. (1964). Osmotisk og ionisk regulering hos dyr . Pergamon Press . 
  8. ^ Bennett CM, Brenner BM, Berliner RW (1968). "Mikropunkturstudie av nefronfunksjon hos rhesusapen" . J Clin Invest 47 (1): 203-216. PMID  16695942 . 
  9. ^ Solomon A.K. (1962). "Pumper i den levende cellen" . Sci. Am. 207 : 100-8. PMID  13914986 . 
  10. ^ Wright F.S. (1977). "Steder og mekanismer for kaliumtransport langs nyretubuli" . Nyre Int. 11 (6): 415-32. PMID  875263 . doi : 10.1038/ki.1977.60 . 
  11. ↑ Squires RD, Huth EJ (1959). "Eksperimentell kaliummangel hos normale mennesker. I. Relasjon mellom ioniske inntak og nyrekonservering av kalium» . J.Clin. Investere. 38 (7): 1134-48. PMID  13664789 . doi : 10.1172/JCI103890 . 
  12. ↑ http://www.pamf.org/patients/pdf/potassium_count.pdf
  13. ↑ "Mat rik på kalium" . Hentet 2009 . 
  14. ↑ Folis, R.H. (1942). "Myokardnekrose hos rotter på en kaliumfattig diett forhindret av tiaminmangel." Okse. Johns-Hopkins Hospital 71 : 235. 
  15. ↑ Berliner RW, Kennedy TJ, Orloff J (1951). «Forholdet mellom forsuring av urinen og kaliummetabolisme; effekt av karbonsyreanhydrasehemming på kaliumutskillelse» . Am. J. Med. 11 (3): 274-82. PMID  14877833 . doi : 10.1016/0002-9343(51)90165-9 . 
  16. ↑ Knochel JP (1984). Diuretika-indusert hypokalemi. Am. J. Med. 77 (5A): 18-27. PMID  6496556 . doi : 10.1016/S0002-9343(84)80004-2 . 
  17. ^ Kolb H, Burkart V (1999). «Nikotinamid ved type 1 diabetes. Handlingsmekanisme revisit". Diabetes Care . 22 Suppl 2: B16-20. PMID  10097894 . 
  18. ↑ Kilburn KH (1966). "Bevegelser av kalium under akutt respiratorisk acidose og utvinning" . J Appl Physiol 21 (2): 679-84. PMID  5934480 . 
  19. ^ Consolazio CF, Matoush LO, Nelson RA, Harding RS, Canham JE (1963). "Utskillelse av natrium, kalium, magnesium og jern i menneskelig svette og forholdet mellom hver til balanse og behov" . J. Nutr. 79 : 407-15. PMID  14022653 . 

Bibliografi

Eksterne lenker